專利名稱：一種加壓氣化型煤用粘結劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種加壓固定床造氣型煤粘結劑，更特別地涉及一種包含硅膠、硅鋁土和氨基甲酸銨以及輔助粘結劑的加壓固定床造氣型煤粘結劑本發明還涉及包含所述型煤粘結劑的型煤以及所述型煤的制備方法。
背景技術：
目前我國常壓固定床造氣型煤技術已經比較成熟。全國每年使用造氣型煤在1000萬噸左右。隨著氣化技術與氣化規模的發展，使用大型加壓氣化爐是一個發展方向。魯奇加壓氣化爐依靠其特有的優勢，在越來越多的企業得到推廣和應用。我國已在運行的魯奇爐有200臺左右，全部采用塊煤做原料。未來還會有越來越多的煤氣化企業選用魯奇爐造
氣。 使用塊煤作為原料的一個缺點是塊煤資源有限，而且成本較高。此外，除塊煤之夕卜，煤炭中還含有大量的粉煤、煤泥、低熱值的粉煤灰、石煤、煤矸石等低熱值燃料。將上述低熱值燃料制成型煤，可以充分利用這部分低熱值燃料，拓寬魯奇加壓氣化爐的原料來源，降低粉塵污染。型煤粘結劑是成型型煤的必要材料之一，是型煤是否能推廣的關鍵因素。因此，開發研究魯奇爐專用造氣型煤，越來越受到重視。魯奇爐使用型煤造氣，可以充分利用資源，有效降低原料成本，提高粉煤的附加值。因此，魯奇爐造氣型煤技術的開發和應用是型煤技術未來發展的一個重要方向。現有技術已提出了一系列型煤粘結劑CN1033863C公開了一種型煤粘結劑及其制備方法，所述型煤粘結劑由聚乙醇縮醛水溶液與腐植酸鹽混合反應而成。CN1057065A公開了一種復合型煤粘結劑，其中所述粘結劑由水泥與2_10%的聚乙烯醇組成。由于該粘結劑中使用水泥作為粘合組分，因此其灰分含量較高，不適用于魯奇爐。CN1037615C公開了一種氣化用型煤，其以京西無煙粉煤為原料，通過添加劑京西煤矸石及木質素磺酸鈣組成的復合粘結劑而制成。該粘結劑適用于無煙煤，其中所述的氣化用型煤適用于中小型合成氨廠。CN1032971C公開了一種加氣高效型煤，其中使用了型煤粘結劑，所述型煤粘結劑由硅酸鹽、稀硫酸、磷酸鹽、氯化鈉、陰離子表面活性劑構成。CN1033756C公開了一種防水高強度型煤粘結劑，其化學成分為固化劑、增強劑和活化劑其中固化劑由MgO和Mg(SO4)2 6H20組成增強劑由粘土礦、煉鐵水渣、Ca(SO4)2 *2H20和CaF2組成，活化劑由MgCl2和H2O組成。其原料成本較高，制備工藝復雜，不適于大規模工業應用。CN1034512C公開了一種型煤粘結劑，其由15-40%的膨潤土、40-80%的電石渣和5-30%的菱鐵礦粉組成。該專利聲稱由所述粘結劑制備的型煤點火、著火容易但其落下強度較低，僅為51. 7% (大于130厘米)。
CN100535088C公開了一種型煤粘結劑，其由超級分離器焦油渣、氨水澄清槽焦油渣和軟浙青組成。由其實施例可以看出，該專利所公開粘結劑制備的型煤落下強度均遠遠小于90%o現有技術的型煤粘結劑灰分含量高、粘結強度不高、灰熔點低、或者成本較高。因此，本發明的目的是開發一種型煤粘結劑，尤其是用于加壓固定床造氣型煤粘結劑，其能解決現有技術的問題。用本發明型煤粘結劑制備的型煤具有高落下強度、高熱穩定性和高灰熔點的優點。本發明的目的通過一種型煤粘結劑實現，所述型煤粘結劑包含硅膠、硅鋁土和氨 基甲酸銨。
發明內容
