CN104073319B - 一种褐煤添加剂及褐煤脱水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种褐煤脱水添加剂及褐煤脱水处理方法，褐煤脱水添加剂为水与阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、有机酸、水玻璃、碳酸盐和氯化盐类化合物中的一种或几种按比例混合配制，其中水的比例在80%以上。褐煤脱水处理方法包括：露天堆放，喷洒褐煤脱水添加剂；破碎；再加褐煤添加剂，并冷压成型蜂窝状砌块；最后晾干或低温下干燥。本发明解决了褐煤（特别是软质褐煤）内在水份在自然状态或在仅有低温热风（小于45℃）下无法干燥的情况；可使全水份大于55%及低位发热量小于1600Kcal/kg的褐煤在众多工业领域能得到充分利用。本发明方法显著增加了褐煤“内水”及“结合水”的疏水性、渗透性，大大提高了褐煤的工业利用价值。

Description

一种褐煤添加剂及褐煤脱水处理方法

技术领域

本发明涉及褐煤脱水技术，具体涉及一种褐煤脱水添加剂和褐煤脱水处理方法。

背景技术

褐煤，又名柴煤（wood coal），是煤化程度最低的矿产煤。据预测全世界褐煤地质储量约为4万亿吨，占煤炭储量40％。中国已发现的褐煤资源量为1311.42亿吨，约占中国煤炭保有资源量的13％，在目前全球能源日趋紧张的形势下，褐煤的经济价值及其相关的加工生产技术日益被世界能源界所重视。

但是，由于褐煤水分含量高(30％一60％)，热值低大大限制了褐煤的使用价值。无论土状褐煤或暗色褐煤其所含的高水份都是阻碍褐煤工业利用的障碍。直接燃烧褐煤的热效率较低，温室气体排放量大。同时褐煤水份大，土状褐煤的水份有的甚至大于60%。特别是对于收到基低位发热量低，收到基水份又高的褐煤，将其全部收到基低位发热量释放出来，扣除将其收到基水份从常温加热至蒸发所需的热量后已所剩无几，因此这种褐煤如果要用加热的方式进行开发利用是没有价值的。另外，褐煤易风化和自燃，单位能量的运输成本高，不利于长距离输送和贮存。因此，褐煤脱水提质已成为褐煤高效开发利用的关键。

现有技术中，目前褐煤脱水以下几种：

1、回转管式干燥技术； 2、蒸汽流化床干燥技术(SFBD)；

3、热脱水工艺／法； 4、机械脱水工艺／法；

5、热压脱水工艺(MTE)； 6、液化二甲醚固体脱水法。

上述所有技术中都是直接用外来热源加热褐煤，使其水份减少。而已有研究表明，褐煤在常温下加热到100℃以上时，大部分的自由水能够被蒸发。但这种靠纯粹加热处理方式得到的褐煤，在空气中会吸潮。当褐煤水分低于15%时，若需要继续干燥和脱水，即脱除结合水时，由于褐煤与结合水有较强的结合力，则需要较高的温度和能量才能够进行。当褐煤在常压下继续加热到180℃以上时，褐煤结合水（内在水）能够被脱除。当褐煤温度高于150℃时，羟基官能团（主要是-COOH）发生分解，析出CO₂气体，同时将褐煤的结合水（内在水）排除。进一步提高温度，将导致越来越多的羟基官能团分解，从而引起褐煤性质改变。这都不利于褐煤的工业利用。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种成本低，使用方法简单的褐煤脱水添加剂。

本发明还提供一种褐煤脱水处理方法，使成规模数量的褐煤能在自然状态下“晒干”至应用基低位水分小于15%以下的状态，为工业规模利用低阶褐煤创造了条件。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种褐煤脱水添加剂，其特征在于，为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、有机酸、水玻璃、碳酸盐和氯化盐类化合物中的至少三类物质中的一种按比例混合与水配制而成，其中水的比例在80%以上。

进一步，所述配方为：阴离子表面活性剂0~10%、非离子表面活性剂0~10%、有机酸0~10%、水玻璃0~10%、碳酸盐0~10%和氯化盐类化合物0~10%，余量为水；并且水的比例不低于80%。

进一步，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠（LAS）、十二烷基苯磺酸（LABSA）、脂肪醇硫酸(酯)盐（FAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐（AES）或烷基醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐。所述非离子表面活性剂为失水山梨醇酯、甘油单硬脂酸酯 多元醇酯聚氧乙烯醚或乙二醇胺。所述有机酸为磺酸、柠檬酸、或醋酸。所述水玻璃、碳酸盐及氯化盐类为石灰石、轻质碳酸钙、氯化钙、及氯化钾或氯化钠。

本发明还提供一种褐煤脱水处理方法，包括如下步骤：

1）对开采后的褐煤进行露天堆放至少24小时（时间以2~45天为宜，时间太长会占用场地较长，不利于工作）；

2）根据露天堆放褐煤的质量，将水或褐煤添加剂均匀地喷洒到褐煤堆上，使其自行渗透到褐煤堆的各层面；其加入量为以润透为宜；并堆放至少10小时（时间以12~36小时为宜，时间太长会占用场地较长）；

