一種以廢棄物為粘合劑的粉煤成型乾餾方法與流程

2023-10-11 09:40:14 2

本發明涉及煤化工生產蘭炭的技術領域，特別涉及一種以廢棄物為粘合劑的粉煤成型乾餾方法。

背景技術：

蘭炭(半焦)是以30～80mm的侏羅紀不粘、弱粘塊煤為原料，採用中低溫熱解所得的一種高固定碳可燃固體物質，其具有「三高四低」的特點，是新一代清潔環保燃料。然而，作為全國蘭炭產業的發源地和主產區，經過多年發展，蘭炭產業雖然已經成為榆林市最大的煤化工產業和重要的地方經濟支柱，但隨著機械化程度的不斷提高，採煤方式由炮採向綜採的轉變，蘭炭產業原料塊煤嚴重不足(由原來的30％減少至不足10％)。而在粉煤乾餾方面，目前榆林市內正在中試的有榆神錦華能源科技有限公司與長安大學共同開發的外熱式迴轉爐、神木天元化工公司開發的外熱式迴轉爐等幾項試驗示範項目，但對粉煤熱解中普遍存在的氣固分離、焦粉粘結、迴轉設備密封等問題尚未發現合適的解決方法。此外，原煤在中低溫乾餾過程中產生蘭炭、煤氣和煤焦油且煤焦油作為產品其產率較低(7～8％)，其中蘭炭可作為下遊冶金電石等產業的原料，煤氣用來煅燒白雲石得到白雲石粉，煤焦油經過分餾後得到輕質煤焦油，重質煤焦油和焦油渣，重質煤焦油經閃蒸後得到輕質煤焦油和重焦油瀝青。粉煤由於利用價值低，將其送入電廠發電後產生粉煤灰。上述過程中產生的焦油渣、重質煤焦油瀝青和粉煤灰等的廢渣如果將其直接丟棄則會嚴重汙染環境，焦油渣和重質煤焦油中含有大量致癌物，汙染水體和土壤，嚴重威脅人類健康；粉煤灰由於其顆粒微小，暴露於空氣中汙染大氣，是霧霾天氣的罪魁禍首。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供一種以廢棄物為粘合劑的粉煤成型乾餾方法，利用煤經中低溫熱解後得到的廢棄物製作粘合劑與粉煤復配，設計出一種具有燃燒清潔，發熱量大，低灰，高出油率，強度高等特點的型蘭炭生產工藝。

為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案實現：

一種以廢棄物為粘合劑的粉煤成型乾餾方法，包括以下步驟：

(1)將煤經過破碎、篩分得到粉煤；

(2)將水升到80～100℃，按順序將重質煤焦油瀝青、焦油渣、聚合氯化鋁鐵混合併充分攪拌，當混合物軟化時再倒入白雲石粉加熱攪拌製成粘稠糊狀物質，得到粘合劑；

(3)將步驟(2)所製得的粘合劑與步驟(1)中的粉煤進行復配並充分混合得到混合物；

(4)將步驟(3)的混合物在成型模具中以8～20MPa壓力冷壓成型得到型煤；

(5)將步驟(4)所製得的型煤產品在乾餾爐中於500～750℃進行中低溫熱解2～4h後得到型蘭炭、煤焦油、煤氣；

各原料的質量百分比如下：1毫米以下的粉煤50～65％，1～3毫米的粉煤5～20％，水5-10％，焦油渣5％～15％，重質煤焦油瀝青5％～10％，白雲石粉1％～3％，聚合氯化鋁鐵0.5％～2.0％。

優選的：所述步驟(2)中的焦油渣、重質煤焦油瀝青為煤焦油經過分餾後產生。優點：使得廢棄物得到綜合利用並且提高了型煤的強度。

優選的：所述步驟(2)中的白雲石粉由煤氣煅燒白雲石產生。優點：主要成分是CaMg[CO3]2，屬三方晶系的碳酸鹽礦物，配入粉煤中可以提高型煤的穩定性，從而得到高強度的型蘭炭。

