CN106701236B - 利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂及其生产工业型煤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂及其生产工业型煤的方法，通过对垃圾渗滤液进行磺化和胺化改性处理，并与改性处理后的水稻秸秆进行混合制取型煤粘结剂，能够有效的利用垃圾处理过程中产生的产物，实现垃圾处理过程的二次经济效益，通过制取的型煤粘结剂来生产的工业型煤，并将工业型煤作为锅炉用煤或冶金用煤这些型煤消耗量大的地方，可以促进垃圾渗滤液的资源化利用，降低制备型煤粘结剂过程中的成本，提高效益。

Description

利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂及其生产工业型煤的方法
技术领域
本发明涉及型煤制备领域，尤其是利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂及其生产工业型煤的方法。
背景技术
随着中国经济的快速发展，能源缺口逐渐扩大，我国能源消费已经超过全球总量的1/5，超过美国成为世界最大能源消费国，然而我国“缺油、少气、富煤”的能源格局和相对较低的工业装备水平决定了煤炭在我国能源消费结构中的主体地位，另外随着我国社会经济的发展、城市化进程的加快，我国的城市垃圾数量增长异常迅速，而在众多的城市生活垃圾处理过程中，大量的垃圾露天堆放或填埋不仅占用大量土地，而且易对土壤、地下水、大气造成极大的二次污染，成为严重的环境问题。
由于垃圾在进行好氧发酵过程中会产生丰富的腐殖酸，而腐植酸是一种无定形的有机高分子化合物，其碱溶液是一种亲水性的可逆胶体，有很大的表面积又具有胶体的粘结性和很强的吸咐力，可以用来作为型煤的粘结剂，因此合理开发利用垃圾处理过程中的产物，对改善我国的能源利用环境和人类的生态环境，加大能源的高品位利用具有重要的意义。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供一种操作简单、处理过程便于控制的利用垃圾渗滤液来制备型煤粘结剂及其生产工业型煤的方法。
为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案为：
一种利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂的方法，其包括以下步骤：
a)将固含量为30％～40％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至80～120℃后按垃圾渗滤液浓缩液与磺化剂质量比为10∶1～1.5的比值加入磺化剂进行反应2～3h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在30～50℃，并按垃圾渗滤液浓缩液与胺化试剂质量比为10∶0.5～0.9的比值加入胺化试剂进行反应3.5～4.5h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
b)将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
进一步，所述步骤a)中的磺化剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、氯磺酸、三氧化硫、氨基磺酸中的一种或一种以上混合而成。
进一步，所述步骤a)中的胺化试剂为氨水、碳酸氢铵、尿素、三乙胺中的一种或一种以上混合而成。
进一步，所述步骤b)中改性水稻秸秆的改性方法为：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为0.5％～1.5％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在60～70℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆。
进一步，所述步骤b)中改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按1～2∶1的质量比进行混合均匀。
一种利用上述型煤粘结剂生产工业型煤的方法，其包括：将型煤粘结剂、煤粉、石油焦、固硫剂和水按比例混合均匀后，挤压成型即可制得工业型煤；所述工业型煤的原料组分及其重量份数如下：
进一步，所述的原料组分中，煤粉的的粒径小于2mm，石油焦的粒径小于5mm。
进一步，所述的原料组分中，固硫剂为生石灰、石灰石、氧化镁、纯碱中的一种或以上以上混合而成。
进一步，所述制得的的工业型煤跌落强度≥85％，抗压强度≥560N，防水时间≥5h，热值≥5289Kcal/kg。
如上述制得的工业型煤的应用，其包括：将上述制得的工业型煤作为锅炉用煤或冶金用煤。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果为：通过对垃圾渗滤液进行磺化和胺化改性处理，并与改性处理后的水稻秸秆进行混合制取型煤粘结剂，能够有效的利用垃圾处理过程中产生的产物，实现垃圾处理过程的二次经济效益，通过制取的型煤粘结剂来生产的工业型煤，并将工业型煤作为锅炉用煤或冶金用煤这些型煤消耗量大的地方，可以促进垃圾渗滤液的利用量，降低其在制备型煤粘结剂过程中的成本，提高效益。
具体实施方式
一种利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂的方法，其包括以下步骤：
a)将固含量为30％～40％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至80～120℃后按垃圾渗滤液浓缩液与磺化剂质量比为10∶1～1.5的比值加入磺化剂进行反应2～3h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在30～50℃，并按垃圾渗滤液浓缩液与胺化试剂质量比为10∶0.5～0.9的比值加入胺化试剂进行反应3.5～4.5h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
b)将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
进一步，所述步骤a)中的磺化剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、氯磺酸、三氧化硫、氨基磺酸中的一种或一种以上混合而成。
进一步，所述步骤a)中的胺化试剂为氨水、碳酸氢铵、尿素、三乙胺中的一种或一种以上混合而成。
进一步，所述步骤b)中改性水稻秸秆的改性方法为：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为0.5％～1.5％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在60～70℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆。
进一步，所述步骤b)中改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按1～2∶1的质量比进行混合均匀。
一种利用上述型煤粘结剂生产工业型煤的方法，其包括：将型煤粘结剂、煤粉、石油焦、固硫剂和水按比例混合均匀后，挤压成型即可制得工业型煤；所述工业型煤的原料组分及其重量份数如下：
进一步，所述的原料组分中，煤粉的的粒径小于2mm，石油焦的粒径小于5mm。
进一步，所述的原料组分中，固硫剂为生石灰、石灰石、氧化镁、纯碱中的一种或以上以上混合而成。
进一步，所述制得的的工业型煤跌落强度≥85％，抗压强度≥560N，防水时间≥5h，热值≥5289Kcal/kg。
如上述制得的工业型煤的应用，其包括：将上述制得的工业型煤作为锅炉用煤或冶金用煤。
实施例1
制备型煤粘结剂
步骤a)改性垃圾渗滤液的制备：将200Kg固含量为30％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至80℃后加入20Kg亚硫酸钠进行反应2h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在30℃，并加入10Kg尿素进行反应3.5h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
