專利名稱：：一種型煤及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種型煤，尤其涉及一種在鋼鐵冶金領域中利用粉煤成型的型煤及其制備方法。
背景技術：
：在熔融還原鐵生產工藝中，為了保證下部熔煉氣化爐中填充床的透氣性，該工藝要求使用具有一定粒度、顆粒尺寸在58mm以上的塊狀燃料，即塊煤或塊焦。然而，天然的塊煤資源非常有限，而煤炭在開采、運輸、篩分等過程中會產生大量的粉煤，因此，在實際生產中，一般都是將粉煤加工成具有一定形狀和尺寸的"塊煤"，這種"塊煤"稱為型煤。型煤被廣泛應用于民用、化工和冶金等領域。在現有的粉煤成型過程中，都要使用粘結劑，粘結劑的選擇對型煤的性能指標有著至關重要的影響。在目前已使用的眾多的粘結劑中，一種以糖蜜為基礎的復合粘結劑應用比較廣泛。其原因是糖蜜是糖業生產的副產品，資源廣泛、價格低廉、安全環保。如果單純使用糖蜜作為粘結劑在常溫下使粉煤成型，成型后粉煤顆粒間僅依靠糖蜜本身的粘性結合在一起，結合的效果非常差，型煤強度達不到實際使用要求。為了解決單純使用糖蜜產生的型煤強度差的問題，人們在用糖蜜制造型煤時會同時使用各種無機硬化劑來提高最終型煤產品的強度。例如，美國專利US4，738,685公開了采用粉煤、糖蜜和無機硬化劑的混合物生產型煤的方法。混合物中糖蜜的比例占5~15%，無機硬化劑的比例小于5%。此專利中所用的無機硬化劑是碳酸鈣、磷酸鈣、氧化鐵、氧化鋁中的一種或幾種。因為糖蜜與無機硬化劑反應需要一定的時間和反應條件，如溫度。因此，剛壓制出的生球初始強度較差，不能馬上使用，要在常溫下自然養護13天，或者在20030(TC的溫度下強制養護1小時以上。經過如此處理后的型煤才能具有足夠的強度以保證在輸送和貯存時不產生大量的破碎。然而在大規模生產時，養護13天要占用很大的養護場地，因為初始強度差，生球又不能堆得過高。如果使用高溫養護來縮短養護時間，則需要大型加熱設備，從而導致高的能源消耗及低的生產能力。另一項中國專利CN1173018C公開了采用粉煤、糖蜜和生石灰的混合物制備型煤的方法。混合物中粉煤的重量份為100，糖蜜的重量份為715，生石灰的重量份為15。在此生石灰起到了調節粉煤中水分的作用，粉煤無需干燥。這是因為生石灰與粉煤中所含的水分發生消化反應，消化反應放出大量的熱量可以起到干燥粉煤的作用。但是，上述利用生石灰精確調節混合物的水分在理想狀態下是可行的，在實際生產過程中很難精確地、實時地控制生石灰的配入量。一旦生石灰的配入量與粉煤的水分、糖蜜的配入量相互之間不能很好地匹配，原料條件和粘結劑配方偏離了工藝設計的優化范圍，型煤的質量就無法保證。水分與粘結劑配入量不匹配后會出現兩種問題一種情況是粉煤的表面水分較高而生石灰的配入量較少，消化反應無法去除全部表面水，多余的表面水分會進入糖蜜，糖蜜被大量稀釋后粘度下降，成型后型煤強度變差。還有一種情況是粉煤的表面水分本身很低，生石灰的加入量過高，產生的后果是有大量的生石灰在壓制前無法消化，也會導致型煤質量變差。另外，生石灰的消化反應需要一定的時間。在該項專利給出的原料條件及粘結劑配比情況下，消化反應所需的時間有可能從2分鐘到2小時。在連續生產條件下這是一個很難判斷和有效控制的參數。一旦在成型前生石灰的消化不充分，成型以后殘留在型煤中的生石灰將與空氣中的水分接觸，繼續發生消化反應從而引起型煤的脹裂，導致型煤強度下降。訓鍵本發明的目的在于提供一種型煤，該型煤無需長時間養護就可使用。