以兰炭末为原料制备水炭浆的方法
【专利摘要】一种以兰炭末为原料制备水炭浆的方法，首先，将兰炭末置于干燥箱中经干燥处理后，采用干法磨矿工艺在磨机中细磨得到不同粒度的兰炭粉，按照既定的级配方案进行混料，随后将一定量的添加剂溶解于水中，与兰炭粉末混合搅拌直至成为均匀的浆状，得到浓度高、稳定性好的水炭浆产品；本发明工艺简单，操作方便，可直接利用现有的水煤浆生产装置进行生产，制备得到的水炭浆产品完全可达到燃烧及气化等产业的应用标准，对现有兰炭末资源的高效、清洁利用具有重要的意义。
【专利说明】以兰炭末为原料制备水炭浆的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于清洁煤【技术领域】，具体涉及一种以兰炭末为原料制备水炭浆的方法。【背景技术】
[0002]我国低变质烟煤资源(长焰煤、不粘煤、弱粘煤)占煤炭资源的60%以上，鄂尔多斯盆地及陕北地区(榆林、延安)是国家发改委计划字(1998)1404号文批准的国家唯一的能源重化工基地，蕴藏着丰富的低变质煤资源，具有低灰、低硫、低磷、低灰熔点和高发热量、高惰质组分含量、高氧化钙含量的特点，占全国的34.9%。目前该资源主要作动力用煤或者通过中低温干馏(热解)获得兰炭、焦油和煤气产品。研究表明，这种煤的焦油含量一般为7%~12%，因此通过中低温干馏工艺获得兰炭、焦油和煤气是目前一种最简单、最适用的转化途径，这对优化我国缺油少气的能源结构具有特殊的意义。
[0003]兰炭是一种具有高化学活性、高比电阻、高固定碳、低灰、低硫、低磷、低三氧化铝等优良特性，但强度和抗碎性相对较差的碳质产品，广泛应用于在铁合金、电石、化肥等行业。我国陕晋宁蒙甘 接壤地区建设了一大批兰炭生产厂，总能力约6000万吨，用煤9600万吨。其中，陕西榆林地区约4500万吨，用煤7200万吨，已成为区域经济发展的重要支柱产业，过程产生的兰炭末大约675万吨。另外，实际煤矿生产中，块煤产量仅为30%到40%，仅就陕西榆林地区而言，2012年I月-10月间，粉煤产量就达到了 1.8亿吨左右，如果粉煤热解技术广泛推广应用，按处理50%计算，每年会有6000万吨左右的兰炭粉产生。因此，采用兰炭末生产水炭浆代替水煤浆用于造气和锅炉是我国低变质煤资源分级、提质后所得兰炭末产品清洁利用的一种新途径。
[0004]水煤浆是一种采用物理方法将煤液态化的新型燃料，按照煤60~70 %，水30~40%的比例，加入少量的添加剂制备而成。它既保持了煤炭原有的物理特征，又具有像石油一样的流动性和稳定性，可以泵送，又易储运和调整，可以雾化燃烧，又属低污染洁净燃料，而且燃烧效率高，被称为液态煤炭产品。在此基础上，本发明提出了以兰炭末为原料制备水炭浆的方法，力图扩大兰炭末的利用领域，解决兰炭末利用效率低的问题。
[0005]兰炭是低变质煤中低温干馏的产物，与煤的组成和结构具有根本的区别，他独特的结构特征导致其表面具有强烈的疏水性，不像煤粉那样容易成浆，需要借助特殊的分散剂来改变其亲水性。与煤粉相比，兰炭的内水含量较低，但结构中的含氧极性官能团会吸附一定量的水分子，从而增加内水含量，使得浆体的浓度难以提高。兰炭的粒度级配也是关键性技术，较高的堆积效率有利于增加水炭浆的流动性，只有粒度级配合理，其浆体才能达到适宜的粘度和良好的稳定性。同时兰炭粉末颗粒越细，其表面积越大，也越容易自发凝结。因此，在水炭浆的制备过程中，如何将其制备为一种均匀的浆体，同时还要具有低粘度、高质量浓度和良好的稳定性和流动性，是需要重点解决和攻克的关键难题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种以兰炭末制取水炭浆的方法，该方法工艺简单，可利用目前成熟的水煤浆生产装置进行生产，制备的水炭浆具有高浓度、高稳定性等优良的性能指标，完全可满足燃烧、气化等工业的应用要求。
[0007]为实现上述目的，本发明采取如下技术方案:
[0008]一种以兰炭末为原料制备水炭浆的方法，以低变质烟煤的中低温热解产物兰炭末为原料制备水炭浆，低变质烟煤为弱粘煤、不粘煤或长焰煤，包括如下步骤:
[0009]步骤一，将兰炭末在100°C条件下进行干燥处理，随后置于磨机中进行磨矿，经筛分处理后得到不同粒级的粉末，按照既定的级配方案进行混料并充分混合；
[0010]步骤二，取定量添加剂溶解于一定量的水中，得到混合溶液；
[0011]步骤三，将步骤一所得混合后的兰炭粉末与步骤二所得添加剂水溶液混合，搅拌均匀得到水炭浆。
[0012]优选地，所述步骤一中采用干法磨矿工艺得到不同粒级的粉末，级配方案为(质量分数):-200 目占 60-90%, 100-200 目占 5-20%, 60-100 目占 5-20%?
