一种型煤及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种型煤及其制备方法。本发明提供的型煤包括煤和由质量比为1:0.3?1:1.5?3的褐煤、生物质纤维和强碱溶液制备的粘结剂。制备该型煤的方法为：首先用褐煤、生物质纤维和强碱溶液制备粘结剂，然后将粘结剂和煤粉混合均匀，接着送入成型设备中压制成型，最后将型煤干燥。本发明提供的型煤质量好、成本低、对环境友好。本发明所提供的制备上述型煤的方法十分简单，容易工业化推广应用。
【专利说明】
一种型煤及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于型煤的制备领域，具体涉及一种型煤及其制备方法。
【背景技术】
[0002]生物质资源是丰富的可再生能源之一，生物质型煤是近年来发展起来的新技术，通过节煤和生物质代煤的双重作用，减少温室气体CO2和燃煤SO2的排放，有利于缓解气候变暖和酸雨污染，对保护环境和节约能源均具有重大意义，是型煤技术发展的一个重要方向。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种成本低廉、对环境友好的型煤及其制备方法。
[0004]按照本发明，首先提供一种型煤，包括煤和粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括褐煤、生物质纤维和强碱溶液;所述褐煤、所述生物质纤维和所述强碱溶液的质量比为1:0.3~1:1.5_3ο
[0005]进一步地，所述褐煤的最大粒径为60-100目。
[0006]进一步地，所述生物质纤维的平均粒径(3_。
[0007]进一步地，所述强碱溶液的浓度为1-5%。
[0008]进一步地，所述型煤为热解用型煤。
[0009]本发明还提供一种制备上述型煤的方法，包括以下步骤:
[0010]用所述褐煤、所述生物质纤维和所述强碱溶液制备所述粘结剂；
[0011 ]将所述粘结剂和煤粉混合均匀，制得混合物；
[0012]将所述混合物送入成型设备中压制成型，制得型煤；
[0013]将所述型煤干燥。
[0014]进一步地，所述粘结剂与所述煤粉的质量比为0.02-0.06:1ο
[0015]进一步地，所述煤粉的平均粒径<3mm。
[0016]进一步地，所述成型设备的压力为10_50MPa。
[0017]进一步地，所述干燥为两段式干燥;第一段干燥的温度为50-600C，干燥时间为1-2h;第二段干燥的温度为100-105 °C，干燥时间为l_2h。
[0018]本发明提供的型煤，强度好，且其挥发分含量高，特别适合用于热解。粘结剂的原料有生物质纤维，能减少CO2和SO2的排放。此外，由于粘结剂所采用的原料来源广泛、价格低廉，降低了型煤的生产成本。
[0019]本发明所提供的制备上述型煤的方法十分简单，对相应设备的要求也很低，容易工业化推广应用。
【具体实施方式】
[0020]下面具体说明本发明的实施例，以更明晰地阐述本发明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]本发明公开一种型煤，包括煤和粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括褐煤、生物质纤维和强碱溶液;所述褐煤、所述生物质纤维和所述强碱溶液的质量比为1: 0.3-1:1.5-3。
[0022]本发明提供的型煤的粘结剂中，褐煤是母料，不会增加型煤的灰分。褐煤粉中的腐殖酸与强碱溶液在会发生反应生腐殖酸盐，腐殖酸盐具有粘度，其中，腐殖酸钠是一种常用的型煤粘结剂。
[0023]生物质纤维与强碱溶液反应生成碱纤维素，是一种粘性物质，活性很高。纤维交错缠绕，与煤粉能牢牢的结合在一起，因此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。此外，生物质纤维的挥发分高于煤、热分解度低于煤。本发明采用生物质纤维作为粘结剂原料，既实现了生物质资源的有效利用，而且能够降低粘结剂的成本，具有绿色环保、成本低廉的优点。
[0024]本发明所用的生物质纤维可为稻草秸杆、玉米杆、小麦秸杆、木肩或其他。稻草秸杆、玉米杆、小麦稻杆和木肩属于生产或加工的废料，价格十分低廉。由于热值和再利用性不大，这四种生物质纤维大部分被遗弃或就地焚烧，不仅造成了资源的浪费，还会引起环境污染。