本發明的另一目的在于提供一種型煤的制備方法，使得用該制備方法生產出的型煤為實現上述目的，本發明提供了一種型煤，其組分重量百分比為-粉煤100;糖蜜+5~15;生石灰十0.51.5;無機硬化劑+1~4。所述的無機硬化劑是消石灰、氧化鐵、石灰石中的一種或幾種。粉煤中的水分<5%。優選地，糖蜜的配比(Wt%)為+8~10。以下是本發明主要元素的作用及其限定說明糖蜜5~15重量份糖蜜配入量<5將不足以有效覆蓋所有煤粉顆粒，起不到理想的粘結效果。糖蜜配入量>15，粘結能力則太強，將導致粘結劑成本升高。生石灰0.5-1.5重量份生石灰在本發明中的作用是與糖蜜中的水發生消化反應，其從內部放出的熱量均勻，可以縮短型煤生球養護周期。如〉1.5重量份，則可能因為水分和反應時間的限制導致消化反應不充分，影響型煤質量。如<0.5重量份，則消化反應放熱的效果變差，養護時間相應延長。生石灰能起到常規意義上的硬化劑作用，但生石灰又是一種非常特殊的硬化劑，它的特殊之處在于當生石灰與水充分接觸的條件下，生石灰會發生非常劇烈的消化反應，放出的熱量非常大。在粉煤成型過程中，如果生石灰的量控制得好，放出的熱量會加快糖蜜的硬化，提高型煤強度。如果控制得不好，生石灰的消化反應不能在成型前結束，而在成型后發生，則放出的熱量反而會使也壓好的型煤脹裂，破壞型煤的強度。如果全部采用生石灰作硬化劑在實際應用中很難控制消化反應進行得恰到好處。本專利中將生石灰配入量控制在0.51.5，從硬化劑的數量角度來說是欠少的，但卻保證了消化反應可以控制在成型前基本反應完全，不足的硬化劑數量由其它反應不是很劇烈的硬化劑替代，如消石灰。無機硬化劑1~4重量份無機硬化劑可以是消石灰，氧化鐵，石灰石，起到與糖蜜發生硬化反應提高型煤強度的作用。因為糖蜜在常溫下為液態，不經過硬化反應型煤的強度難以提高。本發明還提供了一種該型煤的制備方法，具體步驟如下-準備如下原料粉煤100重量份，外加糖蜜5~15重量份，外加生石灰0.51.5重量份，再外加無機硬化劑26重量份。將上述原料準備好后，開始按如下步驟制備-(a)首先，將粉煤篩分，挑選出粉煤顆粒在3mm以下的粉煤100重(b)干燥該100重量份的粉煤，使粉煤水分<5%;(c)將上述粉煤與上述生石灰和無機硬化劑混合均勻；(d)將上述步驟產生的混合物再與糖蜜進一步攪拌混合；(e)將(d)步驟產生的最終混合物送入成型機，輥壓成型，得到型煤生球；(e)型煤生球在常溫下存放2060分鐘即可使用。所述無機硬化劑是消石灰、氧化鐵、石灰石中的一種或幾種。外加糖蜜的重量份優選為810。上述步驟中，篩選出3mm以下的粉煤作為本發明的原料，這樣的話，粉煤顆粒空隙就非常小，存在于空隙中的水分可以忽略不計。此外，將粉煤干燥到水分<5%，這樣就基本去除掉粉煤表面水分。在粉煤成型前，原料條件保持相對穩定，不會因為水分含量的波動影響糖蜜、硬化劑配入量。這樣就避免了生石灰和粉煤中的水分發生消化反應，而是發揮本發明中生石灰應有的作用即和糖蜜中的水分發生作用。本發明提供的型煤，其優點在于粉煤干燥，基本去除掉表面水分。在粉煤成型前，原料條件保持相對穩定。表面水分基本去除以后，不會因為水分含量的波動影響糖蜜、硬化劑配入量，導致型煤質量受到影響，簡化了工藝控制和操作。配入生石灰的目的是與糖蜜中的水發生消化反應，而不是為了去除粉煤的表面水分。與生石灰先與粉煤中的水分消化以后再與糖蜜混合的生產方法不同的是生石灰與糖蜜中的水發生消化反應后，可以去除糖蜜中2~5%的水分，一方面提高了糖蜜的粘度，加強了糖蜜與粉煤顆粒之間的結合力，改善了型煤強度，另一方面消化反應放出的熱量會加快糖蜜與無機硬化劑之間的硬化反應速度，縮短生球的養護周期。