步骤b)改性水稻秸秆的制备：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为0.5％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在60℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆；
步骤c)型煤粘结剂的制备：将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按1∶1的质量比进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
制备工业型煤
选取55份粒径小于2mm的煤粉、15份粒径小于5mm的石油焦、16份上述制得的粉状型煤粘结剂、4份生石灰和8份水进行充分搅拌混合均匀后挤压成型制得所需工业型煤。
实施例2
制备型煤粘结剂
步骤a)改性垃圾渗滤液的制备：将200Kg固含量为30％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至120℃后加入30Kg亚硫酸钠进行反应2h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在30℃，并加入10Kg尿素进行反应4.5h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
步骤b)改性水稻秸秆的制备：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为0.5％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在60℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆；
步骤c)型煤粘结剂的制备：将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按1：1的质量比进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
制备工业型煤
选取45份粒径小于2mm的煤粉、20份粒径小于5mm的石油焦、16份上述制得的粉状型煤粘结剂、7份生石灰和10份水进行充分搅拌混合均匀后挤压成型制得所需工业型煤。
实施例3
制备型煤粘结剂
步骤a)改性垃圾渗滤液的制备：将200Kg固含量为30％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至100℃后加入25Kg亚硫酸钠进行反应2h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在30℃，并加入10Kg氨水进行反应4h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
步骤b)改性水稻秸秆的制备：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为0.5％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在60℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆；
步骤c)型煤粘结剂的制备：将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按1∶1的质量比进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
制备工业型煤
选取50份粒径小于2mm的煤粉、18份粒径小于5mm的石油焦、16份上述制得的粉状型煤粘结剂、8份生石灰和9份水进行充分搅拌混合均匀后挤压成型制得所需工业型煤。
实施4
制备型煤粘结剂
步骤a)改性垃圾渗滤液的制备：将200Kg固含量为40％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至80℃后加入20Kg亚硫酸氢钠进行反应2.5h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在50℃，并加入14Kg氨水进行反应3.5h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
步骤b)改性水稻秸秆的制备：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为1.5％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在60℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆；
步骤c)型煤粘结剂的制备：将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按1.5∶1的质量比进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
制备工业型煤
选取45份粒径小于2mm的煤粉、20份粒径小于5mm的石油焦、18份上述制得的粉状型煤粘结剂、4份石灰石和10份水进行充分搅拌混合均匀后挤压成型制得所需工业型煤。
实施例5
制备型煤粘结剂
步骤a)改性垃圾渗滤液的制备：将200Kg固含量为40％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至120℃后加入30Kg亚硫酸氢钠进行反应2.5h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在50℃，并加入14Kg碳酸氢铵进行反应4.5h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
步骤b)改性水稻秸秆的制备：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为1.5％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在60℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆；
步骤c)型煤粘结剂的制备：将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按1.5∶1的质量比进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
制备工业型煤
选取50份粒径小于2mm的煤粉、18份粒径小于5mm的石油焦、18份上述制得的粉状型煤粘结剂、7份氧化镁和9份水进行充分搅拌混合均匀后挤压成型制得所需工业型煤。
实施例6
制备型煤粘结剂
步骤a)改性垃圾渗滤液的制备：将200Kg固含量为40％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至100℃后加入25Kg亚硫酸氢钠进行反应2.5h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在50℃，并加入14Kg碳酸氢铵进行反应4h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
步骤b)改性水稻秸秆的制备：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为1.5％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在60℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆；
步骤c)型煤粘结剂的制备：将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按1.5∶1的质量比进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
制备工业型煤
