本發(fā)明涉及煤化工技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種焦油渣為基礎(chǔ)粘合劑的粉煤成型干餾方法。
背景技術(shù)：
蘭炭(半焦)是以30～80mm的侏羅紀(jì)不粘、弱粘塊煤為原料，采用中低溫?zé)峤馑玫囊环N高固定碳可燃固體物質(zhì)，其具有“三高四低”的特點(diǎn)，是新一代清潔環(huán)保燃料。生產(chǎn)蘭炭的同時(shí)副產(chǎn)煤焦油和焦?fàn)t煤氣。然而，作為全國蘭炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地和主產(chǎn)區(qū)，經(jīng)過多年發(fā)展，蘭炭產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)成為榆林市最大的煤化工產(chǎn)業(yè)和重要的地方經(jīng)濟(jì)支柱，但隨著機(jī)械化程度的不斷提高，采煤方式由炮采向綜采的轉(zhuǎn)變，蘭炭產(chǎn)業(yè)原料塊煤嚴(yán)重不足，由原來的30％逐漸減少到不足10％。而在粉煤干餾方面，目前榆林市內(nèi)正在中試的有榆神錦華能源科技有限公司與長安大學(xué)共同開發(fā)的外熱式回轉(zhuǎn)爐、神木天元化工公司開發(fā)的外熱式回轉(zhuǎn)爐等幾項(xiàng)試驗(yàn)示范項(xiàng)目，但對粉煤熱解中普遍存在的氣固分離、焦粉粘結(jié)、回轉(zhuǎn)設(shè)備密封等問題尚未發(fā)現(xiàn)合適的解決方法。此外，煤焦油作為產(chǎn)業(yè)的主產(chǎn)品，干餾過程的出油率也不足7％。焦油渣作為一種固體廢棄物，其中夾帶的粉煤、蘭炭粉末等顆粒混雜，導(dǎo)致煤焦油回收率較低，大大降低了煤焦油的潛在價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種焦油渣為基礎(chǔ)粘合劑的粉煤成型干餾方法，該方法使得粉煤得到高效利用，提高出油率，同時(shí)使得焦油渣得到有效處理，避免污染環(huán)境。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過包括以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種以焦油渣為基礎(chǔ)粘合劑的粉煤成型干餾方法，包括以下步驟：
1)取焦油渣、無機(jī)鎂鹽、玉米面、粉煤和水，攪拌混合均勻，獲得混合物；
2)將所述混合物在8～20MPa加壓成型得到型煤，自然晾干；
3)將所述型煤在550～750℃進(jìn)行干餾得到型蘭炭、煤焦油和煤氣，冷卻所述煤焦油產(chǎn)生焦油渣可被所述步驟1)循環(huán)利用。
優(yōu)選地，在所述步驟1)具體包括以下過程：首先將所述焦油渣、所述玉米面和所述水在80～100℃混合均勻，然后加入所述無機(jī)鎂鹽和所述粉煤，混合均勻，獲得混合物。
優(yōu)選地，在所述步驟1)中，所述焦油渣與所述粉煤的重量比例為(5～10)：(75～85)；所述無機(jī)鎂鹽與所述粉煤的重量比例為(2～5)：(75～85)；所述玉米面與所述粉煤的重量比例為(2～5)：(75～85)；所述水與所述粉煤的重量比例為(2～5)：(75～85)。
優(yōu)選地，在所述步驟1)中，所述粉煤為低變質(zhì)長焰煤、弱粘煤及不黏煤中的一種或者多種。
優(yōu)選地，在所述步驟1)中，所述粉煤由粒徑小于1mm的粉煤和粒徑1-3mm的粉煤復(fù)配而成，所述粒徑小于1mm的粉煤與所述粒徑1-3mm的粉煤的重量比例為(55～65)：(15～25)。
優(yōu)選地，在所述步驟1)中，所述無機(jī)鎂鹽包括碳酸鎂、氯化鎂、硝酸鎂、硫酸鎂和磷酸鎂中的一種或者多種。
優(yōu)選地，在所述步驟2)中，所述自然晾干的時(shí)間為24～36h。
優(yōu)選地，在所述步驟3)中，所述干餾的時(shí)間為2～4h。
綜上所述，本發(fā)明提供一種焦油渣為基礎(chǔ)粘合劑的粉煤成型干餾方法，本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明將焦油渣與無機(jī)鎂鹽、聚鐵類化合物、玉米面、水復(fù)配而成作為復(fù)合粘合劑，然后將大量粉煤成型、中低溫干餾，從而生產(chǎn)蘭炭、煤焦油、煤氣，解決了當(dāng)?shù)靥m炭生產(chǎn)原料不足的問題，同時(shí)也緩解了煤資源緊缺的局面；使用一定量的焦油渣為基礎(chǔ)粘合劑，不僅解決了當(dāng)?shù)靥m炭生成工藝中產(chǎn)生的焦油渣無法有效處理且利用價(jià)值低的問題，同時(shí)也提高了煤焦油的出油率和型煤、型蘭炭的穩(wěn)定性，使型煤、型蘭炭機(jī)械強(qiáng)度高、發(fā)熱量大、出油率高、低硫低灰；復(fù)合粘合劑中配入的玉米面依據(jù)“相似相溶”原理，對焦油渣起分散作用，使型煤粘合的更結(jié)實(shí)，同時(shí)避免了“團(tuán)聚”的焦油渣在中低溫干餾過程中“熔脹”，引發(fā)型煤產(chǎn)生大量裂縫、破碎；無機(jī)鎂鹽對干餾后型蘭炭起骨架作用；成型過程中選用粒徑1mm以下的粉煤與粒徑1～3mm的粉煤復(fù)配，類似于沙子與水泥制混凝土，大小顆粒制備的混凝土強(qiáng)度高。
