本公开涉及民用清洁型煤领域，具体地，涉及一种用于制备清洁型煤的组合物以及制备清洁型煤的方法和清洁型煤。
背景技术：
兰炭是原煤热解(干馏)后的产物，由于原煤在低温热解中有害气体已大量释放，所含煤气和煤焦油已基本提取，因此兰炭属于清洁环保的优质燃料。兰炭具有固定炭高、化学活性高、含灰分低、铝低、硫低、磷低等特点，广泛用于化工、冶炼、造气等行业。
我国大量褐煤资源有待开发利用，兰炭实用率较高的主要以块为主，兰炭末由于粒度小无法用于工业生产中；同时堆放和装卸运输中扬尘严重，不符合环保要求，因此兰炭末资源化利用成为亟待解决的问题。
在国家大力推广应用洁净煤的形势下，兰炭洁净型煤异军突起，凭借优异性能，完全符合京津冀地区洁净煤标准。然而，兰炭末自身粒径小，比重轻，微孔多，比表面积大，强度差，易粉碎，无粘结交联基础，深加工有一定难度；同时兰炭的原料因产地煤种不同，兰炭末性质随之变异，所以用同一种处理方法，并不能同时解决不同煤种所产出的兰炭末。
技术实现要素：
本公开的目的是提供一种用于制备清洁型煤的组合物以及制备清洁型煤的方法和清洁型煤。该清洁型煤的稳定性和强度好，燃烧中无烟无味，可以作为餐饮、取暖的洁净燃料。
为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种用于制备清洁型煤的组合物，所述组合物包括兰炭和助剂，以100重量份的所述兰炭为基准，所述助剂的含量为1-10重量份，所述兰炭的固定碳含量为68-73重量，粒径为20-50目。
可选地，以100重量份的所述兰炭为基准，所述助剂的含量为2-5重量份。
可选地，所述兰炭的空干基水分含量为2.3-3.7重量％，收到基灰分含量为8.7-10.9重量％，挥发分含量为8-11.6重量％，全硫含量为0.26-0.4重量％，发热量为6000-6300cal/g。
可选地，所述助剂为选自粘结剂、固硫剂和助燃剂中的至少一种。
可选地，所述粘结剂为选自腐殖酸钠、钙质膨润土、可再分散性乳胶粉、玉米淀粉、羧甲基纤维素和木质素磺酸钠中的至少一种，所述固硫剂为选自氧化钙、氯化钙和氟化钙中的至少一种，所述助燃剂为选自氯酸钾、氯酸钠、氯化镁和硝酸钾中的至少一种。
可选地，所述助剂包括腐殖酸钠、钙质膨润土、可再分散性乳胶粉、玉米淀粉、羧甲基纤维素和木质素磺酸钠，所述腐殖酸钠、钙质膨润土、可再分散性乳胶粉、玉米淀粉、羧甲基纤维素和木质素磺酸钠的重量比为1：(1-5)：(0.05-0.1)：(0.2-2)：(0.5-1.5)：(0.2-0.5)。
可选地，所述腐殖酸钠的细度为100-200目，所述钙质膨润土的细度为100-150目。
本公开第二方面：提供一种采用本公开第一方面所述的组合物制备清洁型煤的方法，该方法包括：
a、将所述兰炭、所述助剂与水混合，得到混合后的物料，所述水的用量为使得所述混合后的物料的含水量为5-20重量％；
b、将步骤a中得到的所述混合后的物料进行挤压成型，得到清洁型煤。
可选地，该方法还包括：将所述混合后的物料进行挤压成型后再进行干燥，得到所述清洁型煤。
本公开第三方面：提供一种清洁型煤，该清洁型煤是由本公开第二方面所述的方法制备得到的。
通过上述技术方案，本公开对兰炭进行了优化使用，扩大了具有特殊性质的兰炭的使用范围，提高了其市场利用价值。本公开提供的清洁型煤的制备方法简单，所采用的助剂来源广泛、价格低廉、添加量少，制备得到的清洁型煤着火点低，热稳定性、抗冲击性、冷压强度和热强度好，燃烧时火势旺盛，易点燃，燃烧中无烟无味，可以作为餐饮、取暖的洁净燃料，降低了民用煤使用过程中造成的空气污染问题。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开第一方面：提供一种用于制备清洁型煤的组合物，所述组合物包括兰炭和助剂，以100重量份的所述兰炭为基准，所述助剂的含量为1-10重量份，所述兰炭的固定碳含量为68-73重量％，粒径为20-50目。
