CN105219466A - 一种洁净型煤及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种洁净型煤及其制备方法，主要由兰炭沫，粘结剂以及水为原料制得，所述兰炭沫、粘结剂以及水的质量比为100-110:5-10:0-23；其中，所述粘结剂主要由以下原料制得：以质量份数计，食用淀粉25-40份，水70-80份。制备方法包括：先将制作粘结剂的原料混合搅拌均匀得到糊状的粘结剂，并将兰炭沫粉碎，备用；将经过上述步骤处理过的兰炭沫，粘结剂以及水按照既定量加入到混捏机中经过混捏，最后成型、烘干后即得。本发明实施例制备得到的洁净型煤具有通过采用价格低廉的兰炭沫为原料，充分降低了生产成本。

Description

一种洁净型煤及其制备方法

技术领域

本发明涉及煤炭加工领域，具体而言，涉及一种洁净型煤及其制备方法。

背景技术

型煤是以粉煤为主要原料，按具体用途所要求的配比，机械强度，和形状大小经机械加工压制成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。常见的有煤砖、蜂窝煤和煤球等。型煤能提高燃烧效率、减少环境污染、扩大瘦煤、气煤、长焰煤和褐煤等高挥发分弱粘结性煤的应用范围，合理利用煤资源。其传统加工工艺是用机械方法将末煤或粉煤加粘结剂压制成型，先沤制12-16小时，然后入轮碾进行混料碾压，压制成型，但是这种工艺有诸多弊端：粉煤或末煤本身的加工周期长，无烟煤价格高，工艺繁琐，轮碾产量小，耗电量大，又形不成连续生产，况且原料的碾压时间以及粘结剂、加水的量均不易控制，对产品质量会产生一定的影响。

另外，传统的粘结剂均是采用膨润土，腐殖酸钠或者化学胶水为原料制得，这些粘结剂的使用会使生产出的型煤成品的灰份、挥发份、硫和一些有害气体含量增高，增加灰分，降低热值、易返潮，影响产品质量。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种洁净型煤，所述的洁净型煤具有通过采用价格低廉的兰炭沫为原料，充分降低了生产成本，而且通过采用特定的粘结剂使得生产出的型煤，不增加灰份、挥发份、硫，有害气体含量低，强度高、不易返潮等优点。

本发明的第二目的在于提供一种所述的洁净型煤的制备方法，该方法简化了操作工艺、便于操作，生产周期短，各操作条件参数以及原料加量易控制，生产出的洁净型煤强度高等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种洁净型煤，主要由兰炭沫，粘结剂以及水为原料制得，所述兰炭沫、粘结剂以及水的质量比为100-110:5-10:0-23；其中，所述粘结剂主要由以下原料制得：以质量份数计，食用淀粉25-40份，水70-80份。

所谓型煤是指以粉煤为主要原料，按具体用途所要求的配比，机械强度，和形状大小经机械加工压制成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。常见的有煤球、煤砖、煤棒、蜂窝煤等，既可工业用也可民用，当然作为工业用途的型煤对其强度等各性能参数的要求会相对更高。

生产型煤的传统工艺一般为用机械方法将沫煤或粉煤沤制12小时以上，经双轴搅拌输入轮碾加入制剂进行混料碾压，轮碾搅拌后方可压制成型，首先采用轮碾本身其工作效率较低，而且在入轮碾前需要沤制，操作步骤繁琐还无形之中延长了生产周期。更为值得注意的是，其原料采用末煤或粉煤等无烟煤，虽然易于后续制作成型煤，但其原料成本比较高，现在市场价格普遍在700-900元/吨，这样一来提高了生产成本。还有制作型煤的另一重要原料粘结剂多采用膨润土，腐殖酸钠或者化学胶水为原料制得，由于制作出的粘结剂本身含有较多有害元素，因此也会影响到生产出来的型煤成品的质量，长期使用这种型煤会对环境以及人体的健康有一定的伤害，而且粘结剂的粘结效果一般。