3）将上述已堆放10小时以上的褐煤破碎至20~30mm；

4）将上述已破碎的褐煤输送至冷压成型机的搅拌料斗内，同时第二次加入褐煤添加剂，搅拌均匀；其加入量使褐煤总体含水量达到45~60%为宜；

5）在冷压成型机内冷压成型为高度为6~10cm，长、宽不限的蜂窝状砌块；

6）将上述蜂窝状砌块 “晒场”晾干或40~50℃低温下干燥到褐煤的使用需求即可。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的褐煤脱水添加剂为一种新型产品，功能之一是使褐煤内水或结合水能在一定时间内有效渗透到褐煤颗粒表面，从而使“依靠太阳能晒干或在低温下脱水”的方法得以实现；功能之二是使破碎的褐煤成型，且成型并干燥后的褐煤即使再破碎后，其扬尘及吸潮性大为降低，能在装卸及运输过程中达到环保及工业要求；功能之三是该褐煤在燃烧过程中烟气脱硫的工作一并完成。

并且，添加剂以水为主，其它成分在自然状态下完全能分解，在整个成型干燥过程中几乎没有污染，综合成本低，生产效率高，极大降低诸如介质损耗、电耗、人工、设备等所带来的综合成本。

2、本发明脱水处理方法打破传统思路，在加入含有大量水的添加剂和适量增加水份的情况下进行脱水，解决了褐煤（特别是软质褐煤）内在水份在自然状态或在仅有低温热风（小于45℃）下无法干燥的情况；可使全水份大于55%及低位发热量小于1600Kcal/kg的褐煤在众多工业领域能得到充分利用；使成规模数量的褐煤能在自然状态下“晒干”至应用基低位水分小于15%的状态，为工业规模利用低阶褐煤创造了条件。

3、本发明脱水处理方法在原料褐煤中喷洒了水溶液添加剂后，显著增加了褐煤“内水”及“结合水”的疏水性、渗透性，显著提高了褐煤冷压成型后的强度，明显降低了褐煤干燥后的扬尘性，从而大大提高了褐煤的工业利用价值。在整个成型干燥过程中几乎没有污染，综合成本低，生产效率高，极大降低诸如介质损耗、电耗、人工、设备等所带来的综合成本。

特别是，低阶褐煤（对于收到基低位发热量低，收到基水份又高的褐煤，将其全部收到基低位发热量释放出来，扣除将其收到基水份从常温加热至蒸发所需的热量后已所剩无几，因此这种褐煤如果要用加热的方式进行开发利用是没有价值的）可在完全不利用二次能量的情况下，仅利用自然太阳能及风能的情况下可干燥到应用基水份小于15%及以下。使低阶褐煤得到广泛的工业利用。

进一步干燥后的褐煤已成型，在运输过程及装卸时无扬尘。在干燥棚堆放时，自燃危险性大为降低。在不直接淋雨的情况下，吸潮现象不明显。并且，在用于燃烧时不再添加其它脱硫剂或增添其它脱硫设备。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

（一）本发明提供一种褐煤脱水添加剂，为水与离子表面活性剂、非离子表面活性剂、有机酸、水玻璃、碳酸盐及氯化盐类化合物中的至少三种按比例混合配制，其中水的比例在80%以上。具体实施例如下：

本发明提供的水溶液褐煤脱水添加剂，根据褐煤的特点进行分析和选用。

1、该水溶液添加剂是由离子表面活性剂、非离子表面活性剂、有机酸、水玻璃、碳酸盐及其它盐类化合物等几种材料，根据原料褐煤的不同特性及添加剂使用顺序的不同，按照不同比例（上述组份在0-10%的范围内增减）构成。此种水溶液添加剂是一种具有表面活性和离子交换性的混合磺化烷烃化合物，其分子具有亲水基团和憎水基团，可完全溶解于水中。本产品对人体、牲畜、植物和大自然均无损害。

2、添加剂成分中的高分子聚合物，可以把褐煤颗粒析出水后的通道堵塞，并将褐煤颗粒像用“塑料”一样包裹起来；这不仅大大降低自然干燥失水后的褐煤颗粒的吸潮性，达到防止空气水分重新进入的目的，同时有效防止了褐煤挥发物的自然析出，抑制了褐煤的“自燃”特性及“扬尘”特性，为脱水后的褐煤的长途运输创造了极有利条件。

3、添加剂成分中碳酸盐类或其它盐类（根据当期褐煤质量确定）能渗透、浸润到褐煤颗粒各层面，与其中的硫元素混合后在燃烧达到一定温度时发生化学反应，从而达到脱硫目的。

（二）一种低能高效的褐煤脱水处理方法，包括如下步骤：

1、对开采后的褐煤进行露天堆放。

2、根据露天堆放褐煤的质量确定第一次添加剂的组成成份（即: 水、离子表面活性剂、非离子表面活性剂、有机酸、水玻璃、碳酸及盐类化合物等材料中按一定比例组成，其中水的比例在80%以上）。将此添加剂溶液均匀地喷洒到褐煤堆上，使其自行渗透到褐煤堆的各层面。目的是增加褐煤的疏水性、渗透性，使褐煤“内水”及“结合水”析出到褐煤颗粒各层的表面。