兰炭又称半焦、焦粉，是利用神府、榆林、东胜煤田等盛产的优质侏罗精煤块烧制而成的，具有比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低的特性，能够广泛运用于电石、铁合金、硅铁、碳化硅等产品的生产，成为一种不可替代的炭素材料。但因产地煤种不同，兰炭的性质随之变异。本公开所述的兰炭为特殊的产自新疆哈密地区的经煤炭分级提质后固定碳含量不低于60重量％的兰炭。进一步地，所述兰炭的固定碳含量可以为50-75重量％，优选为68-73重量％；空干基水分含量可以为1-6重量％，优选为2.3-3.7重量％；收到基灰分含量可以为8-27重量％，优选为8.7-10.9重量％；挥发分含量可以为7-20重量％，优选为8-11.6重量％；全硫含量可以为0.2-0.5重量％，优选为0.26-0.4重量％；发热量可以为4000-7000重量％，优选为6000-6300cal/g。本公开对具有上述性质的兰炭进行了优化使用，扩大了具有特殊性质的兰炭的使用范围，提高了其市场利用价值。
根据本公开，为了进一步优化清洁型煤的性能，以100重量份的所述兰炭为基准，所述助剂的含量可以为2-5重量份。
根据本公开，所述助剂可以为选自粘结剂、固硫剂和助燃剂中的至少一种。所述粘结剂为各种能够提高原料间粘合性，利于成型成块，且成型后能够保证型煤具有特定的形状和性能的物质，例如可以为选自腐殖酸钠、钙质膨润土、可再分散性乳胶粉、玉米淀粉、羧甲基纤维素和木质素磺酸钠中的至少一种。所述固硫剂为各种能够脱除原料中的游离硫或硫化合物的物质，例如可以为选自氧化钙、氯化钙和氟化钙中的至少一种。所述助燃剂为各种能够提高型煤燃烧效率的物质，例如可以为选自氯酸钾、氯酸钠、氯化镁和硝酸钾中的至少一种。上述助剂均可商购得到。本公开所采用的助剂来源广泛、价格低廉、添加量少，有益于提高型煤的加工和燃烧性能。
根据本公开一种优选的实施方式，所述助剂包括腐殖酸钠、钙质膨润土、可再分散性乳胶粉、玉米淀粉、羧甲基纤维素和木质素磺酸钠，所述腐殖酸钠、钙质膨润土、可再分散性乳胶粉、玉米淀粉、羧甲基纤维素和木质素磺酸钠的重量比为1：(1-5)：(0.05-0.1)：(0.2-2)：(0.5-1.5)：(0.2-0.5)。采用上述优选实施方式的助剂种类和配比更有利于提高型煤的性能，其中，腐殖酸钠能够提高型煤的热稳定性和热强度，还能有效抑制型煤内部微裂纹的产生和发展，提高型煤的抗冲击性能，并且可以降低型煤的着火点，是型煤易于点燃且燃烧时火势旺盛，燃烧中无烟无味。在该优选实施方式中，进一步优选地，所述腐殖酸钠的细度可以为100-200目，所述钙质膨润土的细度可以为100-150目。
本公开第二方面：提高一种采用本公开第一方面所述的组合物制备清洁型煤的方法，该方法包括：
a、将所述兰炭、所述助剂与水混合，得到混合后的物料，所述水的用量为使得所述混合后的物料的含水量为5-20重量％；
b、将步骤a中得到的所述混合后的物料进行挤压成型，得到清洁型煤。
根据本公开第二方面，该方法还可以包括，对兰炭进行预处理，得到粒径为20-50目的兰炭颗粒，然后再进行步骤a的操作。所述预处理包括对兰炭进行破碎，所述破碎的方法可以为本领域技术人员所熟知的，本公开不做特殊的限制。