鉴于以上问题的存在，为了更好的解决这些技术问题，本发明提供了一种洁净型煤及其制备方法，首先洁净型煤的原料为兰炭沫、粘结剂与水，摒弃了以往采用成本较高的无烟煤，兰炭沫是焦化企业已经通过提取焦油、煤气等有害气体处理的固炭物，主要用于工业燃料，其普遍价格在300-400元/吨，价格仅为无烟煤的一半，本发明创造性的完全采用百分之百的兰炭沫制作洁净型煤(这方面技术尚属国内空白)，其制作成的型煤可做成民用洁净型煤，还可工业用比如造气型煤和高端烧石灰、电石燃料之用，型煤强度上还得到了保证，解决了现有技术中如果仅仅采用普通的兰炭沫是绝对不可能制作出型煤的技术问题。当然，解决该技术问题的重点还在于粘结剂的选择，粘结剂主要由食用淀粉以及水按照一定的原料比制得，食用淀粉通过市售即可获得，原料来源方便，价格便宜，对原料也没有更高的品质要求。这些制作粘结剂的原料的选择本身属于天然物质，不含任何有毒元素，这样能够保证生产出的型煤完全属于洁净型煤，还有其粘合效果非常好，以特定质量比的兰炭沫、粘结剂以及水进行调配后，制得的洁净型煤的强度可达100公斤以上，型煤灰份、挥发份、硫，有害气体含量低，强度高、不易返潮，可以作为高端型煤供给电石企业。

现有技术中为了降低成本，也会在生产型煤过程中添加一定量的兰炭沫，但是其所含兰炭沫的上限质量百分比为30％，另外70％需要掺加无烟煤，否则无法成形，究其原因其粘结剂的选择以及原生产方式限制其技术无法得以顺利实施的主要因素，本发明成功克服了这一关键技术问题，为型煤生产领域的技术进步做出了重大贡献，而且生产出的型煤的强度较传统型煤65-85公斤强度的标准又上升到了一个新的高度。

为了进一步优化产品质量，所述兰炭沫、粘结剂以及水的质量比可以为105-110:8-10:10-23，更优为108:9:14-20。

还有，粘结剂的原料以质量份数计，较优的为食用淀粉30-35份，水75-78份，更优为食用淀粉32份，水76份。

需要说明的在于，本发明洁净型煤的原料配比以及制作粘结剂的原料用量均是发明人通过大量的创造性实验优化出的较优用量，只有在添加这些原料以及该原料配比前提下才能保证制备出具有高强度、高热值的洁净型煤，虽然本发明制作洁净型煤所用的每一种原料均属于市售常见产品，但是现有技术中还没有一种以本发明的生产配方为原料生产出的洁净型煤产品问市，本发明的独特原料选择为后续生产洁净型煤企业提供了可参照的生产配方以及具体用量，具有一定的参考价值。

另外，本发明还提供了一种工艺步骤简单的洁净型煤的制备方法，包括如下步骤：先将制作粘结剂的原料在温度为80-95℃的条件下混合搅拌均匀得到糊状的粘结剂，并将兰炭沫粉碎成目粒度为3mm以下的粉状，备用；

将经过上述步骤处理过的兰炭沫，粘结剂以及水按照既定量加入到混捏机中经过2-3级混捏，最后成型、烘干后即得。

本发明的洁净型煤的制备方法不需要入轮碾进行混料碾压，也不需要沤制，只需将原料按照既定量加入到混捏机中混捏后，即可压制成型，其中原料在混捏之前是需要先进行一定预处理的，兰炭沫需要事先粉碎成粒径为3mm以下的粉状，这样在后续混捏过程中可提高兰炭沫与粘结剂的充分混合，也更易于成型，同样粘结剂在混捏之前需要将粘结剂的原料在温度为80-95℃的条件下混合搅拌均匀，混合搅拌的过程中温度需要控制在80-95℃之间，更优选为85-90℃，还可以为82℃、83℃、91℃、92℃等，只有在加热的条件下操作才能使得原料混合均匀，制作出的粘结剂的性能更优，另外在制作粘结剂的过程中，先正转20min，反转10-15min以混合搅拌均匀，搅拌速率最好控制在200rad/min以下，搅拌速率过慢达不到粘结效果，因此最好控制在中速状态下搅拌，总搅拌的时间最好控制在30-40min之内，搅拌时间太短会影响粘结剂的粘性，而且正转与反转相对时间的长短也是有比较适宜的范围，这样可使制作出的粘结剂的粘结效果更佳。

