本发明涉及煤化工技术领域，具体公开了一种焦油渣为基础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。生产兰炭的同时副产煤焦油和焦炉煤气。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％逐渐减少到不足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，煤焦油作为产业的主产品，干馏过程的出油率也不足7％。焦油渣作为一种固体废弃物，其中夹带的粉煤、兰炭粉末等颗粒混杂，导致煤焦油回收率较低，大大降低了煤焦油的潜在价值。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有的缺陷，提供一种焦油渣为基础粘合剂的粉煤成型干馏方法，该方法使得粉煤得到高效利用，提高出油率，同时使得焦油渣得到有效处理，避免污染环境。
为了实现以上目的，本发明通过包括以下技术方案实现的：一种以焦油渣为基础粘合剂的粉煤成型干馏方法，包括以下步骤：
1)取焦油渣、无机镁盐、玉米面、粉煤和水，搅拌混合均匀，获得混合物；
2)将所述混合物在8～20MPa加压成型得到型煤，自然晾干；
3)将所述型煤在550～750℃进行干馏得到型兰炭、煤焦油和煤气，冷却所述煤焦油产生焦油渣可被所述步骤1)循环利用。
优选地，在所述步骤1)具体包括以下过程：首先将所述焦油渣、所述玉米面和所述水在80～100℃混合均匀，然后加入所述无机镁盐和所述粉煤，混合均匀，获得混合物。
优选地，在所述步骤1)中，所述焦油渣与所述粉煤的重量比例为(5～10)：(75～85)；所述无机镁盐与所述粉煤的重量比例为(2～5)：(75～85)；所述玉米面与所述粉煤的重量比例为(2～5)：(75～85)；所述水与所述粉煤的重量比例为(2～5)：(75～85)。
优选地，在所述步骤1)中，所述粉煤为低变质长焰煤、弱粘煤及不黏煤中的一种或者多种。
优选地，在所述步骤1)中，所述粉煤由粒径小于1mm的粉煤和粒径1-3mm的粉煤复配而成，所述粒径小于1mm的粉煤与所述粒径1-3mm的粉煤的重量比例为(55～65)：(15～25)。
优选地，在所述步骤1)中，所述无机镁盐包括碳酸镁、氯化镁、硝酸镁、硫酸镁和磷酸镁中的一种或者多种。
优选地，在所述步骤2)中，所述自然晾干的时间为24～36h。
优选地，在所述步骤3)中，所述干馏的时间为2～4h。
综上所述，本发明提供一种焦油渣为基础粘合剂的粉煤成型干馏方法，本发明的有益效果：
本发明将焦油渣与无机镁盐、聚铁类化合物、玉米面、水复配而成作为复合粘合剂，然后将大量粉煤成型、中低温干馏，从而生产兰炭、煤焦油、煤气，解决了当地兰炭生产原料不足的问题，同时也缓解了煤资源紧缺的局面；使用一定量的焦油渣为基础粘合剂，不仅解决了当地兰炭生成工艺中产生的焦油渣无法有效处理且利用价值低的问题，同时也提高了煤焦油的出油率和型煤、型兰炭的稳定性，使型煤、型兰炭机械强度高、发热量大、出油率高、低硫低灰；复合粘合剂中配入的玉米面依据“相似相溶”原理，对焦油渣起分散作用，使型煤粘合的更结实，同时避免了“团聚”的焦油渣在中低温干馏过程中“熔胀”，引发型煤产生大量裂缝、破碎；无机镁盐对干馏后型兰炭起骨架作用；成型过程中选用粒径1mm以下的粉煤与粒径1～3mm的粉煤复配，类似于沙子与水泥制混凝土，大小颗粒制备的混凝土强度高。
本发明以焦油渣、无机镁盐、玉米面、聚铁化合物、水等为原料，原料廉价易得，具有粘结性能好、稳定性强、来源广等优点，适合型煤技术的推广与发展。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
原煤样的工业分析结果如表1所示。
表1原煤样的工业分析结果
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。
表2中为实施例1～7中各原料组分的配比，表中各原料组分的含量为重量份。
表2实施例1～7中各原料组分的重量配比
实施例1-7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。
实施例1
取5kg的焦油渣，2kg的氯化镁，3kg的玉米面，60kg的粒径1mm以下的粉煤，25kg的1～3mm的粉煤，5kg的水搅拌混合均匀，在15MPa加压成型得到型煤，自然晾干28h后，在750℃干馏2h，获得型兰炭、煤焦油和煤气。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3所示。
表3实施例1获得的型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析结果
表中：Qgr,d为干基高位发热量。
从表3可以看出，实施例1干馏后兰炭强度、煤焦油的出油率、煤气热值得到大幅度提高，并且得到的空气干燥基灰分、空气干燥基挥发分在一定范围内，避免了燃烧后带来的污染，达到洁净兰炭要求。
实施例2
取10kg的焦油渣，3kg的碳酸镁，5kg的玉米面，65kg的粒径1mm以下的粉煤，15kg的1～3mm的粉煤，2kg的水搅拌混合均匀，在20MPa加压成型得到型煤，自然晾干24h后，在550℃干馏4h。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3所示。