根据本公开第二方面，步骤a中的所述混合可以在本领域的常规混合设备中进行，例如，可以先将所述兰炭与助剂在干粉混料装置中按比例混匀，然后再将所得的物料送入顶端有盖的双轴搅拌机；搅拌机底部具有通入高温水蒸气的接口，将需要量的水蒸气通入搅拌机并与物料充分混合，既增加了物料水分含量，同时使兰炭与助剂在高温下充分熟化，最终可得到所述混合后的物料，所述混合后的物料的形态为手握不散即可。所述混合后的物料的含水量可以通过称重计算得出。
根据本公开第二方面，步骤b中，所述挤压成型为本领域技术人员所熟知的，例如可以为对辊挤压成型，其条件可以为本领域进行挤压成型的常规条件，例如当进行对辊挤压成型时，对辊线压力可以为100-200吨每平方厘米。经过挤压成型后一般得到型煤湿球，因此，该方法还可以包括：将所述混合后的物料进行挤压成型后再进行干燥，得到所述清洁型煤。所述干燥可以使得制备的所述清洁型煤的水分含量在2重量％以下。所述干燥的条件可以为本领域常规的。
本公开第三方面：提供一种清洁型煤，该清洁型煤是由本公开第二方面所述的方法制备得到的。
本公开提供的清洁型煤的制备方法简单，所采用的助剂来源广泛、价格低廉、添加量少，制备得到的清洁型煤着火点低，热稳定性、抗冲击性、冷压强度和热强度好，燃烧时火势旺盛，易点燃，燃烧中无烟无味，可以作为餐饮、取暖的洁净燃料，降低了民用煤使用过程中造成的空气污染问题。
以下通过实施例进一步说明本公开，但不因此而限制本公开。
实施例和对比例中，兰炭的固定碳含量、收到基灰分含量、挥发分含量按照国家标准gb/t212-2008方法进行测定，空干基水分含量按照国家标准gb/t211-2007方法进行测定，全硫含量按照国家标准gb/t214-2008方法进行测定，发热量按照国家标准gb/t213-2008方法进行测定。
实施例中所使用的化学品均为商购得到。
实施例1
本实施例采用的兰炭的固定碳含量为69.60重量％，空干基水分含量为2.36重量％，收到基灰分含量为8.76重量％，挥发分含量为9.65重量％，全硫含量为0.26重量％，发热量为6083cal/g。
将10kg上述兰炭破碎为30目的兰炭颗粒后送入干粉混料装置，在向该装置中投入100g腐殖酸钠(细度为100目)、200g钙质膨润土(细度为100目)、5g可再分散性乳胶粉、100g玉米淀粉、50g羧甲基纤维素，20g木质素磺酸钠，2g固硫剂氧化钙和2g助燃剂氯酸钠，将上述物料混合10分钟后送入双轴搅拌装置，向所述双轴搅拌装置中通入需要量的高温水蒸气，搅拌20分钟，得到含水量为10重量％的混合后的物料，该物料手握不散，之后将其置于对辊成型机中，在150吨每平方厘米的对辊线压力下进行挤压成型，然后将得到的型煤湿球在120℃下烘干至水分含量在2重量％以下，得到本实施例制备的清洁型煤。
实施例2
将10kg与实施例1相同的兰炭破碎为30目的兰炭颗粒后送入干粉混料装置，在向该装置中投入40g腐殖酸钠(细度为100目)、120g钙质膨润土(细度为100目)、3.2g可再分散性乳胶粉、80g玉米淀粉、40g羧甲基纤维素，16g木质素磺酸钠，4g固硫剂氯化钙和4g助燃剂氯酸钾，将上述物料混合10分钟后送入双轴搅拌装置，向所述双轴搅拌装置中通入需要量的高温水蒸气，搅拌20分钟，得到含水量为10重量％的混合后的物料，该物料手握不散，之后将其置于对辊成型机中，在150吨每平方厘米的对辊线压力下进行挤压成型，然后将得到的型煤湿球在120℃下烘干至水分含量在2重量％以下，得到本实施例制备的清洁型煤。
实施例3