本發明涉及一種型煤粘結劑，其包含硅膠、硅鋁土和氨基甲酸銨以及輔助粘結劑。對本發明型煤粘結劑中所用的硅膠沒有特別的限制，其可為任何市售的硅膠，例如獲自壽光市榮豐化工有限公司的硅膠。所述硅膠可為任何形狀，如粉狀、顆粒狀等。本發明型煤粘結劑中還含有硅鋁土。硅鋁土具有一定的粘結強度，能起到粘結劑的作用。此外，硅鋁土中所含的堿金屬、堿土金屬、碳酸鹽或氧化物、氫氧化物等成分能與煤中的硫反應，起到固硫作用，減少SO2排放。由于本發明型煤粘結劑中使用了硅鋁土，因此本發明粘結劑中無需額外添加固硫劑，這降低了原料成本，同時簡化了生產工藝。其次，由于硅鋁土中含有大量氧化鋁和二氧化硅，這有利于提高制得的型煤的灰熔點，從而適用于加壓魯奇爐中。另一方面，硅鋁土來源廣泛，價格低廉，因此使用硅鋁土有利于降低成本，適于工業上大規模應用。對本發明型煤粘結劑中所用的硅鋁土沒有特別的限制，其例如來自石家莊邦爾公司B-I牌硅鋁土。所述輔助粘結劑選自腐植酸鈉、膨潤土和/或木質素，優選輔助粘結劑由腐植酸鈉、膨潤土和木質素構成。對所述輔助粘結劑組分沒有特別的限制，它們均為市售產品。本發明型煤粘結劑中的硅膠含量可為5-15重量％，優選6-13重量％，最優選6-10重量％，在每種情況下基于該型煤粘結劑的總重。本發明型煤粘結劑中的硅鋁土含量可為10-55重量％，優選15-50重量％，更優選20-40重量％，最優選20-30重量％，在每種情況下基于該型煤粘結劑的總重。本發明型煤粘結劑中的氨基甲酸銨含量可為7-15重量％，優選7-14重量％，更優選8-12重量％，最優選10-12重量％，在每種情況下基于該型煤粘結劑的總重。本發明型煤粘結劑中的腐植酸鈉含量可為10-25重量％，優選15-25重量％，最優選20-25重量％，在每種情況下基于該型煤粘結劑的總重。本發明型煤粘結劑中的膨潤土含量可為20-50重量％，優選20-45重量％，最優選25-40重量％，在每種情況下基于該型煤粘結劑的總重。本發明型煤粘結劑中的木質素含量可為1-10重量％，優選2-8重量％，最優選2-5重量％，在每種情況下基于該型煤粘結劑的總重。本發明型煤粘結劑除硅鋁土、硅膠、氨基甲酸銨以及輔助粘結劑之外，還可任選含有其他組分如調節劑和活化劑，以改善型煤指標。所述調節劑用于增加型煤的強度。所用調節劑例如為酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂、甲苯二酚甲醛樹脂、聚甲醛、聚氨酯和有機硅等中的一種或多種。所述調節劑的用量可為0-10重量％，優選0-8重量％，更優選2-7重量％，最優選4-6重量％。所述活化劑例如為金屬硝酸鹽或錳氧化物，其有助于粘結劑與原料煤的充分接觸。由于金屬硝酸鹽分解產生的NOx、金屬氧化物具有一定的污染且不太安全，價格也較高，因此本發明型煤粘結劑中優選不含金屬硝酸鹽。所述金屬硝酸鹽例如為Mg(NO3)。所述錳氧化物例如為MnO2、MnO等。在本發明的優選實施方案中， 所述活化劑的含量為0-5重量％,優選0-3重量％,更優選0-1重量％。需要提及的是，上文所述的各組分含量和優選含量可以以任意方式加以組合而不偏離本發明的范圍。此外，在本發明中，如果沒有特別指明的話，本發明型煤粘結劑的各組分之和為100重量％。本發明的加壓氣化型煤采用的原料煤為貧煤，貧瘦煤，優選山西省屯留礦粉煤、屯留礦煤泥、常村粉煤、常村煤泥。所用原料煤可為粉煤。所述粉煤中可摻有煤泥，其中粉煤與煤泥的重量比可為45-95:55-5，優選 50-85:50-15，更優選 60-75:40-25，更進一步優選 60-70:40-30,最優選60-65:35-40。在一個實施方案中，所述煤泥可為洗煤廠煤泥。當用于原料煤中時，本發明型煤粘結劑的用量通常為0. 