本發(fā)明涉及一種利用熱解半焦制備型焦的方法與系統(tǒng)，屬于熱解半焦成型領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

褐煤是變質(zhì)程度較低的低級(jí)煤，而低級(jí)煤占中國煤炭資源總量的50％以上。因此，對(duì)褐煤低級(jí)煤進(jìn)行分級(jí)利用，是實(shí)現(xiàn)煤的低碳高效利用的一條有效途徑。目前對(duì)褐煤的分質(zhì)利用工藝主要有脫灰分提質(zhì)、抽提提質(zhì)、熱解提質(zhì)等，其中熱解提質(zhì)能夠充分利用煤中輕重組分，將原煤轉(zhuǎn)化為低溫煤焦油、高熱值煤氣以及無煙半焦；低溫煤焦油可以作為加氫改質(zhì)原料生產(chǎn)LPG、汽油調(diào)和組分以及柴油，高熱值煤氣可作為熱解熱源或提氫后生產(chǎn)LNG，半焦則可以成型制備無煙燃料或制粉為高爐噴吹原料等，極大提高能源利用效率。

但是，褐煤在熱解過程得到的固態(tài)半焦產(chǎn)品穩(wěn)定性差、易粉碎，粉塵含量大，不適合長距離運(yùn)輸。因此，熱解半焦產(chǎn)品在利用過程中還存在諸多問題，亟待開發(fā)一種新的熱解半焦成型技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種利用熱解半焦制備型焦的方法，該方法通過向熱解半焦中加入復(fù)合粘結(jié)劑，經(jīng)混合、壓制成型得到型焦，所制備型焦的機(jī)械強(qiáng)度滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種利用熱解半焦制備型焦的系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明首先公開了一種利用熱解半焦制備型焦的方法，包括以下步驟：(1)將熱解半焦進(jìn)行篩分，得到半焦粉；(2)將半焦粉烘干，得到干半焦粉；(3)將干半焦粉與復(fù)合粘結(jié)劑混合，加壓成型，即得。

步驟(1)所述熱解半焦包括：褐煤熱解半焦或長焰煤熱解半焦。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，步驟(1)所述半焦粉的粒徑≤3mm。

步驟(2)所述烘干的溫度為100-120℃，烘干的時(shí)間為2-3h。

優(yōu)選的，按照質(zhì)量百分比計(jì)，所述烘干為烘干至半焦粉的水分含量≤10％。

步驟(3)所述干半焦粉與復(fù)合粘結(jié)劑按照質(zhì)量比1：0.05-0.15進(jìn)行混合；所述混合的時(shí)間為10-15min。

步驟(3)將干半焦粉與復(fù)合粘結(jié)劑混合的混合物料在常溫下加壓成型，所述加壓成型的壓力為12-15Mpa。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，步驟(3)所述復(fù)合粘結(jié)劑是通過將煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水進(jìn)行混合制得的。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，按照質(zhì)量比計(jì)，煤泥：膨潤土：腐殖酸鈉：水＝1-1.5：0.1-0.3：0.1-0.3：0.5-1。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述混合的時(shí)間為10-15min。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述煤泥、膨潤土或腐殖酸鈉的平均粒徑均小于1mm。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述復(fù)合粘結(jié)劑由煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水組成。

褐煤、長焰煤等由于揮發(fā)分、水分高，無黏結(jié)性、塑性差等特點(diǎn)，直接成型制備型塊的強(qiáng)度非常差，通過熱解的方式將褐煤中內(nèi)在水分、揮發(fā)分及表面含氧官能團(tuán)脫除后所得的半焦，具有良好可塑性。本發(fā)明采用褐煤或長焰煤熱解半焦成型，降低了褐煤、長焰煤單獨(dú)成型的難度，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了低級(jí)煤的階梯利用。

由于煤泥是一種比表面積很大的物質(zhì)，具有一定的粘結(jié)性，但是長距離運(yùn)輸時(shí)，煤泥作為粘結(jié)劑時(shí)強(qiáng)度不夠、防水性差。而腐殖酸鈉是一種水溶性粘結(jié)劑，對(duì)焦有較好的親合力，能很好地潤濕焦的表面，成型時(shí)能將焦粒很好地粘在一起，使型焦具有一定初始強(qiáng)度，其干燥后不斷濃縮成凝膠，收縮固化，使型煤具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，但是其耐水性較差。同時(shí)膨潤土也是一種高分散性物質(zhì)，吸水后呈膠體顆粒，填充在生球的顆粒之間，增加顆粒之間的分子粘結(jié)力，可以提高生球的強(qiáng)度，與煤泥配合使用，使粘土礦物的膠體溶液充分分散在各粒子周圍，即使烘干后也使粘土呈干凝膠狀態(tài)，使型球仍然保持較高的冷強(qiáng)度。