3、将上述堆放至少10小时（时间过长会影响水份）的褐煤破碎至30mm以下。

4、将上述已破碎的褐煤输送至冷压成型机的搅拌料斗内，同时加入二次添加剂。二次添加剂是根据此时褐煤的特性及此次所生产褐煤的用途来调整此次添加剂各组成成分的比例。此次添加剂的组成成分同样是由水、离子表面活性剂、非离子表面活性剂、有机酸、水玻璃、碳酸及盐类化合物等材料中的一样或几样按一定比例组成。

5、在冷压成型机内冷压成型为高度小于10cm（高度越小，褐煤干燥到使用要求的时间越短），长、宽不限的蜂窝状砌块。（长、宽尺寸取决于冷压成型机的模具，冷压成型机的模具是根据“晒场”及“低温干燥”的场地的要求确定。）

6、将上述蜂窝状砌块用翻板式传输机运输到“晒场”晾干到褐煤的使用需求即可。或用传输机械运输到低温干燥场所，干燥至褐煤的使用需求即可。

（三）采用上述方法，根据不同的褐煤选择不同的褐煤脱水添加剂，应用效果如下。

上述方法得到的褐煤质量，不仅应用基低位水分可降低到15%以下，同时干燥基挥发分最多只比原料褐煤的干燥基挥发分降低5%以内。确保了干燥褐煤的有利特性。

本发明解决了褐煤（特别是软质褐煤）内在水份在自然状态或在仅有低温热风（小于45℃）下无法干燥的情况；可使全水份大于55%及低位发热量小于1600Kcal/kg的褐煤在众多工业领域能得到充分利用。

本发明通过向需要干燥的褐煤中添加水溶液（主要成分为水），以帮助褐煤中的内水或结合水析出，从而达到低温干燥（小于45℃）的目的。特别是对于低发热量的褐煤在环境温度大于22℃，湿度小于60%的环境下就可自然干燥，干燥后全水份小于12%。通过这种干燥处理降低了水分的褐煤，一方面在不需要另投入热量的前提下提高褐煤热值和能量密度，降低运输成本；另一方面还可以提高下游装置的利用效率，降低设备规模，提高褐煤煤种的市场竞争力。

根据实际开采的褐煤水份确定需添加的水溶液添加剂中的各组分浓度及投入量，这样可在自然环境中晒干或低温干燥状态下生产出低水份，高发热量极具工业利用价值的褐煤。

综上所述，本发明水溶液添加剂通过喷洒在已开采，且处于露天堆放的褐煤堆的表面上，可迅速渗透、浸润褐煤颗粒各层面，通过电荷作用其成份容易被吸附于褐煤颗粒各层面的内外表面。经过一段时间后，在对褐煤颗粒各层面充分接触后，能降低水在褐煤颗粒各层面的吸附张力，破坏褐煤颗粒之间的内在吸附水的表面保护膜。使褐煤颗粒各层面的水份快速析出到表面，在此过程中块状褐煤会从里向外碎裂。使不易被自然干燥的内在水排出到颗粒表面，成为容易自然干燥挥发的外表水。喷洒了水溶液添加剂的褐煤将变得疏松、湿润、略有粘度，将其放入冷压成型机的料斗中搅拌后，冷压成型为高小于10厘米，长及宽度不限的有孔的蜂窝煤状，然后用翻板式传输机传输到自然晒场或低温干燥装置中干燥。最终获得一种应用基低位发热量仅比原料褐煤干燥基发热量低450-700Kcal/kg的低水份、高挥份褐煤。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种褐煤脱水处理方法，包括如下步骤：

1）对开采后的褐煤进行露天堆放至少24小时；

2）根据露天堆放褐煤的质量，将水或褐煤添加剂均匀地喷洒到褐煤堆上，使其自行渗透到褐煤堆的各层面；其加入量为以润透为宜；并堆放12~36小时；

3）将上述已堆放12-36小时的褐煤破碎至20~30mm；

4）将上述已破碎的褐煤输送至冷压成型机的搅拌料斗内，同时加入褐煤添加剂，搅拌均匀；其加入量使总体含水量达到45~60%；

5）在冷压成型机内冷压成型为高度为6~10cm，长、宽不限的蜂窝状砌块；

6）将上述蜂窝状砌块晒场晾干或40~50℃低温下干燥到褐煤的使用需求即可；

所述褐煤添加剂，为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、有机酸、水玻璃、碳酸盐和氯化盐类中的至少三类化合物按比例混合与水配制而成；

具体配方为：阴离子表面活性剂0~10%、非离子表面活性剂0~10%、有机酸0~10%、水玻璃0~10%、碳酸盐0~10%和氯化盐类化合物0~10%，余量为水；并且水的比例不低于80%。