無機硬化劑中不含P和S，這樣所生產的型煤，在鐵水冶煉時沒有額外的P和S帶入到鐵水中，提高了鐵水質量。附閨說明圖1為本發明所涉及的制備型煤的工藝流程圖。具體實施例方式表1分別列出了本發明的實施例1~3的配比組成、制備好的型煤生球所需養護時間、生球的抗壓強度以及落下強度的綜合性能測試表。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例1取粉煤100重量份，外加糖蜜10重量份，外加生石灰1重量份，外加消石灰2重量份。將上述原料按照如下方法進行制備如圖1所示，將粉煤篩分，挑選出粉煤顆粒在3mm以下的粉煤，取該粉煤100重量份；將上述經篩選的粉煤進行干燥，使其所含水分<5%;將上述配比的生石灰和消石灰與粉煤混合；然后再將此混合物與糖蜜進行混合。此時，生石灰與糖蜜中的水發生消化反應，去除糖蜜中2~5%的水分，消石灰則與糖蜜發生硬化反映，以提高型煤強度；將上述混合物進行攪拌；最后送入成型機中輥壓成型，得到剛成型的型煤(或者稱為生球)，生球在封閉的貯倉內常溫下存放20~60分鐘以后即可投入生產使用。對本發明的型煤進行性能測試，衡量型煤的強度一般有兩個指標一項指標是抗壓強度，每次一個球，每組測50個球，最終取50個球的平均值；另一項指標是落下強度，每組取2kg型煤從5米高處自由摔落到10mm厚鋼板上，共落下4次，然后篩分大于20mm和小于6mm顆粒的比例。由表1中數據可見，實施例1自然養護1小時后抗壓強度超過20kg/球，5米4次落下后+20mm的顆粒占81。/。，落下后產生的一6mm粉末僅占6%。實施結果表明型煤強度優良。實施例2取粉煤100重量份，外加糖蜜5重量份，外加生石灰0.5重量份，外加消石灰1重量份。制備方法同實施例1。由表1得知，由于粘結劑和硬化劑的用量減少，煤粉顆粒之間依靠粘結劑產生的結合力下降，抗壓強度減小到9kg/球，落下后+20mm的顆粒減少到61%，一6mm的顆粒增加到28%。實施例3取粉煤100重量份，外加糖蜜15重量份，外加生石灰1.5重量份，外加消石灰3重量份。制備方法同實施例1。實驗表明，煤粉顆粒之間依靠粘結劑生產的結合力增強，抗壓強度增加到32kg/球，落下后+20mm的顆粒增加到92%，一6mm顆粒減少到4%。實施例4取粉煤100重量份，外加糖蜜8重量份，外加生石灰l重量份，外加消石灰2重量份。制備方法同實施例1。實驗表明，煤粉顆粒之間依靠粘結劑生產的結合力增強，抗壓強度增加到20kg/球，落下后+20mm的顆粒增加到78%，一6mm顆粒減少到8%。實施例5取粉煤100重量份，外加糖蜜9重量份，外加生石灰l重量份，外加消石灰2重量份。制備方法同實施例1。實驗表明，煤粉顆粒之間依靠粘結劑生產的結合力增強，抗壓強度增加到20kg/球，落下后+20mm的顆粒增加到80%，一6mm顆粒減少到7%。表2為對比例1~6的化學組分、抗壓強度和落下強度的綜合性能測試表。用來對比與最佳實施例的性能指標。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>對比例1對比例1的配比同實施例1相同，不同之處在于將自然養護時間延長到24小時，，對比結果表明存貯24小時以后型煤強度沒有太大的顯著變化。說明本發明所述的型煤無需靠長時間地常溫養護來增強其抗壓強度和落下強度。對比例2使用3重量份的生石灰，不再添加消石灰或其它無機硬化劑，其余條件與實施例l相同。