本發(fā)明采用由煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水混合后的復(fù)合粘結(jié)劑與熱解半焦按一定比例進(jìn)行先混合再成型，在型焦成型過程中，粒徑相對(duì)較小的混合粘土礦物膠體溶液和腐殖酸鈉膠狀物質(zhì)充分分布在熱解半焦粒子間，使周圍熱解半焦粉充分結(jié)合。

本發(fā)明將粘結(jié)劑煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水配合使用，消除了單一粘結(jié)劑的缺點(diǎn)，提高型焦的冷熱強(qiáng)度，使型焦的冷、熱強(qiáng)度均比單獨(dú)使用煤泥、腐殖酸鈉或膨潤土好，且型焦具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，使熱解半焦成型得到的型焦強(qiáng)度滿足長距離運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

本發(fā)明方法所制備成型球團(tuán)的平均抗壓強(qiáng)度為221-272N，平均落下強(qiáng)度為6-8次。

本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種利用熱解半焦制備型焦的系統(tǒng)，包括：篩分裝置、破碎裝置、烘干裝置、第一混合裝置、第二混合裝置和成型裝置。

其中，所述篩分裝置設(shè)有半焦入口、篩下半焦粉出口和篩上半焦出口；所述破碎裝置設(shè)有篩上半焦入口和半焦粉出口；所述烘干裝置設(shè)有半焦粉入口和干半焦粉出口；所述第一混合裝置設(shè)有煤泥入口、膨潤土入口、腐殖酸鈉入口、水入口和復(fù)合粘結(jié)劑出口；所述第二混合裝置設(shè)有干半焦粉入口、復(fù)合粘結(jié)劑入口和混合物料出口；所述成型裝置設(shè)有混合物料入口和成型球團(tuán)出口。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述篩分裝置的篩上半焦出口與所述破碎裝置的篩上半焦入口相連；所述破碎裝置的半焦粉出口與所述篩分裝置的半焦入口相連；所述篩分裝置的篩下半焦粉出口與所述烘干裝置的半焦粉入口相連；所述烘干裝置的干半焦粉出口與所述第二混合裝置的干半焦粉入口相連；所述第一混合裝置的復(fù)合粘結(jié)劑出口與所述第二混合裝置的復(fù)合粘結(jié)劑入口相連；所述第二混合裝置的混合物料出口與所述成型裝置的混合物料入口相連。

本發(fā)明所述“相連”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接相連。

本發(fā)明利用熱解半焦制備型焦的系統(tǒng)，熱解半焦經(jīng)所述篩分裝置的半焦入口進(jìn)入篩分裝置，將熱解半焦進(jìn)行篩分，得到粒徑≤3mm的半焦粉和篩上半焦；篩上半焦經(jīng)所述破碎裝置的篩上半焦入口進(jìn)入破碎裝置進(jìn)行破碎，得到的半焦粉再次經(jīng)篩分裝置進(jìn)行篩分，進(jìn)而回收利用；半焦粉經(jīng)所述烘干裝置的半焦粉入口進(jìn)入烘干裝置，將半焦粉烘干，得到干半焦粉；干半焦粉經(jīng)所述第二混合裝置的干半焦粉入口進(jìn)入第二混合裝置；將煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水分別通過所述第一混合裝置的煤泥入口、膨潤土入口、腐殖酸鈉入口和水入口加入第一混合裝置中，將煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水進(jìn)行混合，得到復(fù)合粘結(jié)劑；復(fù)合粘結(jié)劑經(jīng)所述第二混合裝置的復(fù)合粘結(jié)劑入口進(jìn)入第二混合裝置，將干半焦粉與復(fù)合粘結(jié)劑混合，得到混合物料；混合物料經(jīng)所述成型裝置的混合物料入口進(jìn)入成型裝置，將混合物料在常溫下加壓成型，得到型焦球團(tuán)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述烘干裝置為烘箱。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述成型裝置為對(duì)輥成型機(jī)。

本發(fā)明對(duì)所述篩分裝置、破碎裝置、第一混合裝置或第二混合裝置沒有特殊限制。

本發(fā)明技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

1.本發(fā)明通過向熱解半焦中加入煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水混合后的復(fù)合粘結(jié)劑，經(jīng)混合、壓制成型得到的型焦，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。

2.本發(fā)明方法不僅解決了熱解半焦粉塵含量大、運(yùn)輸困難等問題，也解決了普通型煤熱值偏低的問題，提高了半焦的燃燒利用效率，減少環(huán)境污染的同時(shí)提高了能源利用率。

