一种以废弃物为粘合剂的粉煤成型干馏方法与流程

本发明涉及煤化工生产兰炭的技术领域，特别涉及一种以废弃物为粘合剂的粉煤成型干馏方法。

背景技术：

兰炭(半焦)是以30～80mm的侏罗纪不粘、弱粘块煤为原料，采用中低温热解所得的一种高固定碳可燃固体物质，其具有“三高四低”的特点，是新一代清洁环保燃料。然而，作为全国兰炭产业的发源地和主产区，经过多年发展，兰炭产业虽然已经成为榆林市最大的煤化工产业和重要的地方经济支柱，但随着机械化程度的不断提高，采煤方式由炮采向综采的转变，兰炭产业原料块煤严重不足(由原来的30％减少至不足10％)。而在粉煤干馏方面，目前榆林市内正在中试的有榆神锦华能源科技有限公司与长安大学共同开发的外热式回转炉、神木天元化工公司开发的外热式回转炉等几项试验示范项目，但对粉煤热解中普遍存在的气固分离、焦粉粘结、回转设备密封等问题尚未发现合适的解决方法。此外，原煤在中低温干馏过程中产生兰炭、煤气和煤焦油且煤焦油作为产品其产率较低(7～8％)，其中兰炭可作为下游冶金电石等产业的原料，煤气用来煅烧白云石得到白云石粉，煤焦油经过分馏后得到轻质煤焦油，重质煤焦油和焦油渣，重质煤焦油经闪蒸后得到轻质煤焦油和重焦油沥青。粉煤由于利用价值低，将其送入电厂发电后产生粉煤灰。上述过程中产生的焦油渣、重质煤焦油沥青和粉煤灰等的废渣如果将其直接丢弃则会严重污染环境，焦油渣和重质煤焦油中含有大量致癌物，污染水体和土壤，严重威胁人类健康；粉煤灰由于其颗粒微小，暴露于空气中污染大气，是雾霾天气的罪魁祸首。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种以废弃物为粘合剂的粉煤成型干馏方法，利用煤经中低温热解后得到的废弃物制作粘合剂与粉煤复配，设计出一种具有燃烧清洁，发热量大，低灰，高出油率，强度高等特点的型兰炭生产工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种以废弃物为粘合剂的粉煤成型干馏方法，包括以下步骤：

(1)将煤经过破碎、筛分得到粉煤；

(2)将水升到80～100℃，按顺序将重质煤焦油沥青、焦油渣、聚合氯化铝铁混合并充分搅拌，当混合物软化时再倒入白云石粉加热搅拌制成粘稠糊状物质，得到粘合剂；

(3)将步骤(2)所制得的粘合剂与步骤(1)中的粉煤进行复配并充分混合得到混合物；

(4)将步骤(3)的混合物在成型模具中以8～20MPa压力冷压成型得到型煤；

(5)将步骤(4)所制得的型煤产品在干馏炉中于500～750℃进行中低温热解2～4h后得到型兰炭、煤焦油、煤气；

各原料的质量百分比如下：1毫米以下的粉煤50～65％，1～3毫米的粉煤5～20％，水5-10％，焦油渣5％～15％，重质煤焦油沥青5％～10％，白云石粉1％～3％，聚合氯化铝铁0.5％～2.0％。

优选的：所述步骤(2)中的焦油渣、重质煤焦油沥青为煤焦油经过分馏后产生。优点：使得废弃物得到综合利用并且提高了型煤的强度。

优选的：所述步骤(2)中的白云石粉由煤气煅烧白云石产生。优点：主要成分是CaMg[CO₃]₂，属三方晶系的碳酸盐矿物，配入粉煤中可以提高型煤的稳定性，从而得到高强度的型兰炭。

优选的：所述步骤(4)中的压力为10-20MPa。

优选的：所述步骤(1)煤为不粘煤或弱粘煤。

优选的：所述步骤(2)中的聚合氯化铝铁为粉煤灰经酸浸碱溶得到。优点：配入粉煤中起到催化作用，从而提到型煤的出油率。

优选的：所述步骤(5)中的干馏炉为直立式干馏炉。

优选的：所述步骤(4)中型煤的强度1250～2568N/ball。

优选的：所述步骤(5)中型兰炭产品的强度1000～1800N/ball。

本发明的目的之二是提供一种由上述任一方法制备得到的型煤、型兰炭、煤焦油或煤气。

本发明的有益效果为：

从循环产业链出发，充分发挥中低温干馏过程中产生的煤气、煤焦油以及粉煤火力发电等下游产业优势，以煤气煅烧白云石产生的白云石粉、煤焦油分离得到的重质煤焦油沥青、焦油渣等大量固体废弃物为主要粘结剂粘合粉煤，再配以火力发电过程中产生的粉煤灰为原料生产的聚合氯化铝铁，成型干馏，以期通过催化热解，提高干馏过程的出油率，使粉煤能够在原有兰炭产业的直立式干馏炉中生产，扩大产业链，实现经济绿色可持续发展。

焦油渣和重质煤焦油中含有大量的煤焦油(25～35％)且具有良好的粘性；粉煤灰中含有大量硅铝铁元素，将其经过化学处理(酸浸碱溶)后得到聚合氯化铝铁无机高分子聚合物。因此，将焦油渣、重质煤焦油、粉煤灰与少量的白云石粉在一定量的自来水中进行充分混合后得到自制粘合剂，将其配入粉煤中经冷压成型后即可得到高强度的块状型煤，从而实现粉末煤到块煤的转化，为兰炭的生产提供了原料与技术上的可行性，实现资源的循环利用和焦油渣、重质煤焦油沥青和粉煤灰等废渣的再利用。因此为企业带来了巨大的经济效益，实现经济绿色可持续发展，并且可以扩大产业链，对我国煤炭产业的发展有着重要的意义。

