专利名称：提供受控的批量微米级或纳米级煤材料的方法和工艺的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及小粒径的煤材料，尤其涉及一种提供受控的批量(controlledbatch)微米级或纳米级煤材料的方法和工艺,该煤材料在规定范围内显示或表现出特定和希望的物理或化学性质。
背景技术：
煤由形状、大小不同的有机和无机组分的复杂、多相混合物组成，其组成取决于衍生其的植物的性质、其沉积的环境和掩埋之后发生的化学和物理过程。如表2所示并且根 据现有技术，精细或粉碎的无烟煤和其它煤用在燃料和非燃料用途中，包括这些煤材料作为前体颗粒用于制备高附加值的炭素制品的用途。但是，对这些炭素制品对于确切的物理 和化学性质却只有很小要求或者没有要求，所述性质例如(I)粒度和粒度分布(PSD) ；(2)颗粒形状；(3)比表面积；和⑷整体纯度(Bulk Purity)。现有技术提供的煤仅能在很小程度或者无法满足这些用途需要。表I-美国筛目系列(United States Sieve Series)和相应的泰勒标准筛目
权利要求
1.一种提供受控的批量微米级或纳米级煤材料的方法，包括步骤 (a)确定受控的批量煤材料的至少一个希望的物理和/或化学参数； (b)确定在受控的批量煤材料中希望的物理和/或化学参数的范围； (C)获得煤材料的批量进料；和 (d)通过下列步骤对煤材料的批量进料进行加工得到受控的煤材料，该煤材料在其特定范围内具有至少一个特定的物理和/或化学参数 将煤材料的批量进料引入精选步骤，以消除特定的不期望的材料，并因此获得精选过的材料； 将精选过的材料引入分类步骤，以将煤材料的批量进料中在目标平均尺寸的颗粒浓缩，因此获得直接分类过的材料； 基于限定的最大尺寸和最小尺寸生成至少一个分类的煤材料颗粒尺寸分布，以形成分布的煤材料；和 转移被分布的煤材料进入鉴定步骤，以确定被分布的煤材料的物理和/或化学参数，进而提供受控的批量煤材料。
2.根据权利要求I所述的方法，其中希望的物理参数为粒度分布。
3.根据权利要求2所述的方法，其中希望的物理参数为平均粒度、中值粒度、众数粒度、平均粒度与中值粒度之比、最大粒度、最小粒度或其任意组合。
4.根据权利要求I所述的方法，其中特定的物理参数为颗粒形状。
5.根据权利要求I所述的方法，其中特定的物理参数为颗粒表面积。
6.根据权利要求5所述的方法，其中特定范围为大于约2000m2/g。
7.根据权利要求I所述的方法，其中特定的化学性质为整体纯度。
8.根据权利要求I所述的方法，其中特定的化学参数为化学组成。
9.根据权利要求8所述的方法，其中化学组成包括灰分含量、硫含量、岩石浓度、杂质含量或其任意组合。
10.根据权利要求I所述的方法，其中煤材料的批量进料为废煤、微米级煤材料、纳米级煤材料、粉煤材料、无烟煤、褐煤、亚烟煤、烟煤或其任意组合。
11.根据权利要求I所述的方法，其中煤材料的批量进料为约300微米-约500微米范围内的、筛目级的、大于筛目级的荞麦煤、荞麦煤No. 4、荞麦煤No. 5或其任意组合。
12.根据权利要求I所述的方法，其中煤材料的批量进料为微米级或纳米级煤材料，力口工步骤包括确定至少一部分微米级或纳米级煤材料的至少一个物理或化学参数。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括步骤浓缩微米级或纳米级煤材料，以获得在希望的范围内的希望的物理或化学参数。
14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括步骤对微米级或纳米级煤材料进行分类，以获得在希望的范围内的希望的物理或化学参数。
15.根据权利要求I所述的方法，其中加工步骤包括将煤材料的批量进料的粒度打小至目标粒度范围。
16.根据权利要求15所述的方法，其中加工步骤包括使用颚式破碎机、旋转破碎机、旋转锤碎机、自磨机、捣碎机、滚压机、大的冲压机、研磨盘、锤磨机、杆动滚筒式磨机、超旋转器、环形滚压或球磨机、球动滚筒式磨机、振动球磨机、冲压机、液力磨机、胶体磨机、水平圆盘磨碎机、高能针式磨机、旋转压碎机或其任意组合。