3.本發(fā)明方法工藝簡單、型焦加工費(fèi)用低，并且粘結(jié)劑價(jià)格低廉、易處理，達(dá)到了節(jié)能高效的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明利用熱解半焦制備型焦的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但是應(yīng)理解所述實(shí)施例僅是范例性的，不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改或替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種利用熱解半焦制備型焦的系統(tǒng)，包括：篩分裝置200、破碎裝置300、烘干裝置400、第一混合裝置100、第二混合裝置500和成型裝置600。

其中，篩分裝置200設(shè)有半焦入口、篩下半焦粉出口和篩上半焦出口；破碎裝置300設(shè)有篩上半焦入口和半焦粉出口；烘干裝置400設(shè)有半焦粉入口和干半焦粉出口；第一混合裝置100設(shè)有煤泥入口、膨潤土入口、腐殖酸鈉入口、水入口和復(fù)合粘結(jié)劑出口；第二混合裝置500設(shè)有干半焦粉入口、復(fù)合粘結(jié)劑入口和混合物料出口；成型裝置600設(shè)有混合物料入口和成型球團(tuán)出口。

進(jìn)一步優(yōu)選的，篩分裝置200的篩上半焦出口與破碎裝置300的篩上半焦入口相連；破碎裝置300的半焦粉出口與篩分裝置200的半焦入口相連；篩分裝置200的篩下半焦粉出口與烘干裝置400的半焦粉入口相連；烘干裝置400的干半焦粉出口與第二混合裝置500的干半焦粉入口相連；第一混合裝置100的復(fù)合粘結(jié)劑出口與第二混合裝置500的復(fù)合粘結(jié)劑入口相連；第二混合裝置500的混合物料出口與成型裝置600的混合物料入口相連。

本發(fā)明所述“相連”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接相連。

本發(fā)明利用熱解半焦制備型焦的系統(tǒng)，熱解半焦經(jīng)篩分裝置200的半焦入口進(jìn)入篩分裝置200，將熱解半焦進(jìn)行篩分，得到粒徑≤3mm的半焦粉和篩上半焦；篩上半焦經(jīng)破碎裝置300的篩上半焦入口進(jìn)入破碎裝置300進(jìn)行破碎，得到的半焦粉再次經(jīng)篩分裝置200進(jìn)行篩分，進(jìn)而回收利用；半焦粉經(jīng)烘干裝置400的半焦粉入口進(jìn)入烘干裝置400，將半焦粉烘干，得到干半焦粉；干半焦粉經(jīng)第二混合裝置500的干半焦粉入口進(jìn)入第二混合裝置500；將煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水分別通過第一混合裝置100的煤泥入口、膨潤土入口、腐殖酸鈉入口和水入口加入第一混合裝置100中，將煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水進(jìn)行混合，得到復(fù)合粘結(jié)劑；復(fù)合粘結(jié)劑經(jīng)第二混合裝置500的復(fù)合粘結(jié)劑入口進(jìn)入第二混合裝置500，將干半焦粉與復(fù)合粘結(jié)劑混合，得到混合物料；混合物料經(jīng)成型裝置600的混合物料入口進(jìn)入成型裝置600，將混合物料在常溫下加壓成型，得到型焦球團(tuán)。

作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，烘干裝置400為烘箱，成型裝置600為對(duì)輥成型機(jī)。

本發(fā)明對(duì)所述篩分裝置、破碎裝置、第一混合裝置或第二混合裝置沒有特殊限制。

以下實(shí)施例中，成型球團(tuán)平均抗壓強(qiáng)度是利用球團(tuán)壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試的。成型球團(tuán)下降的速度是20mm/min。

實(shí)施例1

將褐煤熱解得到半焦，將所得半焦篩分得到3mm以下篩下半焦粉，將其置于105℃烘箱中烘干，烘干2h，半焦粉水分為8％(質(zhì)量百分比)。將煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水按(1.1：0.3：0.2：0.5)比例(質(zhì)量比)在混合裝置中進(jìn)行混合(其中，所述煤泥、膨潤土或腐殖酸鈉的平均粒徑均小于1mm)，混合的時(shí)間為10-15min，得到復(fù)合粘結(jié)劑。將復(fù)合粘結(jié)劑與干半焦粉按0.1:1比例(質(zhì)量比)在混合裝置中進(jìn)行混合，混合的時(shí)間為10-15min，得到混合物料。將上述混合物料常溫下在對(duì)輥成型機(jī)中壓球，壓力為12Mpa，得到成型球團(tuán)。所述成型球團(tuán)平均抗壓強(qiáng)度為221N，平均落下強(qiáng)度為6次。