[0025]经过发明人大量的实验发现，所述褐煤、所述生物质纤维和所述强碱溶液的质量比为1:0.3-1:1.5-3时，褐煤、生物纤维和强碱溶液之间的反应比较完全，粘结剂的粘结能力强，制得的型煤的强度好、挥发分高。褐煤、生物纤维和强碱溶液的具体比例由粘结用煤的性质决定。
[0026]进一步地，所述褐煤的最大粒径为60-100目。
[0027 ] 进一步地，所述生物纤维的平均粒径< 3_。
[0028]本发明中，褐煤的粒径和生物质纤维的粒径并不需要特别限定。但褐煤的粒径和生物质纤维的粒径太大，其难与强碱溶液反应完全，制得的粘结剂粘结效果很差。发明人经过大量的实验发现，当褐煤的最大粒径为60-100目、生物纤维的平均粒径<3mm时，其与强碱溶液的反应更好，且更有利于制得的型煤的强度。
[0029]进一步地，所述强碱溶液的浓度为1-5%。
[0030]发明人经过大量的实验发现，强碱溶液的浓度为1-5%时，其与褐煤粉及生物质纤维的反应更好，制得的粘结剂效果更佳。
[0031]进一步地，所述型煤为热解用型煤。
[0032]本发明所提供的型煤，由于其粘结剂中含有生物质纤维，比普通的型煤挥发分更高，因此非常适合用于热解，进一步加工，得到价值更高的产物。
[0033]本发明提供的制备上述型煤的方法，包括以下步骤:
[0034]用所述褐煤、所述生物质纤维和所述强碱溶液制备所述粘结剂；
[0035]将所述粘结剂和煤粉混合均匀，制得混合物；
[0036]将所述混合物送入成型设备中压制成型，制得型煤；
[0037]将所述型煤干燥。
[0038]上述制备方法中，用褐煤、生物质纤维和强碱溶液制备其粘结剂的具体操作步骤及工艺条件没有特别限定，只要能使三种原料之间能完全反应即可。
[0039]上述制备方法十分简单，对相应设备的要求也很低，容易工业化推广应用。
[0040]进一步地，所述粘结剂与所述煤粉的质量比为0.02-0.06:1ο
[0041]本发明中，粘结剂与煤粉的质量比并不要求特别限定。若粘结剂过多，不仅会浪费粘结剂，增加成本，而且制得的型煤软，不太好进成型设备。此外，也会影响型煤的后续干燥。实验发现，粘结剂与煤粉的质量比为0.02-0.06:1比较合适，制得的型煤质量好。
[0042]进一步地，所述煤粉的平均粒径<3mm。
[0043]本发明中，煤粉粒径并不需要特别限定。煤粉粒径小，比表面积大，与粘结剂能更好的结合在一起。发明人经过大量的实验发现，煤粉的平均粒径<3mm时，制得的型煤质量好。
[0044]进一步地，所述成型设备的压力为10_50MPa。
[0045]成型设备压力过小，型煤的强度低;压力过大，成型设备损耗大，而且能耗也大。本发明中，成型设备的压力为10-50MPa即可满足要求。
[0046]进一步地，型煤成型后的干燥为两段式干燥;第一段干燥的温度为50_60°C，干燥时间为I_2h;第二段干燥的温度为100-105 °C，干燥时间为I_2h。
[0047]由上述方法制备的型煤水分含量高，若直接进入高温环境下干燥，型煤表面的水分迅速蒸发，而内部水分却无法迅速的扩散到表面，会造成局部过热现象，有可能会引起型煤的热解。采用两段式干燥，干燥温度先低后高，能在型煤表面形成一定的温度和湿度差，使得内部的水分不断的蒸发出来，干燥效果好，得到的型煤的质量好。
[0048]本发明实施例中，采用冷强度、热强度、热稳定性和灰熔融性来评价型煤的强度。其检测方法均为行业内常规的检测方法。
[0049]下列具体实施例中，均按重量份数称取所用原料，每份重量一致。
[0050]实施例1
[0051 ]首先，准备原料。本实施例采用稻草秸杆和I %的氢氧化钠溶液。将稻草秸杆破碎至平均粒径为3mm，将褐煤破碎成褐煤粉，过60目筛，取过筛粉末备用。
[0052]进一步，准备复合粘结剂。取I份褐煤粉、3份氢氧化钠溶液加入搅拌罐中，95°C水浴加热的条件下搅拌lh。然后加入0.3份稻草秸杆再搅拌0.5h。
[0053]进一步，制备型煤。将长焰煤破碎至平均粒径为3mm的粉末状颗粒，称取215份备用。将长焰煤粉和复合粘结剂混合均匀，送入压力为1MPa的成型设备中制备型煤。将型煤送入两段式干燥设备中进行干燥，第一段干燥的温度为50°C，干燥时间为2h;第二段干燥的温度为105°C，干燥时间为Ih。。
[0054]测试干燥后型煤的冷强度、热强度、热稳定性和灰熔融性。
[0055]型煤的冷强度为1075N/个，热强度为803N/个，热稳定性为70%，软化温度ST点为1250。。。
[0056]实施例2
[0057]首先，准备原料。本实施例采用稻草秸杆和5%的氢氧化钠溶液。将稻草秸杆破碎至平均粒径为2mm，将褐煤破碎成褐煤粉，过100目筛，取过筛粉末备用。