1-20重量％，優選2-15重量％，更優選3-10%重量，最優選3-8重量％，基于原料煤的重量。因此，本發明還涉及一種型煤，其包含原料煤和本發明的型煤粘結劑。在優選實施方案中，本發明涉及一種型煤，其包含原料煤和基于原料煤的重量為0. 1-20重量％，優選2-15重量％，更優選3-10%重量，最優選3-8重量％的本發明型煤粘結劑。本發明還涉及型煤的制備方法，包括原料煤的破碎以及將破碎的煤與粘結劑混合并成型。為了使原料煤更好地與本發明粘結劑混合，且易于成型，將原料煤破碎。破碎后的原料煤粒度通常為< 3_。在使用煤泥的情況下，可直接使用濕煤泥，也可對煤泥進行晾曬。通常在混合前，在破碎的原料煤中加入適當的水。成型水分的量以物料壓制時不出水為限，通常為5-30重量％，優選為5-25重量％，更優選為5-20重量％，進一步優選為5-15重量％，最優選為7-13重量％。本發明型煤通常在對輥機上成型。所用對輥機及其成型工藝是本領域技術人員所熟知的。在所述型煤成型后，可對其進行干燥處理或自然風干。干燥處理方法及條件是本領域技術人員所熟知的。本發明型煤可為各種形狀的，包括但不限于圓球形、橢球形、枕形、多面體形等。本發明型煤適于采用粉煤和煤泥成型制型煤，尤其是用于制備魯奇爐用氣化型煤。本發明型煤粘結劑可以充分利用廉價的粉煤和煤泥。型煤用于魯奇爐氣化，可以大量代替塊煤。解決了塊煤資源緊缺的問題，不需高價購進塊煤，提高了粉煤和煤泥的附加值。可使企業獲得較好的經濟效益，又是發展企業循環經濟的一項重要內容。研究開發出的加壓氣化用型煤技術，進一步擴大了魯奇爐的原料范圍。具有顯著的經濟效益和社會效益，具有廣闊的推廣應用前景。對整個魯奇爐加壓氣化行業有著積極重要的指導作用。與現有技術相比，由本發明型煤粘結劑制備的型煤具有高落下強度、高熱穩定性和高灰熔點的優點。更具體地，本發明型煤制備的型煤具有型煤落下強度> 90%、灰熔融性軟化溫度ST彡1380° C、熱穩定性BTS+6彡90%, BTS_3 ( 5%的特點。此外，本發明造氣型煤粘結劑成本為每噸型煤55元左右，加工總成本在110元左右，成本低廉，適于工業化大規模應用。此外，本發明中采用的粘結劑無毒無害，對環境友好，不產生二次污染，且能固硫，減少SO2排放。此外，用本發明粘結劑制備的型煤對魯奇爐無污染，無焦結，有利于魯奇爐的連續運行。另外，使用發明粘結劑后型煤的反應活性較原料煤有所提高。以下實施例闡述本發明，而非對其進行限制。
實施例測暈方法I.型煤落下強度的測暈方法依據MT/T925-2004規定的方法進行，測定方法要點為取一定量的型煤樣品稱重，從2m高處自由落下到規定厚度的鋼板上，將落下的型煤中粒度大于13mm的型煤塊再次落下，共落下3次，以第3次落下后粒度大于13_的型煤塊質量占原型煤試樣質量的百分數，表示型煤的落下強度。2.型煤熱穩定性的測暈方法依據行業標準MT/T924-2004進行，測定方法要點為從按MT/T 915的規定采取的型煤樣品中選出無裂紋、基本完整的型煤，從中隨機選出約500g的型煤(準確到0. Olg)，將其均勻放入5個坩堝中，蓋好坩堝蓋，將馬弗爐預先加熱到900° C，打開爐門，迅速將坩堝放入恒溫區，立即關上爐門并計時，準確加熱30分鐘。從馬弗爐中取出坩堝，冷卻至室溫，稱量殘焦質量(準確到0. Olg)。將殘焦置于振幅為(40±2)mm,頻率為(240±20)11^1^1的往復式振篩機上。由于魯奇爐入爐塊煤粒度要求大于6mm，型煤直徑必須> 6mm，而且< 3mm的級分也是一個魯奇爐的一個重要工藝參數。因此，采用BTS+jPBTS_3作為本發明型煤熱穩定性的衡量指標。