實(shí)施例2

將長焰煤熱解得到半焦，將所得半焦篩分得到3mm以下篩下半焦粉，將其置于105℃烘箱中烘干，烘干2h，半焦粉水分為6％(質(zhì)量百分比)。將煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水按(1.5：0.1：0.2：0.8)比例(質(zhì)量比)在混合裝置中進(jìn)行混合(其中，所述煤泥、膨潤土或腐殖酸鈉的平均粒徑均小于1mm)，混合的時(shí)間為10-15min，得到復(fù)合粘結(jié)劑。將復(fù)合粘結(jié)劑與干半焦粉按1：0.05比例(質(zhì)量比)在混合裝置中進(jìn)行混合，混合的時(shí)間為10-15min，得到混合物料。將上述混合物料常溫下在對(duì)輥成型機(jī)中壓球，壓力為14Mpa，得到成型球團(tuán)。所述成型球團(tuán)平均抗壓強(qiáng)度為272N，平均落下強(qiáng)度為8次。

實(shí)施例3

將褐煤熱解得到半焦，將所得半焦篩分得到3mm以下篩下半焦粉，將其置于100℃烘箱中烘干，烘干3h，干半焦粉的水分為10％(質(zhì)量百分比)。將煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水按(1：0.1：0.1：0.5)比例(質(zhì)量比)在混合裝置中進(jìn)行混合(其中，所述煤泥、膨潤土或腐殖酸鈉的平均粒徑均小于1mm)，混合的時(shí)間為10min，得到復(fù)合粘結(jié)劑。將干半焦粉與復(fù)合粘結(jié)劑按照質(zhì)量比1：0.05在混合裝置中進(jìn)行混合，混合的時(shí)間為10min，得到混合物料。將上述混合物料常溫下在對(duì)輥成型機(jī)中壓球，壓力為12Mpa，得到成型球團(tuán)。所述成型球團(tuán)平均抗壓強(qiáng)度為267N，平均落下強(qiáng)度為8次。

實(shí)施例4

褐煤熱解半焦經(jīng)篩分得到3mm以下篩下半焦粉，將其置于120℃烘箱中烘干，烘干2h，干半焦粉的水分為4％(質(zhì)量百分比)。將煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水按(1.5：0.3：0.3：1)比例(質(zhì)量比)在混合裝置中進(jìn)行混合(其中，所述煤泥、膨潤土或腐殖酸鈉的平均粒徑均小于1mm)，混合的時(shí)間為15min，得到復(fù)合粘結(jié)劑。將干半焦粉與復(fù)合粘結(jié)劑按照質(zhì)量比1：0.15在混合裝置中進(jìn)行混合，混合的時(shí)間為15min，得到混合物料。將上述混合物料常溫下在對(duì)輥成型機(jī)中壓球，壓力為15Mpa，得到成型球團(tuán)。所述成型球團(tuán)平均抗壓強(qiáng)度為252N，平均落下強(qiáng)度為7次。

實(shí)施例5

褐煤熱解半焦經(jīng)篩分得到3mm以下篩下半焦粉，將其置于110℃烘箱中烘干，烘干2h，干半焦粉的水分為5％(質(zhì)量百分比)。將煤泥、膨潤土、腐殖酸鈉和水按(1.2：0.2：0.15：0.6)比例(質(zhì)量比)在混合裝置中進(jìn)行混合(其中，所述煤泥、膨潤土或腐殖酸鈉的平均粒徑均小于1mm)，混合的時(shí)間為12min，得到復(fù)合粘結(jié)劑。將干半焦粉與復(fù)合粘結(jié)劑按照質(zhì)量比1：0.1在混合裝置中進(jìn)行混合，混合的時(shí)間為12min，得到混合物料。將上述混合物料常溫下在對(duì)輥成型機(jī)中壓球，壓力為13Mpa，得到成型球團(tuán)。所述成型球團(tuán)平均抗壓強(qiáng)度為268N，平均落下強(qiáng)度為8次。

實(shí)施例6

褐煤熱解半焦經(jīng)篩分得到3mm以下篩下半焦粉，將其置于110℃烘箱中烘干，烘干2h，干半焦粉的水分為5％(質(zhì)量百分比)。將煤泥和水按(2：1)比例(質(zhì)量比)在混合裝置中進(jìn)行混合，混合的時(shí)間為15min，得到粘結(jié)劑。將干半焦粉與粘結(jié)劑按照質(zhì)量比1：0.15在混合裝置中進(jìn)行混合，混合的時(shí)間為15min，得到混合物料。將上述混合物料常溫下在對(duì)輥成型機(jī)中壓球，壓力為15Mpa，得到成型球團(tuán)。所述成型球團(tuán)平均抗壓強(qiáng)度為107N，平均落下強(qiáng)度為3次。