本发明以不粘煤或弱粘煤经过配入多种废弃物自制的粘合剂制备型煤以及型煤中低温干馏过程中产生型兰炭、煤气和煤焦油，其中兰炭可作为下游冶金电石等产业的原料，煤气用来煅烧白云石得到白云石粉，煤焦油经过分馏后得到轻质煤焦油、重质煤焦油和焦油渣，重质煤焦油经闪蒸后得到三种轻质煤焦油和重焦油沥青，粉煤利用价值较低，将其输送于电厂发电后得到粉煤灰，粉煤灰中含有大量硅铝铁元素，将其经过酸浸碱溶后得到聚合氯化铝铁，将上述得到的重质焦油沥青、焦油渣、聚合氯化铝铁和白云石粉与自来水但特定的比例共热混合得到自制粘合剂配入粉煤中经冷压成型后制成型煤，型煤经过中低温干馏后又会得到型兰炭、煤焦油和煤气，从而实现资源的循环利用和废物焦油渣和粉煤灰的再利用。该方法为兰炭生产而缺少原料块煤提供了可行之路，最大程度上解决了工厂焦油渣无法得到有效利用，将焦油渣中的煤焦油吃干榨净，提高型煤的出油率，实现废物再利用，从而提高粉煤的利用价值。此过程具有工艺简单，成本低廉，废物再利用，符合绿色循环经济的特点。

附图说明

图1为实施例1的工艺流程图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例中所用原料为陕西有色榆林煤业有限公司杭来湾煤矿所产的粉煤和神木四海煤化工有限公司兰炭装置生产得到的焦油渣。原料煤的工业分析如表1所示。

表1：

表中：Mt为全水分，Aad为空气干燥基灰分，FCad为空气干燥基固定碳，Vad为空气干燥基挥发分。

实施例1：

如图1所示，一种以废弃物为粘合剂的粉煤成型干馏方法，包括以下步骤：

(1)将煤经过破碎、筛分得到粉煤；

(2)将水的温度升到80℃，在此温度下，按顺序将重质煤焦油沥青、焦油渣、聚合氯化铝铁混合并充分搅拌，当混合物软化时再倒入白云石粉加热搅拌制成粘稠糊状物质，得到粘合剂；

(3)将步骤(2)所制得的粘合剂与步骤(1)中的粉煤进行复配并充分混合得到混合物；

(4)将步骤(3)的混合物在成型模具中以10MPa压力冷压成型得到型煤；

(5)将步骤(4)所制得的型煤产品在干馏炉中于500℃进行中低温热解4h后得到型兰炭、煤焦油、煤气。

按照重量百分比，将5％的焦油渣，5％的重质煤焦油沥青，1％的白云石粉，0.5％的聚合氯化铝铁，1毫米以下的粉煤65％，1～3毫米的粉煤18.5％，5％的水。型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析如表2所示。

表2：

表中：Qgr,d为干基高位发热量。

实施例2：

一种以废弃物为粘合剂的粉煤成型干馏方法，包括以下步骤：

(1)将煤经过破碎、筛分得到粉煤；

(2)将水的温度升到100℃，在此温度下，按顺序将重质煤焦油沥青、焦油渣、聚合氯化铝铁混合并充分搅拌，当混合物软化时再倒入白云石粉加热搅拌制成粘稠糊状物质，得到粘合剂；

(3)将步骤(2)所制得的粘合剂与步骤(1)中的粉煤进行复配并充分混合得到混合物；

(4)将步骤(3)的混合物在成型模具中以18MPa压力冷压成型得到型煤；

(5)将步骤(4)所制得的型煤产品在干馏炉中于600℃进行中低温热解3h后得到型兰炭、煤焦油、煤气。

配煤比例如表3所示。

表3：

型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析如表4所示。

表4：

实施例3：

一种以废弃物为粘合剂的粉煤成型干馏方法，包括以下步骤：

(1)将煤经过破碎、筛分得到粉煤；

(2)将水的温度升到90℃，在此温度下，按顺序将重质煤焦油沥青、焦油渣、聚合氯化铝铁混合并充分搅拌，当混合物软化时再倒入白云石粉加热搅拌制成粘稠糊状物质，得到粘合剂；

(3)将步骤(2)所制得的粘合剂与步骤(1)中的粉煤进行复配并充分混合得到混合物；

(4)将步骤(3)的混合物在成型模具中以20MPa压力冷压成型得到型煤；

(5)将步骤(4)所制得的型煤产品在干馏炉中于750℃进行中低温热解24h后得到型兰炭、煤焦油、煤气。

配煤比例如表5所示。

表5：

型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析如表6所示。

表6

实施例4：

一种以废弃物为粘合剂的粉煤成型干馏方法，包括以下步骤：

(1)将煤经过破碎、筛分得到粉煤；

(2)将水的温度升到80～100℃，在此温度下，按顺序将重质煤焦油沥青、焦油渣、聚合氯化铝铁混合并充分搅拌，当混合物软化时再倒入白云石粉加热搅拌制成粘稠糊状物质，得到粘合剂；

(3)将步骤(2)所制得的粘合剂与步骤(1)中的粉煤进行复配并充分混合得到混合物；

(4)将步骤(3)的混合物在成型模具中以15MPa压力冷压成型得到型煤；

(5)将步骤(4)所制得的型煤产品在干馏炉中于650℃进行中低温热解4h后得到型兰炭、煤焦油、煤气。

配煤比例如表7所示。

表7：

型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析如表8所示。

表8：

实施例4中，由于粘合剂各组分的用量过多，导致型兰炭抗压强度未超过600N/ball，灰分、挥发分均较大，不能达到兰炭标准。

虽然结合实施例对本发明的技术方案式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。