专利名称：一种型煤及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种型煤，尤其是一种含有多功能复合粘结剂，抗水性可控的型煤及其制造方法。
背景技术：
大多数型煤是粘结剂型煤，即一定粒度(一般小于6mm)的型煤原料煤(以下简称原料煤)和粘结剂混合后加压成型(工业型煤多为类球状)，经固结处理而成。型煤按其冷态抗水性能分为非抗水型煤和抗水型煤，抗水型煤可以露天存贮。对于一定的原料煤的性能和加工成本主要取决于粘结剂。粘结剂包括有机剂、无机剂及其复合剂。有机剂加入量小，几乎不增加型煤灰份，冷强度高，但大多价格高，热状态下分解失效，如淀粉，树脂、焦油等。无机剂加入量大，显著增加型煤灰份，如石灰、粘土、水泥等加入量大多在10％～30％。所以，复合粘结剂是当前的主要研究方向。型煤的固结方式很多，如干燥法、冷凝法、化学法和热固结等，取决于粘结剂性质。
发明内容
本发明旨在提供一种廉价、无害、灰份增加率低、反应活性好、抗水性可控的型煤及其制造方法。
本发明所说的型煤的组份及其按质量比的含量为原料煤为基量100％计，腐植酸钠为1％～3％，最好为1.5％～2.5％，粘性煤粉≥3％，最好为3％～20％，所说的粘性煤粉是一种按国标GB212-92“煤的工业分析方法”中焦渣特征序号≥4的烟煤粉，包括煤泥和煤矸石，粒度细于40目(含40目)，最好细于120目。
所说的腐植酸钠可选用粉状的，或水溶液的。
本发明所说的型煤的制备方法，其步骤为1)将原料煤、腐植酸钠和粘性煤粉按上述配比混合后加压成型，得到湿型煤2)将湿型煤固结得本发明所说的型煤成品。
所说的固结，其方法为将湿型煤经干燥固结，即得非抗水性型煤；或将湿型煤经热固结后，再冷却，即得抗水型煤。所说的热固结其温度下限为粘性煤粉的焦结温度，上限为腐植酸钠转化为不溶于水的物质的反应温度。热固结温度最好为400～650℃。虽然更高的固结温度也可以制成抗水型煤，但造成工艺困难和浪费，显然是不必要的。
同一组份制成的非抗水型煤或抗水型煤，除挥发份外，其余热性能是相同的。事实上，非抗水型煤入炉后的预热、升温过程也是型煤热固结过程，因而，对于自产自用或可棚存的型煤，可以制成非抗水型煤，以降低成本。
本发明所说的原料煤粒度要求和其他型煤技术没有区别，一般由型煤用途决定的，例如气化型煤原料煤粒度一般小于2mm，燃料型煤原料煤粒度一般小于6mm。因而，原料煤也可和粘结剂混合破碎后成型。
腐植酸钠是某些富含腐植酸煤种的碱液提取物，无毒无味，对煤有极好的粘合力，用作型煤粘结剂，配比含量为1％能获得相当好的冷强度。配比含量过多，会导致型煤灰熔点严重下降，常用配比低于3％。腐植酸钠变热后析出可燃基参于燃烧，钠基留存于型煤中，达到约650℃时，转化为不溶于水的新物质，形成抗水的网络骨架，而赋予型煤抗水性及热强度。碱金属盐类或氧化物本身是碳的燃烧、还原反应的催化剂，因而腐植酸钠提高了型煤的反应活性。
型煤中的粘性煤粉在300℃即析出挥发份，达到焦结温度后，便形成不溶于水的焦网骨架，赋予型煤抗水性及热强度。大多数粘性煤焦结温度在400℃以上。煤的燃烧，还原反应是一种气-固两相界面反应，因而，型煤在炉里高温反应时，只有当表层焦网结构的碳燃尽后才瓦解，从而提高了型煤表层原料煤粒子的附着力，减少飞灰损失。同时，粘性煤粉粒度小，挥发份析出后，增加了型煤孔隙率，即加大了两相反应的比表面积，提高了型煤的反应活性。粘性煤粉配比愈高，型煤热性能愈好。
腐植酸钠提取工艺简单，价格适中，加入量少，费用低。在北方粘性煤与原料煤价差小，煤泥煤矸石在产区常是待处理的“三废”。本发明的粘结剂费用经测算，在北方，吨型煤仅约20元，在南方，则不超过40元。湿型煤固结如采用发明人提出的“型煤速固炉”(专利号ZL03243518.5)，则可在20min内完成干燥固结，或在约30min一步完成热固结，投资小，固结时间缩短90％以上，成本低。因而，本发明具有十分突出的经济实用性。
具体实施例方式
以下实施例，均以福建无烟煤为原料煤，粒度小于2mm，作基量100％计，将其与腐植酸钠和粘性煤粉混合后在对辊式煤球机成型，制成单粒重约50g的湿型煤，经干燥后得到非抗水型煤，或经热固结后得到抗水型煤。
实施例1腐植酸钠配比为1％，粘性煤粉配比为3％，焦渣特征为5，粒度为160目。湿型煤在干燥箱120℃条件下干燥至水份低于3％，得到的非抗水型煤冷强度为40kg/球。湿型煤在马福炉加热至400℃，保持20min，取出冷却后，型煤冷强度达45kg/球，长期浸水不烂不散，干燥后恢复强度。非抗水型煤及抗水型煤热稳定性均达到100％，热强度(950℃×30’，下同)达到50kg/球。