優選的：所述步驟(4)中的壓力為10-20MPa。

優選的：所述步驟(1)煤為不粘煤或弱粘煤。

優選的：所述步驟(2)中的聚合氯化鋁鐵為粉煤灰經酸浸鹼溶得到。優點：配入粉煤中起到催化作用，從而提到型煤的出油率。

優選的：所述步驟(5)中的乾餾爐為直立式乾餾爐。

優選的：所述步驟(4)中型煤的強度1250～2568N/ball。

優選的：所述步驟(5)中型蘭炭產品的強度1000～1800N/ball。

本發明的目的之二是提供一種由上述任一方法製備得到的型煤、型蘭炭、煤焦油或煤氣。

本發明的有益效果為：

從循環產業鏈出發，充分發揮中低溫乾餾過程中產生的煤氣、煤焦油以及粉煤火力發電等下遊產業優勢，以煤氣煅燒白雲石產生的白雲石粉、煤焦油分離得到的重質煤焦油瀝青、焦油渣等大量固體廢棄物為主要粘結劑粘合粉煤，再配以火力發電過程中產生的粉煤灰為原料生產的聚合氯化鋁鐵，成型乾餾，以期通過催化熱解，提高幹餾過程的出油率，使粉煤能夠在原有蘭炭產業的直立式乾餾爐中生產，擴大產業鏈，實現經濟綠色可持續發展。

焦油渣和重質煤焦油中含有大量的煤焦油(25～35％)且具有良好的粘性；粉煤灰中含有大量矽鋁鐵元素，將其經過化學處理(酸浸鹼溶)後得到聚合氯化鋁鐵無機高分子聚合物。因此，將焦油渣、重質煤焦油、粉煤灰與少量的白雲石粉在一定量的自來水中進行充分混合後得到自製粘合劑，將其配入粉煤中經冷壓成型後即可得到高強度的塊狀型煤，從而實現粉末煤到塊煤的轉化，為蘭炭的生產提供了原料與技術上的可行性，實現資源的循環利用和焦油渣、重質煤焦油瀝青和粉煤灰等廢渣的再利用。因此為企業帶來了巨大的經濟效益，實現經濟綠色可持續發展，並且可以擴大產業鏈，對我國煤炭產業的發展有著重要的意義。

本發明以不粘煤或弱粘煤經過配入多種廢棄物自製的粘合劑製備型煤以及型煤中低溫乾餾過程中產生型蘭炭、煤氣和煤焦油，其中蘭炭可作為下遊冶金電石等產業的原料，煤氣用來煅燒白雲石得到白雲石粉，煤焦油經過分餾後得到輕質煤焦油、重質煤焦油和焦油渣，重質煤焦油經閃蒸後得到三種輕質煤焦油和重焦油瀝青，粉煤利用價值較低，將其輸送於電廠發電後得到粉煤灰，粉煤灰中含有大量矽鋁鐵元素，將其經過酸浸鹼溶後得到聚合氯化鋁鐵，將上述得到的重質焦油瀝青、焦油渣、聚合氯化鋁鐵和白雲石粉與自來水但特定的比例共熱混合得到自製粘合劑配入粉煤中經冷壓成型後製成型煤，型煤經過中低溫乾餾後又會得到型蘭炭、煤焦油和煤氣，從而實現資源的循環利用和廢物焦油渣和粉煤灰的再利用。該方法為蘭炭生產而缺少原料塊煤提供了可行之路，最大程度上解決了工廠焦油渣無法得到有效利用，將焦油渣中的煤焦油吃幹榨淨，提高型煤的出油率，實現廢物再利用，從而提高粉煤的利用價值。此過程具有工藝簡單，成本低廉，廢物再利用，符合綠色循環經濟的特點。

附圖說明

圖1為實施例1的工藝流程圖。

具體實施方式

為了更好的了解本發明的技術方案，下面結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例中所用原料為陝西有色榆林煤業有限公司杭來灣煤礦所產的粉煤和神木四海煤化工有限公司蘭炭裝置生產得到的焦油渣。原料煤的工業分析如表1所示。