本發(fā)明以焦油渣、無機(jī)鎂鹽、玉米面、聚鐵化合物、水等為原料，原料廉價(jià)易得，具有粘結(jié)性能好、穩(wěn)定性強(qiáng)、來源廣等優(yōu)點(diǎn)，適合型煤技術(shù)的推廣與發(fā)展。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的范圍。
原煤樣的工業(yè)分析結(jié)果如表1所示。
表1原煤樣的工業(yè)分析結(jié)果
表中：Mt為全水分，Aad為空氣干燥基灰分，F(xiàn)Cad為空氣干燥基固定碳，Vad為空氣干燥基揮發(fā)分。
表2中為實(shí)施例1～7中各原料組分的配比，表中各原料組分的含量為重量份。
表2實(shí)施例1～7中各原料組分的重量配比
實(shí)施例1-7中所用原料為陜西有色榆林煤業(yè)有限公司杭來灣煤礦所產(chǎn)的粉煤和神木四海煤化工有限公司蘭炭裝置生產(chǎn)得到的焦油渣。
實(shí)施例1
取5kg的焦油渣，2kg的氯化鎂，3kg的玉米面，60kg的粒徑1mm以下的粉煤，25kg的1～3mm的粉煤，5kg的水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，?5MPa加壓成型得到型煤，自然晾干28h后，在750℃干餾2h，獲得型蘭炭、煤焦油和煤氣。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表3所示。
表3實(shí)施例1獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結(jié)果
表中：Qgr,d為干基高位發(fā)熱量。
從表3可以看出，實(shí)施例1干餾后蘭炭強(qiáng)度、煤焦油的出油率、煤氣熱值得到大幅度提高，并且得到的空氣干燥基灰分、空氣干燥基揮發(fā)分在一定范圍內(nèi)，避免了燃燒后帶來的污染，達(dá)到潔凈蘭炭要求。
實(shí)施例2
取10kg的焦油渣，3kg的碳酸鎂，5kg的玉米面，65kg的粒徑1mm以下的粉煤，15kg的1～3mm的粉煤，2kg的水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，?0MPa加壓成型得到型煤，自然晾干24h后，在550℃干餾4h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表3所示。
表4實(shí)施例2獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結(jié)果
表中：Qgr,d為干基高位發(fā)熱量。
從表4可以看出，實(shí)施例2干餾后蘭炭強(qiáng)度、煤焦油的出油率、煤氣熱值得到大幅度提高，并且得到的空氣干燥基灰分、空氣干燥基揮發(fā)分在一定范圍內(nèi)，避免了燃燒后帶來的污染，達(dá)到潔凈蘭炭要求。
實(shí)施例3
取8kg的焦油渣，5kg的硫酸鎂，2kg的玉米面，55kg的粒徑1mm以下的粉煤，25kg的1～3mm的粉煤，5kg的水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，?MPa加壓成型得到型煤，自然晾干36h后，在650℃干餾4h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表4所示。
表5實(shí)施例3獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結(jié)果
表中：Qgr,d為干基高位發(fā)熱量。
從表5可以看出，實(shí)施例1干餾后蘭炭強(qiáng)度、煤焦油的出油率、煤氣熱值得到大幅度提高，并且得到的空氣干燥基灰分、空氣干燥基揮發(fā)分在一定范圍內(nèi)，避免了燃燒后帶來的污染，達(dá)到潔凈蘭炭要求。
實(shí)施例4
取10kg的焦油渣，5kg的磷酸鎂，63kg的粒徑1mm以下的粉煤，20kg的1～3mm的粉煤，2kg的水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，?0MPa加壓成型得到型煤，自然晾干36h后，在750℃干餾3h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表5所示。
表6實(shí)施例4獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結(jié)果
表中：Qgr,d為干基高位發(fā)熱量。