实施例2腐植酸钠配比为2％，粘性煤粉配比为15％，焦渣特征为4，粒度为40目。湿型煤自然干燥(晾干)至水份低于3％，得到非抗水型煤，冷强度60kg/球。湿型煤在马福炉中加热至500℃，取出冷却后，冷强度达到70kg/球，浸水24h后，湿态下型煤冷强度达30kg/球；湿型煤在马福炉中加热至650℃，取出冷却后，冷强度达80kg/球，浸水24h后湿态下型煤强度达45kg/球，仍可满足装运卸作业要求。各种型煤热稳定性均达100％，热强度达110kg/球。
实施例3腐植酸钠配比为2％，粘性煤粉配比为10％，焦渣特征为5，粒度为100目。湿型煤在型煤速固炉干燥，干燥周期15～25min，得到非抗水型煤，型煤冷强度60kg/球。湿型煤在型煤速固炉热固结，固结周期30～40min，固结炉内高温区温度650～750℃，型煤出炉呈暗红色(约550℃)，自然冷却后，型煤冷强度达70kg/球，浸水24h后，湿态型煤强度40kg/球。上述非抗水型煤和抗水型煤热稳定性均达100％，热强度达100kg/球。
实施例4腐植酸钠配比为3％，粘性煤粉配比为20％，焦渣特征为4，粒度为100目。湿型煤干燥到水份低于4％，冷强度达80kg/球。湿型煤在马福炉加热至400℃并保持20min，取出冷却后，型煤冷强度达90kg/球，浸水不散。湿型煤加热至550℃(呈暗红色)，取出冷却、型煤冷强度达100kg/球，浸水24h后，湿态强度达50kg/球；湿型煤加热至650℃(微红色)，冷却后，型煤冷强度达到100kg/球，浸水24h后，型煤湿态强度达60kg/球。上述型煤热稳定性均达100％，热强度在120kg/球以上。
工业应用中，腐植酸钠配比一般取2％即能满足技术要求。粘性煤粉配比上限依原料煤性质、型煤技术要求以及粘性煤粉焦渣特征和粒度而定，一般不超过20％为宜。
权利要求
1.一种型煤，其特征在于其组份及其按质量比的含量为原料煤为基量100％计，腐植酸钠为1％～3％，粘性煤粉≥3％。
2.如权利要求1所述的一种型煤，其特征在于腐植酸钠为1.5％～2.5％，所说的腐植酸钠选用粉状的，或水溶液的。
3.如权利要求1所述的一种型煤，其特征在于粘性煤粉为3％～20％。
4.如权利要求1所述的一种型煤，其特征在于所说的粘性煤粉是一种按国标GB212-92“煤的工业分析方法”中焦渣特征序号≥4的烟煤粉，包括煤泥和煤矸石。
5.如权利要求4所述的一种型煤，其特征在于所说的粘性煤粉的粒度细于40目，含40目。
6.如权利要求5所述的一种型煤，其特征在于所说的粘性煤粉细于120目。
7.型煤的制造方法，其特征在于其步骤为1)将原料煤、腐植酸钠和粘性煤粉按配比混合后加压成型，得到湿型煤；2)将湿型煤固结得型煤成品；3)所说的配比按质量比为原料煤为基量100％计，腐植酸钠为1％～3％，粘性煤粉≥3％。
8.如权利要求7所述的型煤的制造方法，其特征在于所说的湿型煤固结，其方法为将湿型煤经干燥固结，即得非抗水性型煤或将湿型煤经热固结后，再冷却，即得抗水型煤。
9.如权利要求8所述的型煤的制造方法，其特征在于所说的热固结其温度下限为粘性煤粉的焦结温度，上限为腐植酸钠转化为不溶于水的物质的反应温度。
10.如权利要求8或9所述的型煤的制造方法，其特征在于热固结温度为400～650℃。
全文摘要
一种型煤及其制造方法，涉及一种型煤，尤其是一种含有多功能复合粘结剂，抗水性可控的型煤及其制造方法。其组份为原料煤、腐植酸钠和粘性煤粉。将原料煤、腐植酸钠和粘性煤粉混合后加压成型，固结得成品。腐植酸钠对煤有极好的粘合力，用作型煤粘结剂，能获得好的冷强度，提高型煤的反应活性。粘性煤粉达到焦结温度后，便形成不溶于水的焦网骨架，赋予型煤抗水性及热强度，提高了型煤表层原料煤粒子的附着力，减少飞灰损失。同时，粘性煤粉粒度小，挥发份析出后，增加了型煤孔隙率，即加大了两相反应的比表面积，提高了型煤的反应活性。工艺简单、投资小、成本低。具有十分突出的经济实用性。
文档编号C10L5/00GK1563295SQ20041003037
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月25日 优先权日2004年3月25日
发明者王茂春 申请人:王茂春, 王飓, 厦门思华达科技开发有限公司