表1：

表中：Mt為全水分，Aad為空氣乾燥基灰分，FCad為空氣乾燥基固定碳，Vad為空氣乾燥基揮發分。

實施例1：

如圖1所示，一種以廢棄物為粘合劑的粉煤成型乾餾方法，包括以下步驟：

(1)將煤經過破碎、篩分得到粉煤；

(2)將水的溫度升到80℃，在此溫度下，按順序將重質煤焦油瀝青、焦油渣、聚合氯化鋁鐵混合併充分攪拌，當混合物軟化時再倒入白雲石粉加熱攪拌製成粘稠糊狀物質，得到粘合劑；

(3)將步驟(2)所製得的粘合劑與步驟(1)中的粉煤進行復配並充分混合得到混合物；

(4)將步驟(3)的混合物在成型模具中以10MPa壓力冷壓成型得到型煤；

(5)將步驟(4)所製得的型煤產品在乾餾爐中於500℃進行中低溫熱解4h後得到型蘭炭、煤焦油、煤氣。

按照重量百分比，將5％的焦油渣，5％的重質煤焦油瀝青，1％的白雲石粉，0.5％的聚合氯化鋁鐵，1毫米以下的粉煤65％，1～3毫米的粉煤18.5％，5％的水。型煤以及型煤乾餾後得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表2所示。

表2：

表中：Qgr,d為幹基高位發熱量。

實施例2：

一種以廢棄物為粘合劑的粉煤成型乾餾方法，包括以下步驟：

(1)將煤經過破碎、篩分得到粉煤；

(2)將水的溫度升到100℃，在此溫度下，按順序將重質煤焦油瀝青、焦油渣、聚合氯化鋁鐵混合併充分攪拌，當混合物軟化時再倒入白雲石粉加熱攪拌製成粘稠糊狀物質，得到粘合劑；

(3)將步驟(2)所製得的粘合劑與步驟(1)中的粉煤進行復配並充分混合得到混合物；

(4)將步驟(3)的混合物在成型模具中以18MPa壓力冷壓成型得到型煤；

(5)將步驟(4)所製得的型煤產品在乾餾爐中於600℃進行中低溫熱解3h後得到型蘭炭、煤焦油、煤氣。

配煤比例如表3所示。

表3：

型煤以及型煤乾餾後得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表4所示。

表4：

實施例3：

一種以廢棄物為粘合劑的粉煤成型乾餾方法，包括以下步驟：

(1)將煤經過破碎、篩分得到粉煤；

(2)將水的溫度升到90℃，在此溫度下，按順序將重質煤焦油瀝青、焦油渣、聚合氯化鋁鐵混合併充分攪拌，當混合物軟化時再倒入白雲石粉加熱攪拌製成粘稠糊狀物質，得到粘合劑；

(3)將步驟(2)所製得的粘合劑與步驟(1)中的粉煤進行復配並充分混合得到混合物；

(4)將步驟(3)的混合物在成型模具中以20MPa壓力冷壓成型得到型煤；

(5)將步驟(4)所製得的型煤產品在乾餾爐中於750℃進行中低溫熱解24h後得到型蘭炭、煤焦油、煤氣。

配煤比例如表5所示。

表5：

型煤以及型煤乾餾後得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表6所示。

表6

實施例4：

一種以廢棄物為粘合劑的粉煤成型乾餾方法，包括以下步驟：

(1)將煤經過破碎、篩分得到粉煤；

(2)將水的溫度升到80～100℃，在此溫度下，按順序將重質煤焦油瀝青、焦油渣、聚合氯化鋁鐵混合併充分攪拌，當混合物軟化時再倒入白雲石粉加熱攪拌製成粘稠糊狀物質，得到粘合劑；

(3)將步驟(2)所製得的粘合劑與步驟(1)中的粉煤進行復配並充分混合得到混合物；

(4)將步驟(3)的混合物在成型模具中以15MPa壓力冷壓成型得到型煤；

(5)將步驟(4)所製得的型煤產品在乾餾爐中於650℃進行中低溫熱解4h後得到型蘭炭、煤焦油、煤氣。

配煤比例如表7所示。

表7：

型煤以及型煤乾餾後得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表8所示。

表8：

實施例4中，由於粘合劑各組分的用量過多，導致型蘭炭抗壓強度未超過600N/ball，灰分、揮發分均較大，不能達到蘭炭標準。

雖然結合實施例對本發明的技術方案式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。