优选地，混捏机的搅拌速率的控制也是影响洁净型煤的性能的关键指标，搅拌转速控制在120-200rad/min，物料成型率达99％，转速过低，像常用双轴搅拌速率，均匀效果稍差，成型率较低。还有就是为了进一步优化产品性能，混捏机内部的结构也有特定的要求，本发明所用的混捏机的结构为：混捏机内含双搅拌轴，双搅拌轴上设置有呈弧度的搅拌齿。传统型混捏机的结构为普通双轴搅拌，轴上设置有呈直线的搅拌齿，搅拌轴的转速也在50rad/min左右，如果采用兰炭原料在传统混捏机中搅拌，放出的物料根本无法成形，必须将沫煤或粉煤沤制12小时以上，经双轴搅拌输入轮碾加入制剂进行混料碾压，轮碾搅拌后方可压制成型。具有工艺繁琐、生产周期长，轮碾混料产量低、耗电量大、混料时间和加剂、加水的量不易控制，产品质量不稳定等缺点。但是本发明通过大量的实践通过自主研发混捏机的结构以及运转参数的调节，大大简化了工艺步骤，不沤制不轮碾直接在混捏机中混捏，放出物料成型率达99％，开启了纯兰炭沫加工成型煤的先河。对于现有技术中常用的无烟煤为原料其成型度更好，且粘结剂加入量较平常还可减少三分之二。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明创造性的采用兰炭沫、粘结剂与水为原料制备洁净型煤，摒弃了以往采用成本较高的无烟煤，降低了生产成本，也为焦化企业的副产品开拓了市场，可谓一举两得；

(2)本发明的粘结剂以食用淀粉、水为原料按照一定的质量比制得，这些红薯、土豆、玉米等农作物做成的食用淀粉，制成的粘结剂有很强的粘结性，不含任何对人体和环境有害的元素，制得的型煤不增加灰份、硫份和一些有害气体，热值高、强度高、不易返潮，可以作为高端用型煤供给工业电石、造气企业；

(3)本发明实施例还提供了一种洁净型煤的制备方法，制备方法简单，只需将原料按照既定量加入到混捏机中混捏后，物料即可压制成型，简化了操作工艺、自动化操作，生产周期短，各操作条件参数以及原料加量自动控制，生产出的洁净型煤强度高、品相好；

(4)本发明自主研发的混捏机结构以及操作参数以优化洁净型煤的产品质量，这种混捏机适用范围广，加入煤粉可以制备水煤浆，不但适用于采用本发明方案的原料制作洁净型煤，而且对现有技术中传统的原料制作型煤同样适用，耗电量低，混料时间短，进一步提高了产品的强度等性能。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

制备洁净型煤的原料如下：

兰炭沫100kg

粘结剂5kg

其中制备粘结剂的原料为：

食用淀粉25kg

水70kg

制备洁净型煤的具体工艺流程如下：

1)以兰炭沫为主体原料，不需要添加任何无烟煤，并将兰炭沫事先经过破碎机粉碎成3mm以下的粉状，将破碎好的兰炭沫放入料仓中，备用；

2)将从市面上购买来的食用淀粉按照上述规定加量放入容器中，并放入定量的热水，热水的温度控制在80℃，搅拌一段时间后形成具有很强粘度的糊状液体；

3)将经上述步骤处理过的兰炭沫、粘结剂按照一定量放入普通混捏机中，混捏过程中无需额外添加任何原料，经过3级混捏，压制成型、烘干后即得成品，经检测成品洁净型煤的强度在1000N以上，热值在7000千卡以上，灰分9％，硫含量0.2％。