17.根据权利要求I所述的方法，其中加工步骤包括純化。
18.根据权利要求17所述的方法，其中纯化包括(i)化学浸煮法；(ii)使至少ー种所选成分減少；(iii)除去至少ー种过程污染物，(iv)酸处理，或其任意組合。
19.根据权利要求I所述的方法，其中煤材料的批量进料为废煤，加工步骤包括将煤材料的批量进料微米化或纳米化，以获得在特定范围内的特定的物理或化学參数。
20.根据权利要求I所述的方法，其进ー步包括活化受控的批量煤材料的步骤。
21.根据权利要求20所述的方法，其中活化步骤包括蒸汽活化、化学活化、催化活化或其任意组合。
22.根据权利要求I所述的方法，其中加工步骤包括步骤 分析煤材料的批量进料； 对批量煤材料进行分类以获得特定的物理或化学參数、物理或化学參数的特定范围，或其任意組合，从而得到受控的批量煤材料。
23.根据权利要求I的方法，其进ー步包括步骤根据至少一个公认的标准验证受控的批量煤材料。
24.ー种提供受控的批量微米级或纳米级煤材料的方法，包括步骤 (a)确定受控的批量煤材料的至少ー个希望的物理和/或化学參数； (b)确定在受控的批量煤材料中物理和/或化学參数的希望的范围； (C)得到批量进料的煤材料； (d)将批量进料的煤材料的粒度打小以获得尺寸打小的煤材料； (e)将尺寸打小的煤材料进行纯化操作以消除过程污染物和/或大颗粒中新释放出来的内含杂质，进而获得纯化的煤材料； (f)将精选过的材料引入分类步骤，以将煤材料中在目标平均尺寸的颗粒集中，因此获得分类过的材料；以及 (g)转移被分类的煤材料进入鉴定步骤，以获得在确定范围内的具有至少ー个所希望的物理和/或化学參数的微米级或纳米级受控煤材料。
25.ー种提供受控的微米级煤材料的方法，包括步骤 (a)确定受控的煤材料的至少ー个希望的物理和/或化学參数； (b)确定在受控的煤材料中所提供的所希望的物理和/或化学參数的范围； (C)通过下列步骤中的至少ー个获得用来获得终产物的特定物理和/或化学參数的煤材料的批量进料 1)进行碳、氢、硫、和氧成分的元素分析； 2)进行灰分、挥发物、固定碳和水分含量中的至少ー种的组分分析； 3)进行整体纯度測定； 4)进行显微组分測定； 5)通过滤网和/或电粒度測定方法进行粒度选择； 6)进行灰熔温度測定； 7)进行灰组分測定；或 8)上述的任意组合；以及(d)通过下列步骤对煤材料的批量进料进行加工得到受控的批量煤材料，该煤材料在其特定范围内具有至少一个特定的物理和/或化学参数 .1)将煤材料的批量进料引入精选步骤，消除不期望的材料，并因此获得精选过的材料； .2)将精选过的材料引入步骤(a)直接分类步骤，该步骤对煤材料的批量进料中目标平均尺寸的颗粒进行浓缩，进而获得直接分类过的材料，或步骤(b)尺寸打小步骤，该步骤对精选过的材料进行尺寸打小步骤，获得更细尺寸的颗粒和/或成形的煤材料批量进料颗粒，因此获得尺寸减少的材料； .3)如果精选过的材料被引入到直接分类步骤，将直接分类过的材料转移到鉴定步骤，以确定受控的批量煤材料的物理和/或化学参数；以及 .4)如果精选过的材料被引入到尺寸打小步骤 (i)对尺寸减少的材料进行纯化步骤，以减少或消除过程杂质和/或从大颗粒中新释放的内部杂质，由此获得纯化的材料； (ii)将纯化的材料转移到分类步骤，该分类步骤浓缩纯化的材料中的目标平均尺寸的颗粒，由此获得分类过的材料；和 (iii)将分类过的材料转移到鉴定步骤，以确定受控的批量煤材料的物理和/或化学性质。
全文摘要
本发明公开了一种提供受控的批量微米级或纳米级煤材料的方法。该方法包括步骤(a)确定受控的批量煤材料的至少一个希望的物理和/或化学参数；(b)确定在受控的批量煤材料中希望的物理和/或化学参数的范围；(c)得到煤材料的批量进料；和(d)对煤材料的批量进料进行加工得到受控的批量煤材料，该煤材料具有至少一个在其特定范围内的特定的物理或化学参数。在进一步的步骤中，可以对受控的批量煤材料进行活化。
文档编号B02C21/00GK102671866SQ20121016482
公开日2012年9月19日 申请日期2005年12月28日 优先权日2004年12月28日
发明者凯文·C·科恩斯, 詹姆斯·R·帕尼奥蒂 申请人:凯文·C·科恩斯