将10kg与实施例1相同的兰炭破碎为30目的兰炭颗粒后送入干粉混料装置，在向该装置中投入200g腐殖酸钠(细度为100目)、400g钙质膨润土(细度为200目)、10g可再分散性乳胶粉、200g玉米淀粉、100g羧甲基纤维素，40g木质素磺酸钠，4g固硫剂氧化钙和4g助燃剂氯酸钠，将上述物料混合10分钟后送入双轴搅拌装置，向所述双轴搅拌装置中通入需要量的高温水蒸气，搅拌20分钟，得到含水量为10重量％的混合后的物料，该物料手握不散，之后将其置于对辊成型机中，在150吨每平方厘米的对辊线压力下进行挤压成型，然后将得到的型煤湿球在120℃下烘干至水分含量在2重量％以下，得到本实施例制备的清洁型煤。
实施例4
将10kg与实施例1相同的兰炭破碎为30目的兰炭颗粒后送入干粉混料装置，在向该装置中投入22g腐殖酸钠(细度为100目)、44g钙质膨润土(细度为100目)、1.1g可再分散性乳胶粉、21g玉米淀粉、11g羧甲基纤维素，4.4g木质素磺酸钠，0.5g固硫剂氧化钙和0.5g助燃剂氯酸钠，将上述物料混合10分钟后送入双轴搅拌装置，向所述双轴搅拌装置中通入需要量的高温水蒸气，搅拌20分钟，得到含水量为10重量％的混合后的物料，该物料手握不散，之后将其置于对辊成型机中，在150吨每平方厘米的对辊线压力下进行挤压成型，然后将得到的型煤湿球在120℃下烘干至水分含量在2重量％以下，得到本实施例制备的清洁型煤。
实施例5
按照实施例1的方法制备清洁型煤，区别在于，本实施例采用的兰炭的固定碳含量为58重量％，空干基水分含量为5重量％，收到基灰分含量为19重量％，挥发分含量为13重量％，全硫含量为0.5重量％，发热量为5900cal/g。
实施例6
按照实施例1的方法制备清洁型煤，区别在于，本实施例所使用的腐殖酸钠的细度为300目，钙质膨润土的细度为200目。
实施例7
将10kg与实施例1相同的兰炭破碎为30目的兰炭颗粒后送入干粉混料装置，在向该装置中投入100g腐殖酸钠(细度为100目)、80g钙质膨润土(细度为100目)、12g可再分散性乳胶粉、10g玉米淀粉、200g羧甲基纤维素，80g木质素磺酸钠，2g固硫剂氧化钙和2g助燃剂氯酸钠，将上述物料混合10分钟后送入双轴搅拌装置，向所述双轴搅拌装置中通入需要量的高温水蒸气，搅拌20分钟，得到含水量为10重量％的混合后的物料，该物料手握不散，之后将其置于对辊成型机中，在150吨每平方厘米的对辊线压力下进行挤压成型，然后将得到的型煤湿球在120℃下烘干至水分含量在2重量％以下，得到本实施例制备的清洁型煤。
对比例1
与实施例1的区别在于，本对比例所采用的兰炭的固定碳含量为50重量％，空干基水分含量为5重量％，收到基灰分含量为18重量％，挥发分含量为12重量％，全硫含量为0.4重量％，发热量为4700cal/g。
测试实施例
对实施例1-7和对比例1所制备的清洁型煤进行燃烧测试，实施例1-7的清洁型煤在燃烧时火势旺盛，易点燃，燃烧中无烟无味，而对比例1所制备的煤点燃时间长，燃烧困难。
按照mt/t748—007方法测试实施例1-7和对比例1所制备的清洁型煤的冷压强度和热强度，结果列于表1中。
表1
从表1的结果可见，采用本公开提供方法制备得到的清洁型煤具有较高的冷压强度和热强度，且燃烧时火势旺盛，易点燃，燃烧中无烟无味，可以作为餐饮、取暖的洁净燃料。尤其在以100重量份的所述兰炭为基准，所述助剂的含量为2-5重量份时，能够进一步提高所制备的清洁型煤的冷压强度和热强度。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。