实施例2

制备洁净型煤的原料如下：

兰炭沫110kg

粘结剂10kg

水23kg

其中制备粘结剂的原料为：

食用淀粉40kg

水80kg

制备洁净型煤的具体工艺流程如下：

1)以兰炭沫为主体原料，不需要添加任何无烟煤，并将兰炭沫事先经过破碎机粉碎成3mm以下的粉状，将破碎好的兰炭沫放入料仓中，备用；

2)将从市面上购买来的食用淀粉按照上述规定加量放入容器中，并放入定量的热水，热水的温度控制在95℃，搅拌30min后形成具有很强粘度的糊状液体，搅拌速率控制在200rad/min；

3)将经上述步骤处理过的兰炭沫、粘结剂按照一定量放入双轴搅拌混捏机中，且混捏机的双搅拌轴上设置有呈弧度的搅拌齿，混捏过程中无需额外添加任何原料，混捏转速控制在120rad/min，经过2级混捏，压制成型、烘干后即得成品，水分2％，经检测成品洁净型煤的强度在1100N以上，热值在7000千卡以上，灰分9％，硫含量0.2％。

实施例3

制备洁净型煤的原料如下：

兰炭沫105kg

粘结剂8kg

水10kg

其中制备粘结剂的原料为：

食用淀粉30kg

水75kg

制备洁净型煤的具体工艺流程如下：

1)以兰炭沫为主体原料，不需要添加任何无烟煤，并将兰炭沫事先经过破碎机粉碎成3mm以下的粉状，将破碎好的兰炭沫放入料仓中，备用；

2)将从市面上购买来的食用淀粉按照上述规定加量放入容器中，并放入定量的热水，热水的温度控制在90℃，搅拌40min后形成具有很强粘度的糊状液体，搅拌速率控制在100rad/min；

3)将经上述步骤处理过的兰炭沫、粘结剂按照一定量放入双轴搅拌混捏机中，且混捏机的双搅拌轴上设置有呈弧度的搅拌齿，混捏过程中无需额外添加任何原料，搅拌转速控制在200rad/min，经过2-3级混捏，最后成型、烘干后即得成品，水分1％，经检测成品洁净型煤的强度在1100N以上，每公斤热值在7000千卡以上，灰分9％，硫含量0.2％。

实施例4

制备洁净型煤的原料如下：

兰炭沫108kg

粘结剂9kg

水14kg

其中制备粘结剂的原料为：

食用淀粉35kg

水78kg

制备洁净型煤的具体工艺流程如下：

1)以兰炭沫为主体原料，不需要添加任何无烟煤，并将兰炭沫事先经过破碎机粉碎成3mm以下的粉状，将破碎好的兰炭沫放入料仓中，备用；

2)将从市面上购买来的食用淀粉按照上述规定加量放入容器中，并放入定量的热水，热水的温度控制在85℃，搅拌40min后形成具有很强粘度的糊状液体，搅拌速率控制在90rad/min；

3)将经上述步骤处理过的兰炭沫、粘结剂按照一定量放入双轴搅拌混捏机中，且混捏机的双搅拌轴上设置有呈弧度的搅拌齿，混捏过程中无需额外添加任何原料，搅拌转速控制在150rad/min，经过3级混捏，最后成型、烘干后即得成品，经检测成品洁净型煤的强度在1100N以上，每公斤热值在7000千卡以上，灰分9％，硫含量0.2％。

实施例5

制备洁净型煤的原料如下：

兰炭沫108kg

粘结剂9kg

水20kg

其中制备粘结剂的原料为：

食用淀粉32kg

水76kg

制备洁净型煤的具体工艺流程如下：

1)以兰炭沫为主体原料，不需要添加任何无烟煤，并将兰炭沫事先经过破碎机粉碎成3mm以下的粉状，将破碎好的兰炭沫放入料仓中，备用；

2)将从市面上购买来的食用淀粉按照上述规定加量放入容器中，并放入定量的热水，热水的温度控制在92℃，搅拌35min后形成具有很强粘度的糊状液体，搅拌速率控制在90rad/min；