為此，選取直徑為6mm和3_的篩子震動5分鐘。按如下公式計算BTS+6和 BTS_3 BTS+6=m+6_/mX 100 (I)BTS_3=m_3_/mX 100 (2)其中BTS+6 型煤的熱穩定性指標，單位為百分數(%);BTS_3 型煤的熱穩定性輔助指標，單位為百分數(%):m殘焦的總質量，單位為克(g):m+6_ 粒度大于6mm的殘焦質量，單位為克(g):m_3_ 粒度小于3mm的殘焦質量，單位為克(g):3.灰熔融件溫度(ST)的測量根據GB219-74采用角錐法測量。將煤灰與糊精混合塑成三角錐體，放在高溫爐中加熱，根據灰錐形態確定ST (軟化溫度)。原料:
I.娃膠獲自壽光市榮豐化工有限公司2.硅鋁土 石家莊邦爾公司3.氨基甲酸銨獲自石家莊邦爾公司
4.腐植酸鈉市售產品5.膨潤土 市售產品6.木質素市售產品7酚醛樹脂獲自濟寧澤宇化工有限公司8 聚甲醛石家莊邦爾公司9. MnO2 和 Mg (NO3) 2 為市售產品粘結劑的制備按下表I配方稱取各組分，混合均勻，備用。表I粘結劑配方(重量％)
權利要求
1.一種加壓氣化型煤用粘結劑，其包含硅膠、硅鋁土、氨基甲酸鹽以及輔助粘結劑。
2.如權利要求I的粘結劑，其中硅膠含量為5-15重量％，優選6-13重量％，更優選50-70重量％，最優選60-70重量％，在每種情況下基于該型煤粘結劑的總重。
3.如權利要求I或2的粘結劑，其中硅鋁土含量為10-55重量％，優選15-50重量％，更優選20-40重量％，最優選25-30重量％，在每種情況下基于該型煤粘結劑的總重。
4.如權利要求1-3中任一項的粘結劑，其中氨基甲酸銨含量為7-15重量％，優選7-14重量％，更優選8-12重量％，最優選10-12重量％，在每種情況下基于該型煤粘結劑的總重。
5.如權利要求1-4中任一項的粘結劑，其中所述輔助粘結劑選自腐植酸鈉、膨潤土和/或木質素。
6.如權利要求1-5中任一項的粘結劑，其中腐植酸鈉的含量為10-25重量％，優選 15-25重量％，最優選20-25重量％，膨潤土含量為20-50重量％，優選20-45重量％，最優選25-40重量％，木質素含量為1-10重量％，優選2-8重量％，最優選2-5重量％，在每種情況下基于該型煤粘結劑的總重。
7.如權利要求1-6中任一項的粘結劑，其還額外包含調節劑和活化劑。
8.如權利要求7的粘結劑，其中所述調節劑選自酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂、甲苯二酚甲醛樹脂、聚甲醛、聚氨酯和有機硅中的一種或多種，其中所述活化劑為錳氧化物或金屬硝酸鹽。
9.一種型煤，其包含原料煤和權利要求1-8中任一項的粘結劑。
10.如權利要求9的型煤，其中所述原料煤為粉煤或粉煤與煤泥的混合物。
11.如權利要求9的型煤作為加壓氣化爐原料煤的用途。
全文摘要
本發明涉及一種加壓氣化爐用型煤粘結劑，更特別地涉及一種包含硅膠、硅鋁土、氨基甲酸銨以及輔助粘結劑的加壓固定床造氣型煤粘結劑本發明還涉及包含所述型煤粘結劑的型煤及其制備方法。
文檔編號C10L5/10GK102952601SQ20121047062
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者姜英, 王安民, 韓錦德, 張文平, 王東升, 李忠孝, 劉明銳, 馬軍祥, 高俊, 李會玲, 張凝凝, 李玉云, 武琳琳, 楊秀琴 申請人:山西潞安環保能源開發股份有限責任公司, 煤炭科學研究總院