[0013]优选地，所述步骤二中添加剂为一种聚氧乙烯醚-丙烯酸酯的聚合物与羧甲基纤维素钠的混合物。
[0014]优选地，所述添加剂用量(质量分数)为兰炭末干料量的0.1-2.0%，其中，聚氧乙烯醚-丙烯酸酯的聚合物占0.1-0.5%，羧甲基纤维素钠占0-1.5%。
[0015]所述聚氧乙 烯醚-丙烯酸酯的聚合物的制备方法是:将一定量聚氧乙烯醚于60°C下溶于水，搅拌30min，滴加丙烯酸酯与引发剂过硫酸铵，聚氧乙烯醚与丙烯酸酯的摩尔比为1:1.5，过硫酸铵用量为丙烯酸酯用量的10% (质量分数)，水的用量为加入物料总重的60%, 60~8011C下反应4h,得到聚氧乙烯醚-丙烯酸酯聚合物。
[0016]优选地，所述步骤二中水的用量按照水炭浆浓度和添加剂用量进行计算，计算公式为:水煤浆浓度(质量分数％)=干煤质量(g)/[干煤质量(g) +水(g) +添加剂(g) ] X100%。
[0017]优选地，步骤三中兰炭末与添加剂水溶液混合的搅拌先以1500~2000r ^mirT1的速率快速搅拌至混合物成为浆体状，然后以400~500r.miiT1的速率慢速搅拌。
[0018]与现有技术相比，本发明的优点是:
[0019](I)以兰炭末作为主体原料制备性能满足燃烧及气化行业应用的高浓度、高稳定性的水炭浆产品。
[0020](2)解决了低变质煤(弱粘煤、不粘煤、长焰煤)热解固体产品-兰炭的综合利用难题，扩大了兰炭末的应用领域，同时可利用现有技术成熟的水煤浆装置与工艺直接进行生产。
【具体实施方式】
[0021]下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
[0022]所用原料为陕西榆林地区的兰炭末，其元素分析与工业分析结果如表1所示。
[0023]表1工业分析及元素分析
[0024]
【权利要求】
1.一种以兰炭末为原料制备水炭浆的方法，其特征在于，以低变质烟煤的中低温热解产物兰炭末为原料制备水炭浆，低变质烟煤为弱粘煤、不粘煤或长焰煤，包括如下步骤: 步骤一，将兰炭末在100°c条件下进行干燥处理，随后置于磨机中进行磨矿，经筛分处理后得到不同粒级的粉末，按照既定的级配方案进行混料并充分混合； 步骤二，将定量添加剂溶解于一定量的水中，得到混合溶液； 步骤三，将步骤一所得混合后的兰炭粉末与步骤二所得添加剂水溶液混合，搅拌均匀得到水炭浆。
2.根据权利要求1所述以兰炭末为原料制备水炭浆的方法，其特征在于，所述步骤一中采用干法磨矿工艺得到不同粒级的粉末，级配方案为(质量分数):-200目占60-90%，100-200 目占 5-20%,60-100 目占 5-20%?
3.根据权利要求1所述以兰炭末为原料制备水炭浆的方法，其特征在于，所述步骤二中添加剂为一种聚氧乙烯醚-丙烯酸酯的聚合物与羧甲基纤维素钠的混合物。
4.根据权利要求1或3所述以兰炭末为原料制备水炭浆的方法，其特征在于，所述添加剂用量(质量分数)为兰炭末干料量的0.1-2.0%，其中，聚氧乙烯醚-丙烯酸酯的聚合物占0.1-0.5%，羧甲基纤维 素钠占0-1.5%。
5.根据权利要求3所述以兰炭末为原料制备水炭浆的方法，其特征在于，所述聚氧乙烯醚-丙烯酸酯的聚合物的制备方法是:将一定量聚氧乙烯醚于60°C下溶于水，搅拌30min，滴加丙烯酸酯与引发剂过硫酸铵，聚氧乙烯醚与丙烯酸酯的摩尔比为1:1.5，过硫酸铵用量为丙烯酸酯用量的10% (质量分数)，水的用量为加入物料总重的60%，60~80°C下反应4h,得到聚氧乙烯醚-丙烯酸酯聚合物。
6.根据权利要求1所述以兰炭末为原料制备水炭浆的方法，其特征在于，所述步骤二中水的用量按照水炭浆浓度和添加剂用量进行计算，计算公式为:水煤浆浓度(质量分数％)=干煤质量(g)/[干煤质量(g) +水(g) +添加剂(g) ] χιοο%。
7.根据权利要求1所述以兰炭末为原料制备水炭浆的方法，其特征在于，步骤三中兰炭末与添加剂水溶液混合的搅拌先以1500~2000r.mirT1的速率快速搅拌至混合物成为浆体状，然后以400~500r.mirT1的速率慢速搅拌。
【文档编号】F23K1/02GK103923715SQ201410148826
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】兰新哲, 苏婷, 宋永辉, 时明亮, 赵西成 申请人:陕西广播电视大学