3)将经上述步骤处理过的兰炭沫、粘结剂按照一定量放入双轴搅拌混捏机中，且混捏机的双搅拌轴上设置有呈弧度的搅拌齿，混捏过程中无需额外添加任何原料，搅拌转速控制在120rad/min，经过2-3级混捏，最后成型、烘干后即得成品，经检测成品洁净型煤的强度在1100N以上，每公斤热值在7000千卡以上，灰分9％，硫含量0.2％。

比较例1

制备型煤的原料以无烟煤为主体，并添加少量的焦化厂的生产副产品兰炭沫，粘结剂选择化学胶水，将以上原料并添加一定量的水放入双轴搅拌混捏机中，且混捏机的双搅拌轴上设置有呈弧度的搅拌齿，混捏过程中无需额外添加任何原料，搅拌转速控制在120rad/min，经过2-3级混捏，最后成型、烘干后即得成品，检测型煤的强度在900N左右，每公斤热值在6000千卡，灰分17-19％，硫含量0.4％。

比较例2

原料采用比较例1的原料，采用市面上普通的混捏机进行混捏，经过多次实验发现根本无法成形。

比较例3

原料采用比较例1的原料，先将原料沤制池中沤制12小时以上，进入普通双轴混捏机搅拌后，入轮碾进行混料搅拌，进轮碾机二次加剂混料后方可成型，经过检测型煤的强度在800N左右，每公斤热值在6000千卡，灰分17-19％，硫含量0.4％。

经过上述实施例与比较例的生产工艺最终制备出的型煤的各项指标进行检测，发现本发明的型煤完全符合洁净型的标准，而且各方面性能更优。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种洁净型煤，其特征在于，主要由兰炭沫，粘结剂以及水为原料制得，所述兰炭沫、粘结剂以及水的质量比为100-110:5-10:0-23；其中，所述粘结剂主要由以下原料制得：以质量份数计，食用淀粉25-40份，水70-80份。

2.根据权利要求1所述的一种洁净型煤，其特征在于，所述兰炭沫、粘结剂以及水的质量比为105-110:8-10:10-23。

3.根据权利要求2所述的一种洁净型煤，其特征在于，所述兰炭沫、粘结剂以及水的质量比为108:9:14-20。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种洁净型煤，其特征在于，所述粘结剂的原料包括：以质量份数计，食用淀粉30-35份，水75-78份。

5.根据权利要求4所述的一种洁净型煤，其特征在于，所述粘结剂的原料包括：以质量份数计，食用淀粉32份，水76份。

6.权利要求1-5任一项所述的一种洁净型煤的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

先将制作粘结剂的原料在温度为80-95℃的条件下混合搅拌均匀得到糊状的粘结剂，并将兰炭沫粉碎成粒径为3mm以下的粉状，备用；

将经过上述步骤处理过的兰炭沫，粘结剂以及水按照既定量加入到混捏机中经过2-3级混捏，最后成型、烘干后即得。

7.根据权利要求6所述的一种洁净型煤的制备方法，其特征在于，粘结剂的原料在温度为85-90℃的条件下混合搅拌均匀。

8.根据权利要求7所述的一种洁净型煤的制备方法，其特征在于，混合搅拌均匀的搅拌速率控制在200rad/min以下；优选地，混合搅拌过程中先正转搅拌15-20min，再反转搅拌10-15min。

9.根据权利要求6所述的一种洁净型煤的制备方法，其特征在于，所述混捏机的搅拌转速控制在120-200rad/min。

10.根据权利要求9所述的一种洁净型煤的制备方法，其特征在于，所述混捏机内含双搅拌轴，所述双搅拌轴上设置有呈弧度的搅拌齿。