[0058]进一步，准备复合粘结剂。取I份褐煤粉、1.5份氢氧化钠溶液加入搅拌罐中，70°C水浴加热的条件下搅拌45min。然后加入I份稻草稻杆再搅拌45min。
[0059]进一步，制备型煤。将长焰煤破碎至平均粒径为2mm的粉末状颗粒，称取87.5份备用。将长焰煤粉和复合粘结剂混合均匀，送入压力为50MPa的成型设备中制备型煤。将型煤送入两段式干燥设备中进行干燥，第一段干燥的温度为60°C，干燥时间为Ih;第二段干燥的温度为100 °C，干燥时间为2h。
[0060]测试干燥后型煤的冷强度、热强度、热稳定性和灰熔融性。
[0061 ]型煤的冷强度为1143N/个，热强度为946N/个，热稳定性为75%，软化温度ST点为1300。。。
[0062]实施例3
[0063]首先，准备原料。本实施例采用稻草秸杆和3%的氢氧化钠溶液。将稻草秸杆破碎至平均粒径为3_，将褐煤破碎成褐煤粉，过80目筛，取过筛粉末备用。
[0064]进一步，准备复合粘结剂。取I份褐煤粉、2份氢氧化钠溶液加入搅拌罐中，80°C水浴加热的条件下搅拌45min。然后加入0.6份稻草稻杆再搅拌45min。
[0065]进一步，制备型煤。将长焰煤破碎至平均粒径为3_的粉末状颗粒，称取60份备用。将长焰煤粉和复合粘结剂混合均匀，送入压力为30MPa的成型设备中制备型煤。将型煤送入两段式干燥设备中进行干燥，第一段干燥的温度为55°C，干燥时间为1.5h;第二段干燥的温度为103°C，干燥时间为1.5h。
[0066]测试干燥后型煤的冷强度、热强度、热稳定性和灰熔融性。
[0067]型煤的冷强度为1080N/个，热强度为865N/个，热稳定性为78%，软化温度ST点为1320。。。
[0068]本发明所列举的实施例制备出的型煤的冷强度大于1000N/个，热强度大于800N/个，热稳定性大于70 %，软化温度ST点大于1250 0C。制备出的型煤可进一步送入固态排渣气化炉中进行热解。由此可见，本发明提供的型煤强度高、热稳定性好、灰熔融性高，制备出的型煤便于运输、储存和使用。
[0069]综上，可以得出，本发明提供的型煤，强度好，且其挥发分含量高，特别适合用于热解。粘结剂的原料有生物质纤维，能减少CO2和SO2的排放。此外，由于粘结剂所采用的原料来源广泛、价格低廉，降低了型煤的生产成本。
[0070]本发明所提供的制备上述型煤的方法十分简单，对相应设备的要求也很低，容易工业化推广应用。
[0071]再次说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种型煤，包括煤和粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括褐煤、生物质纤维和强碱溶液;所述褐煤、所述生物质纤维和所述强碱溶液的质量比为1:0.3-1:1.5-3。2.根据权利要求1所述的型煤，其特征在于，所述褐煤的最大粒径为60-100目。3.根据权利要求1所述的型煤，其特征在于，所述生物质纤维的平均粒径<3mm。4.根据权利要求1所述的型煤，其特征在于，所述强碱溶液的浓度为1-5%。5.根据权利要求1所述的型煤，其特征在于，所述型煤为热解用型煤。6.—种如权利要求1-5中任一所述型煤的制备方法，包括以下步骤: 用所述褐煤、所述生物质纤维和所述强碱溶液制备所述粘结剂； 将所述粘结剂和煤粉混合均匀，制得混合物； 将所述混合物送入成型设备中压制成型，制得型煤； 将所述型煤干燥。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂与所述煤粉的质量比为0.02-0.06:108.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述煤粉的平均粒径<3mm。9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述成型设备的压力为10-50MPa。10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为两两段式干燥;第一段干燥的温度为50-60°C，干燥时间为l_2h;第二段干燥的温度为100-105°C，干燥时间为l_2h。
【文档编号】C10L5/06GK106085535SQ201610399277
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】薛忠义, 高建, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司