表4实施例2获得的型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析结果
表中：Qgr,d为干基高位发热量。
从表4可以看出，实施例2干馏后兰炭强度、煤焦油的出油率、煤气热值得到大幅度提高，并且得到的空气干燥基灰分、空气干燥基挥发分在一定范围内，避免了燃烧后带来的污染，达到洁净兰炭要求。
实施例3
取8kg的焦油渣，5kg的硫酸镁，2kg的玉米面，55kg的粒径1mm以下的粉煤，25kg的1～3mm的粉煤，5kg的水搅拌混合均匀，在8MPa加压成型得到型煤，自然晾干36h后，在650℃干馏4h。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5实施例3获得的型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析结果
表中：Qgr,d为干基高位发热量。
从表5可以看出，实施例1干馏后兰炭强度、煤焦油的出油率、煤气热值得到大幅度提高，并且得到的空气干燥基灰分、空气干燥基挥发分在一定范围内，避免了燃烧后带来的污染，达到洁净兰炭要求。
实施例4
取10kg的焦油渣，5kg的磷酸镁，63kg的粒径1mm以下的粉煤，20kg的1～3mm的粉煤，2kg的水搅拌混合均匀，在20MPa加压成型得到型煤，自然晾干36h后，在750℃干馏3h。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5所示。
表6实施例4获得的型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析结果
表中：Qgr,d为干基高位发热量。
实施例4中，型煤强度不能达到标准，在干馏过程中由于挤压而发生变形、破碎，导致干馏后只能得到兰炭面，无法满足中低温干馏生产工艺要求，因此测试兰炭的工业分析、煤焦油的出油率、煤气主要成分、热值等没有实际意义。
实施例5
取10kg的焦油渣，3kg的玉米面，60kg的粒径1mm以下的粉煤，25kg的1～3mm的粉煤，2kg的水搅拌混合均匀，在15MPa加压成型得到型煤，自然晾干30h后，在750℃干馏2h。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7实施例5获得的型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析结果
表中：Qgr,d为干基高位发热量。
实施例5中，型煤强度虽然能达到干馏所需块煤要求，但在实施过程中得到的型兰炭，实验室单块干馏时只有形状，稍加受力变成一堆兰炭面，无法从干馏炉中取出，实际生产中，当干馏温度达到250℃后，型煤因挤压直接破碎，导致干馏后只能得到兰炭面，无法满足中低温干馏生产工艺要求，因此测试兰炭的工业分析、煤焦油的出油率、煤气主要成分、热值等没有实际意义。
实施例6
取15kg的焦油渣，8kg的磷酸镁，2kg的玉米面，55kg的粒径1mm以下的粉煤，17kg的1～3mm的粉煤，3kg的水搅拌混合均匀，在10MPa加压成型得到型煤，自然晾干24h后，在650℃干馏4h。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7所示。
表8实施例6获得的型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析结果
实施例6中，虽然干馏后型兰炭强度、煤焦油出油率、煤气热值与前面实施例1-3相比均有大幅提高，但得到的型兰炭空气干燥基灰分、空气干燥基挥发分均太高，燃烧后带来的污染严重且热值太低，无法达到洁净兰炭要求。
实施例7
取8kg的焦油渣，4kg的氯化镁，2kg的玉米面，43kg的粒径1mm以下的粉煤，40kg的1～3mm的粉煤，3kg的水搅拌混合均匀，在10MPa加压成型得到型煤，自然晾干30h后，在750℃干馏2h。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9实施例7获得的型煤以及型煤干馏后得到的型兰炭、煤焦油、煤气性能分析结果
实施例7的型煤在实验室单块干馏时只有形状，稍加受力变成一堆兰炭面，无法从干馏炉中取出，实际生产中，当干馏温度达到380℃后，型煤因挤压也会直接破碎，导致干馏后只能得到兰炭面，无法满足中低温干馏生产工艺要求。
综上，本发明采用将焦油渣与无机镁盐、玉米面、水复配而成作为复合粘合剂，然后将大量粉煤成型、中低温干馏，从而生产兰炭、煤焦油、煤气，解决了当地兰炭生产原料不足的问题，同时也缓解了煤资源紧缺的局面；使用焦油渣为基础粘合剂，不仅解决了当地兰炭生成工艺中产生的焦油渣无法有效处理且利用价值低的问题，同时也提高了煤焦油的出油率和型煤、型兰炭的稳定性，使型煤、型兰炭机械强度高、发热量大、出油率高、低硫低灰。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。