對比結果可以發現在1小時的自然養護周期內，型煤的抗壓強度略低于實施例，落下強度與實施例l相當。對比例3對比例3將自然養護周期延長到24小時，其余條件與對比例2完全相同。對比結果表明型煤的抗壓強度變化不明顯，但落下強度明顯變差，主要原因是成型時仍有一定量的殘留生石灰，這部分生石灰與空氣中的水分會繼續發生消化反應，一定時間之后會引起型煤強度變差。本對比例說明如全部使用生石灰很難控制消化反應進行的完全程度，因為消化反應需要一定的反應時間以及生石灰與水的接觸條件。一旦生石灰在成型前不能完全消化，未消化的生石灰壓成球后再發生消化反應就會引起型煤強度差。對比例4對比例4成分中不含生石灰，只使用占總混合物3%重量份的消石灰作為硬化劑，其余條件與實施例1相同。對比結果表明自然養護1小時后型煤的強度較差，尤其是落下后產生的粉末較多。說明只有硬化劑而沒有添加生石灰，在養護時間較短的情況下，型煤的強度較差。對比例5將自然養護時間延長到24小時，其余條件與對比例4相同，可以發現型煤的強度明顯改善。說明僅使用消石灰，型煤需要經過一定的養護周期才能提高強度。對比例6糖蜜的加入量減少到5%，同時只加0.5%的生石灰，與實施例2相比存在硬化劑數量不足的問題，抗壓強度只有6kg/球，落下后+20mm的顆粒僅有52%，落下后一6mm顆粒高達3"/c。權利要求1.一種型煤，其特征在于，其組分重量百分比為粉煤100；糖蜜+5～15；生石灰+0.5～1.5；無機硬化劑+1～4。2.如權利要求1所述的型煤，其特征在于所述的無機硬化劑是消石灰、氧化鐵、石灰石中的一種或幾種。3.如權利要求l所述的型煤，其特征在于粉煤中的水分<5%。4.如權利要求1所述的型煤，其特征在于，所述的糖蜜的重量百分比為+8~10。5.如權利要求l所述的型煤的制備方法，包括下列步驟-(a)將粉煤篩分到3mm以下；(b)干燥粉煤，使粉煤水分<5%;(c)將上述粉煤與生石灰和無機硬化劑混合均勻；(d)將上述混合物再與糖蜜進一步攪拌混合；(e)將上述步驟(d)所形成的混合物送入成型機，輥壓成型，得到生球。(f)生球在常溫下存放2060分鐘，形成型煤。6.如權利要求5所述的型煤的制備方法，其特征在于所述的步驟(e)所形成的混合物的組分重量百分比為粉煤100;糖蜜+515;生石灰+0.5-1.5;無機硬化劑+14。7.如權利要求5或6所述的型煤的制備方法，其特征在于所述的無機硬化劑是消石灰、氧化鐵、石灰石中的一種或幾種。8.如權利要求5所述的型煤的制備方法，其特征在于粉煤中的水分<5%。9.如權利要求5所述的型煤的制備方法，其特征在于所述的糖蜜的組分重量百分比為+810。全文摘要本發明提供一種型煤，其組分重量百分比為粉煤100；糖蜜+5～15；生石灰+0.5～1.5；無機硬化劑+1～4。所述的無機硬化劑是消石灰、氧化鐵、石灰石中的一種或幾種。另外，本發明還提供了一種該型煤的制備方法，包括下列步驟將粉煤篩分到3mm以下；干燥粉煤，使粉煤水分＜5％；將上述粉煤與生石灰和無機硬化劑混合均勻；將上述混合物再與糖蜜進一步攪拌混合；將上述步驟所形成的混合物送入成型機，輥壓成型，得到生球。生球在常溫下存放20～60分鐘，形成型煤生球。該型煤由于加入了生石灰與糖蜜中的水分發生反應釋放熱量來干燥型煤生球，使型煤生球無需長時間進行常溫養護即可使用。文檔編號C10L5/04GK101191088SQ20061011855公開日2008年6月4日申請日期2006年11月21日優先權日2006年11月21日發明者周渝生,青張,沈紅標,田廣亞,石洪志,暉錢,顧德仁申請人:寶山鋼鐵股份有限公司