實(shí)施例4中，型煤強(qiáng)度不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，在干餾過程中由于擠壓而發(fā)生變形、破碎，導(dǎo)致干餾后只能得到蘭炭面，無法滿足中低溫干餾生產(chǎn)工藝要求，因此測試蘭炭的工業(yè)分析、煤焦油的出油率、煤氣主要成分、熱值等沒有實(shí)際意義。
實(shí)施例5
取10kg的焦油渣，3kg的玉米面，60kg的粒徑1mm以下的粉煤，25kg的1～3mm的粉煤，2kg的水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，?5MPa加壓成型得到型煤，自然晾干30h后，在750℃干餾2h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表6所示。
表7實(shí)施例5獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結(jié)果
表中：Qgr,d為干基高位發(fā)熱量。
實(shí)施例5中，型煤強(qiáng)度雖然能達(dá)到干餾所需塊煤要求，但在實(shí)施過程中得到的型蘭炭，實(shí)驗(yàn)室單塊干餾時(shí)只有形狀，稍加受力變成一堆蘭炭面，無法從干餾爐中取出，實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)干餾溫度達(dá)到250℃后，型煤因擠壓直接破碎，導(dǎo)致干餾后只能得到蘭炭面，無法滿足中低溫干餾生產(chǎn)工藝要求，因此測試蘭炭的工業(yè)分析、煤焦油的出油率、煤氣主要成分、熱值等沒有實(shí)際意義。
實(shí)施例6
取15kg的焦油渣，8kg的磷酸鎂，2kg的玉米面，55kg的粒徑1mm以下的粉煤，17kg的1～3mm的粉煤，3kg的水?dāng)嚢杌旌暇鶆颍?0MPa加壓成型得到型煤，自然晾干24h后，在650℃干餾4h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表7所示。
表8實(shí)施例6獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結(jié)果
實(shí)施例6中，雖然干餾后型蘭炭強(qiáng)度、煤焦油出油率、煤氣熱值與前面實(shí)施例1-3相比均有大幅提高，但得到的型蘭炭空氣干燥基灰分、空氣干燥基揮發(fā)分均太高，燃燒后帶來的污染嚴(yán)重且熱值太低，無法達(dá)到潔凈蘭炭要求。
實(shí)施例7
取8kg的焦油渣，4kg的氯化鎂，2kg的玉米面，43kg的粒徑1mm以下的粉煤，40kg的1～3mm的粉煤，3kg的水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，?0MPa加壓成型得到型煤，自然晾干30h后，在750℃干餾2h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表8所示。
表9實(shí)施例7獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結(jié)果
實(shí)施例7的型煤在實(shí)驗(yàn)室單塊干餾時(shí)只有形狀，稍加受力變成一堆蘭炭面，無法從干餾爐中取出，實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)干餾溫度達(dá)到380℃后，型煤因擠壓也會直接破碎，導(dǎo)致干餾后只能得到蘭炭面，無法滿足中低溫干餾生產(chǎn)工藝要求。
綜上，本發(fā)明采用將焦油渣與無機(jī)鎂鹽、玉米面、水復(fù)配而成作為復(fù)合粘合劑，然后將大量粉煤成型、中低溫干餾，從而生產(chǎn)蘭炭、煤焦油、煤氣，解決了當(dāng)?shù)靥m炭生產(chǎn)原料不足的問題，同時(shí)也緩解了煤資源緊缺的局面；使用焦油渣為基礎(chǔ)粘合劑，不僅解決了當(dāng)?shù)靥m炭生成工藝中產(chǎn)生的焦油渣無法有效處理且利用價(jià)值低的問題，同時(shí)也提高了煤焦油的出油率和型煤、型蘭炭的穩(wěn)定性，使型煤、型蘭炭機(jī)械強(qiáng)度高、發(fā)熱量大、出油率高、低硫低灰。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明任何形式上和實(shí)質(zhì)上的限制，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還將可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，當(dāng)可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實(shí)施例；同時(shí)，凡依據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)對上述實(shí)施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。