專利名稱：一種弱黏煤或不黏煤改質處理的方法
技術領域：
本發明屬于弱黏結性或不黏煤的改質處理技術領域，具體涉及通過水蒸汽處理改質手段改善弱黏或不黏煤的黏結性和結焦性能。
背景技術：
目前我國煤炭資源的現狀，即優質煉焦煤資源日趨緊張，而低變質程度高揮發份的不粘煤如神府煤儲量豐富，這些弱黏或不黏煤的使用可以最大限度的擴大煉焦煤的資源，緩解煉焦煤的不足。然而弱黏或不黏煤由于其變質程度較低，含氧官能團多，氫鍵締合強度高，黏結性能差，揮發份含量較高，因而直接使用配入量受到限制，為此必須進行改質提質處理，以提高其配入量，并且滿足大高爐對焦炭質量的要求。通過文獻查閱發現，文獻報道的采用水熱處理的手段對煤進行改質，都是為改善其液化性能，其水熱處理過程是采用液態的水，在高壓的作用下進行的。而將低變質程度的弱黏煤通過水蒸汽常壓處理手段，改善其黏結性能，用于煉焦配煤目前尚未見報道。
發明內容
本發明克服現有技術不足，提供一種水蒸汽常壓改質處理高揮發份弱黏或不黏煤的方法，并將改質處理后的弱黏或不黏煤用于煉焦配煤。實現上述發明目的的技術方案是將弱黏煤或不黏煤置于固定床反應器中，通入 N2以排盡反應器中的空氣，避免煤樣的氧化；之后切換通入水蒸汽，并將反應器開始加熱， 反應器的壓力為常壓，水熱處理在100 350°C下進行，在此溫度下持續通入水蒸汽；當水蒸汽的用量達到弱黏煤或不黏煤質量的1 3倍后，停止加熱并切換氮氣快速將反應器冷卻至室溫；從反應器中取出水蒸汽處理后的煤樣，密封儲存備用作為煉焦配煤；從反應器頂逸出的處理后的氣體經冷凝冷卻后可進入煤氣系統加以處理。本發明針對高揮發份弱粘或不黏煤的具體特點，即變質程度低，含氧官能團多，氫鍵締合強度高，黏結性能差，通過適當條件下的水蒸汽處理，能夠有效脫除其含氧官能團， 達到人工促進其變質程度的目的，破壞其氫鍵作用，提高其有機溶劑可溶物的含量，從而提高其黏結性和煉焦性能，達到增加其在煉焦煤中配入量，最大限度地高效、合理使用弱黏或不黏煤資源的目的。神府煤是弱黏煤或不黏煤的典型代表，由于其高揮發性和弱黏結性的基本特點， 使得其在目前配煤煉焦上很少使用，少數煉焦企業使用時其在煉焦配煤中的配入量不超過 1 3%，用量受到限制。使用本發明技術后，經過適當的水蒸汽處理后，能夠明顯改善神府煤的黏結性和結焦性，因而可將其在煉焦配煤中的用量提高至8 15%，并且焦炭質量能夠滿足要求。隨著我國焦化行業的不斷發展，煉焦煤資源短缺的矛盾日益突出，因此擴大弱黏結煤在煉焦過程中的應用，提高焦炭質量，是我國煉焦行業發展的主要方向之一。與之相對應，我國高揮發分弱黏性或不黏煤資源十分豐富，其中長焰煤、不黏煤和弱黏煤約占全國煤炭儲量的25%，這些煤具備了低硫、易洗選、精煤灰分低和價廉等優點。煉焦配煤中如果能夠提高這些高揮發分弱黏結性或不黏煤的配用量，這無疑將有利于降低焦炭灰分、硫份，擴大煉焦煤資源，降低配煤成本，提高經濟和社會效益。本發明表明，對神府煤為代表的弱黏煤或不黏煤，采用水蒸汽處理的技術，確實可以明顯改善其黏結性和結焦性，擴大其在煉焦配煤中的應用是可行的。所涉及的處理條件目前煉焦企業完全可以實施。2010年我國煉焦煤(精煤)的使用量達到5億t，如果按照水蒸汽處理改質后神府煤的配入量為10%計，則可以節約煉焦煤5000萬t，從而可以降低煉焦配煤的成本，其經濟效益十分明顯。
具體實施例方式以下結合實施例詳述本發明。實施例1 以神府煤為例，試驗對神府煤在100°C的條件下進行水蒸汽處理，水蒸汽通入量為煤樣質量的2倍，采用煤樣的粒度為3mm以下。經水蒸汽處理后的神府煤在N-甲基-2吡咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高65%，黏結性指數G值提高 60%，含氧量降低4.5%。經配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原煤的基礎配比相比焦炭的顯微強度提高3. 1%,C02反應性CRI降低2. 5%，反應后強度CRS提高8. 9%。實施例2以神府煤為例，試驗對神府煤在250°C的條件下進行水蒸汽處理，水蒸汽通入量為煤樣質量的2倍，采用煤樣的粒度為3mm以下。經水蒸汽處理后的神府煤在N-甲基-2吡咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高150%，黏結性指數G值提高 160%，含氧量降低8.5%。經配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原煤的基礎配比相比焦炭的顯微強度提高6.1%，CO2反應性CRI降低12.5%，反應后強度CRS提高觀.9 %。