[发明专利]一种褐煤提质用粘结剂及其制备方法以及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及褐煤提质技术领域，具体来说是一种显著提升褐煤落下强度和热稳定性的粘结剂及其制备方法以及其应用，适用于内蒙古中生界侏罗纪时代形成的褐煤。

背景技术

我国已发现的褐煤资源量1291.32亿吨，约占我国煤炭保有资源量的12.7％。在全球能源形势紧张的背景下，褐煤的经济价值及其相关加工生产技术又重新被世界能源界所重视，如何合理的对褐煤进行加工利用，应该说是我国煤炭产业发展中的重大任务。

褐煤具有高水分(15～60％)、高灰分、低热值(干燥基低位发热量一般为16.73～25.09MJ/kg，收到基低位发热量为1.71～16.73MJ/kg)、易燃(燃点270℃左右)、低灰熔点、热稳定差、在空气中容易风化等特点，因此主要用做坑口电厂燃料或就近气化原料，开发利用程度不高。解决褐煤难以运输、热值低、热稳定性差的有效方法—褐煤提质。

褐煤提质是指褐煤在脱水、成型和热分解等过程中，煤的组成和结构发生变化，转化成具有近似烟煤性质的提质煤。国内外褐煤提质加工技术归纳起来大体可分为非蒸发脱水提质技术、成型提质技术、热解提质技术三大类。成型提质适合大规模生产，是褐煤提质最有效的技术之一。成型提质技术是将褐煤做成型煤，不加添加剂的褐煤成型后，仍然存在强度低，热稳定性差的特点，不容易储存和运输，极大限制了褐煤型煤的应用范围。因此，低成本添加剂的研发将成为褐煤成型提质技术亟需解决的关键问题。

成型提质的添加剂分为有机类、无机类以及有机无机复合三种添加剂。常见的添加剂有：无机类添加剂，如以粘土、水泥、石膏、石灰、高岭土、膨润土、陶土、水玻璃等为粘结剂。董会新等人报道了以粘土作为粘结剂制作锅炉燃烧使用的型煤，粘土的使用极大地降低了型煤的发热量；专利CN101798536A公布了一种以水玻璃做为煤的粘结剂的型煤配方，缺点是粘结剂用量大，占煤的10～30％，热稳定性差。无机类粘结剂制得的型煤缺点是强度低、灰分高、热稳定性差。有机类添加剂，如以煤沥青、煤焦油和石油沥青及其残渣、工业废弃物、植物油渣类、生物质、淀粉、聚乙烯醇、聚苯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、动物胶类、腐植酸盐、木质纤维素、羟甲基纤维素、丙烯酸甲酯等为粘结剂。中国矿业大学成功地用淀粉作为主黏结剂配料制备型煤，取得了良好效果，但黏结剂用量大且成本高，制得的型煤产率较低干燥速率缓慢；专利CN102658226A报道了一种沥青作为粘结剂用于型煤或型焦生产时的加料方法，缺点是压制型煤的工艺复杂，在制备和使用型煤时存在二次污染。有机类粘结剂的缺点是热稳定性差、工艺复杂、防火差或成本高。有机无机复合类添加剂，这类添加剂使用的掺料之间优缺互补，扬长避短，是粘结剂的开发方向。专利CN102061208A公布的添加剂由油砂、松木粉、十二烷基硫酸钠、腐植酸等成分组成，缺点是褐煤的利用率低，仅为50～60％。由于现有技术使用的这些粘结剂自身的缺陷、昂贵的价格或者巨大的用量，不适用于作为褐煤的粘结剂来推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种褐煤提质用粘结剂及其制备方法以及其应用，制备工艺简单、材料来源广泛、成本低；该方法制备的粘结剂可增加褐煤落下强度、热稳定性。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种褐煤提质用粘结剂(为有机-无机复合粘结剂)，其特征在于它由包含腐植酸钠、磷酸二氢铝、磷酸铝、羟甲基纤维素、热固性酚醛树脂、碳酸钙和偏高岭土原料制备而成；各原料所占质量百分数为：腐植酸钠10～30％，磷酸二氢铝5～10％，磷酸铝2～5％，羟甲基纤维素1～4％，热固性酚醛树脂3～6％，碳酸钙25～35％，偏高岭土10～54％。

上述一种褐煤提质用粘结剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)按各原料所占质量百分数为：腐植酸钠10～30％，磷酸二氢铝5～10％，磷酸铝2～5％，羟甲基纤维素1～4％，热固性酚醛树脂3～6％，碳酸钙25～35％，偏高岭土10～54％，选取腐植酸钠、磷酸二氢铝、磷酸铝、羟甲基纤维素、热固性酚醛树脂、碳酸钙和偏高岭土；

2)将腐植酸钠、磷酸二氢铝、磷酸铝、羟甲基纤维素、热固性酚醛树脂、碳酸钙和偏高岭土混合均匀，得到褐煤提质用粘结剂。

上述褐煤提质用粘结剂的应用，其特征在于应用于褐煤成型工艺，包括如下步骤：

第一步，对褐煤进行破碎，过筛，直至褐煤粒径小于1mm；

第二步，对破碎后的褐煤进行干燥(采用微波、过热蒸汽、烟道气、转筒干燥机或管式干燥机等进行干燥)，使其含水量达10～13％(质量)；