选取55份粒径小于2mm的煤粉、12份粒径小于5mm的石油焦、18份上述制得的粉状型煤粘结剂、9份石灰石和8份水进行充分搅拌混合均匀后挤压成型制得所需工业型煤。
实施例7
制备型煤粘结剂
步骤a)改性垃圾渗滤液的制备：将200Kg固含量为30％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至80℃后加入20Kg氨基磺酸进行反应3h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在40℃，并加入18Kg三乙胺进行反应3.5h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
步骤b)改性水稻秸秆的制备：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为0.8％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在70℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆；
步骤c)型煤粘结剂的制备：将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按2∶1的质量比进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
制备工业型煤
选取45份粒径小于2mm的煤粉、20份粒径小于5mm的石油焦、11份上述制得的粉状型煤粘结剂、4份纯碱和10份水进行充分搅拌混合均匀后挤压成型制得所需工业型煤。
实施例8
制备型煤粘结剂
步骤a)改性垃圾渗滤液的制备：将200Kg固含量为35％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至120℃后加入30Kg氨基磺酸进行反应3h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在40℃，并加入18Kg三乙胺进行反应4.5h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
步骤b)改性水稻秸秆的制备：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为0.8％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在70℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆；
步骤c)型煤粘结剂的制备：将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按2∶1的质量比进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
制备工业型煤
选取50份粒径小于2mm的煤粉、18份粒径小于5mm的石油焦、11份上述制得的粉状型煤粘结剂、8份纯碱和9份水进行充分搅拌混合均匀后挤压成型制得所需工业型煤。
实施例9
制备型煤粘结剂
步骤a)改性垃圾渗滤液的制备：将200Kg固含量为35％的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至100℃后加入25Kg氨基磺酸进行反应3h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在40℃，并加入18Kg三乙胺进行反应4h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
步骤b)改性水稻秸秆的制备：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为0.8％的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在65℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆；
步骤c)型煤粘结剂的制备：将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按2∶1的质量比进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
制备工业型煤
选取55份粒径小于2mm的煤粉、12份粒径小于5mm的石油焦、11份上述制得的粉状型煤粘结剂、9份纯碱和8份水进行充分搅拌混合均匀后挤压成型制得所需工业型煤。
性能测试
将上述实施例1～9制得的工业型煤按煤炭行业推荐标准MT/T748-2007规定的工业型煤冷压强度测试方法进行冷压强度测试，按煤炭行业推荐标准MT/T749-1997规定的工业型煤防水性能测试方法进行防水性能测试，按国家推荐标准GB/T213-2008进行工业型煤的热值进行测定，测试结果如下表所示：
从上表所示结果可知，通过利用本发明制备的型煤粘结剂制备得到的工业型煤能够满足成型工艺要求和对应工业使用标准的要求。
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
a）将固含量为30%～40%的垃圾渗滤液浓缩液加入到反应器中进行搅拌，并将反应器中的溶液温度上升至80～120℃后按垃圾渗滤液浓缩液与磺化剂质量比为10：1～1.5的比值加入磺化剂进行反应2～3h，反应完成后，将反应器中溶液的温度控制在30～50℃，并按垃圾渗滤液浓缩液与胺化试剂质量比为10：0.5～0.9的比值加入胺化试剂进行反应3.5～4.5h，反应完成后，将溶液静置冷却至室温，即可制得改性后的垃圾渗滤液；
b）将上述改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆进行混合均匀，并在持续搅拌条件下加热烘干，即可制得所需的棕黄色粉状型煤粘结剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂的方法，其特征在于：所述步骤a）中的磺化剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、氯磺酸、三氧化硫、氨基磺酸中的一种以上混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂的方法，其特征在于：所述步骤a）中的胺化试剂为氨水、碳酸氢铵、尿素、三乙胺中的一种以上混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂的方法，其特征在于：所述步骤b）中改性水稻秸秆的改性方法为：将风干后的水稻秸秆进行破碎筛分，并选取3mm以下的部分加入到质量分数为0.5%～1.5%的氢氧化钠溶液中进行搅拌混合均匀，然后在60～70℃条件下对混合溶液进行加热烘干后，即可制得所需改性水稻秸秆。
5.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液制备型煤粘结剂的方法，其特征在于：所述步骤b）中改性后的垃圾渗滤液与改性水稻秸秆按1～2：1的质量比进行混合均匀。
6.一种利用上述权利要求1至5任一所述型煤粘结剂生产工业型煤的方法，其特征在于：将型煤粘结剂、煤粉、石油焦、固硫剂和水按比例混合均匀后，挤压成型即可制得工业型煤；所述工业型煤的原料组分及其重量份数如下：
煤粉 45～55份；
石油焦 12～20份；
型煤粘结剂 11～18份；
固硫剂 4～9份；
水 8～10份。
7.根据权利要求6所述的利用型煤粘结剂生产工业型煤的方法，其特征在于：所述的原料组分中，煤粉的的粒径小于2mm，石油焦的粒径小于5mm。
8.根据权利要求6所述的利用型煤粘结剂生产工业型煤的方法，其特征在于：所述的原料组分中，固硫剂为生石灰、石灰石、氧化镁、纯碱中的一种以上混合而成。
9.根据权利要求6所述的利用型煤粘结剂生产工业型煤的方法，其特征在于：所述制得的的工业型煤跌落强度≥85%，冷压强度≥560N/个，防水时间≥5h，热值≥5289 Kcal/kg。
10.如权利要求7至9之一所述方法制得的工业型煤的应用，其特征在于：将所述的工业型煤作为锅炉用煤或冶金用煤。
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