實施例3以神府煤為例，試驗對神府煤在100°C的條件下進行水蒸汽處理，水蒸汽通入量為煤樣質量的1倍，采用煤樣的粒度為3mm以下。經水蒸汽處理后的神府煤在N-甲基-2吡咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高26%，黏結性指數G值提高 40%，含氧量降低3.5%。經配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原煤的基礎配比相比焦炭的顯微強度提高2. 1%,C02反應性CRI降低2. 0%，反應后強度CRS提高6. 9%。實施例4以神府煤為例，試驗對神府煤在350°C的條件下進行水蒸汽處理，水蒸汽通入量為煤樣質量的2倍，采用煤樣的粒度為3mm以下。經水蒸汽處理后的神府煤在N-甲基-2吡咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高85%，黏結性指數G值提高 10%，含氧量降低6.5%。經配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原煤的基礎配比相比焦炭的顯微強度提高1.8%，(X)2反應性CRI降低1.8%，反應后強度CRS提高5.9%。實施例5以神府煤為例，試驗對神府煤在350°C的條件下進行水蒸汽處理，水蒸汽通入量為煤樣質量的3倍，采用煤樣的粒度為3mm以下。經水蒸汽處理后的神府煤在N-甲基-2吡咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高96%，黏結性指數G值提高 16%，含氧量降低7.5%。經配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原煤的基礎配比相比焦炭的顯微強度提高3. 8%，CO2反應性CRI降低2. 8 %，反應后強度CRS提高7. 9%。
由實施例神府煤的水蒸汽處理可以看出，在水蒸汽處理溫度100 350°C，粒度小于3mm的條件下，經水蒸汽處理后的神府煤在N-甲基-2吡咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑 (1 1體積比)中的抽提率提高沈 150%，黏結性指數G值提高10 160%，含氧量降低3. 5 8. 5%。經水蒸汽處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原煤的基礎配比相比，焦炭的顯微強度提高1. 8 6. 1%，(X)2反應性CRI降低1. 8 12. 5%，反應后強度CRS提高 5. 9 28. 9%。
權利要求
1.一種弱黏煤或不黏煤改質處理的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(1)將弱黏煤或不黏煤置于固定床反應器中，通入N2以排盡反應器中的空氣；(2)之后切換向反應器通入水蒸汽，并將反應器開始加熱，反應器的壓力為常壓，水熱處理在100 350°C下進行，在此溫度下持續通入水蒸汽；(3)當水蒸汽的用量達到弱黏煤或不黏煤質量的1 3倍后，停止加熱并切換氮氣快速將反應器冷卻至室溫；(4)從反應器中取出水蒸汽處理后的弱黏煤或不黏煤，密封儲存用作煉焦配煤。
2.根據權利要求1所述的弱黏煤或不黏煤改質處理的方法，其特征在于，所述的弱黏煤或不黏煤粒度在3mm以下。
3.根據權利要求2所述的弱黏煤或不黏煤改質處理的方法，其特征在于，所述的水熱處理溫度為250°C，水蒸汽用量為弱黏煤或不黏煤質量的2倍。
全文摘要
本發明提供一種以神府煤為代表的低變質程度、高揮發份含量的弱黏或不黏煤水蒸氣改質處理的方法。該方法是將神府煤在適當的條件下，在固定床反應器中進行水蒸汽處理和改質，經改質后的神府煤可作為煉焦配煤。通過本方法改質后，可以在保證焦炭質量滿足要求的前提下，將神府煤在煉焦配煤中的使用量提高到8-15％以替代氣煤，從而可以明顯降低配煤煉焦成本，穩定和擴大煉焦煤源，拓展了低變質程度高揮發份含量的弱黏或不黏燥的使用途徑。
文檔編號C10B57/08GK102191071SQ20111007941
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月28日 優先權日2011年3月28日
發明者周華, 常洪濤, 水恒福, 王知彩 申請人:安徽工業大學