煤矸石腐植酸钠煤球的生产工艺.docx

煤矸石腐植酸钠煤球的生产工艺寇喜寿忻州地区煤炭地质勘探设计研究所 (山西034000)张家芳杨学勤忻州地区科委 (山西034000)摘 要 介绍了以风化煤为原料生产腐植酸钠、再以腐植酸钠为粘结剂采用冷压成型工艺生产煤矸石腐植酸钠煤球以及进一步生产型焦的方法。关键词 腐植酸钠 型煤粘结剂 煤矸石 冷压成型低温干馏1 生产工艺采用冷压型煤工艺, 即在常温下按一定比 例把煤矸石粉、肥煤粉与粘结剂 ( 腐植酸钠) 混合均匀, 在成型机内加压成型, 经低温干馏而成产品。生产工艺流程见图 1。主要包括腐植酸钠 的生产、煤矸石腐钠煤球的制备及其焙烧干馏 三个阶段。其作为粘结剂原料是可行的。腐植酸是一种高分子弱有机酸, 具有胶体 性质, 其分子中含有羧基或酚羟基等活性官能团, 是一种很好的水溶性粘结剂。在制作煤矸石腐钠煤球时, 它能很好地湿润煤粒表面, 在成型 压力作用下, 能将煤粉、煤矸石粉很好地粘结在 一起, 使型煤湿强度达到 1196 2194m p a个, 从而可保证湿型煤在运输、干燥过程中半成品 完好率在 95% 以上。而当在焙烧炉中温度逐渐 升高时, 肥煤的粘结性开始发挥作用, 从而能保 证成品型煤的冷强度达到使用要求。111腐植酸钠粘结剂的生产工艺 生产腐植酸钠的原料主要是风化煤和氢氧化钠。 所用风化煤理化指标见表 1。表 1 风化煤的理化性能原料名称m ad , %a ad , %腐植酸 ha , %1# 风化煤2# 风化煤121071017413119121923818741154图1 型煤生产工艺流程目前, 国内外型煤粘结剂达数十种之多, 如糠醛废液、皮革废液、造纸废液、糖浆废液、煤 焦油、石灰等。 考虑到当地资源优势及运输问题, 以风化煤为原料生产腐植酸钠粘结剂具有优越性, 其特点是原料来源广泛, 可就地取材,废物利用, 价格低, 粘结性能好。据资料报道, 山西省风化煤储量在 8g t 以 上, 许多风化煤腐植酸含量高达 45% 以上, 用生产腐植酸钠前须将风化煤风干, 使其水分含量小于 15% 时进行粉碎, 其粒度 小 于 80目。生产时按 1 k g 原料加 10 15 k g 浓度为015% 110% 的氢氧化钠溶液, 一同放入反应 槽中, 在不断搅拌的情况下, 加热煮沸 15 m in左右待静置 3 5h 后, 用虹吸管吸取上部呈酱 油色的溶液, 即为腐植酸钠溶液, 测定其含量,粉碎筛分搅拌成球干燥焙烧肥煤包装成品冷却冷水风化煤稀碱液制碱液n aoh粉碎筛分反应水ha 液煤矸石1998 年第 6 期煤炭加工与综合利用7再根据生产需要调节浓度。 抽提后的余渣可以再进行第二次提取, 按 1 k g 原料加 7 9 倍稀 碱液比例, 再加热煮沸, 工艺操作过程同前。112煤矸石腐钠煤球的生产 主要原料是煤矸石, 再加少量粉碎的肥煤以提高型煤的强度。 并将破碎过的煤矸石和肥 煤经球磨机进一步粉碎和混合。 粉碎后的混合 料经 80 目振动筛除去不合格的粒度后, 筛下物 送入螺旋搅拌器, 加入一定比例的腐植酸钠溶 液, 经充分混合后, 经皮带输送机送入成球机压成煤矸石腐钠煤球, 然后再送入干燥焙烧炉内 进行干燥和焙烧。113 型煤干燥和焙烧工艺a) 将型煤装在小车上推入隧道式干燥焙烧 炉内。 最初型煤处于干燥阶段, 温度由 40升到 140, 此时型煤吸收热量后水分蒸发, 析出 部分二氧化碳和甲烷等气体。b ) 当型煤进入焙烧段时, 其温度达 200 以上, 由于温度较高, 使型煤表面自燃, 煤开始分解, 此时主要有热解水、二氧化碳、一氧化碳 等气体逸出。c) 当型煤小车进一步前移时, 温度逐渐达 到 350 480, 此时煤进一步分解, 开始软化,生成胶质体。胶质体具有粘结性, 能使煤矸石的 表面紧密结合, 并填充煤粒之间的空隙。d) 型煤小车再向前移动, 温度升到 480550时, 胶质体开始固化, 生成半焦, 煤粒表面 发生缩合和聚合作用。e ) 型 煤 小 车 继 续 前 进, 温 度 可 升 高 到550以上, 这 时 半 焦 开 始 收 缩。 当 温 度 达 到800 850时, 气体产物逸出很少, 胶质体数量 减少, 煤粒间的粘结性开始下降, 这时型煤进入 了高温阶段。 在此阶段, 要尽量缩短焙烧时间, 防止灰化, 使强度降低。f) 型煤小车出窑后, 为避免继续燃烧氧化,应在出窑后 30 s 内进行快速冷却。 办法是将焙烧后的型煤迅速倒入冷水池中。上述型煤的干燥焙烧属低温干馏过程。 采用这种方法生产的型煤, 可以代替块煤,作为生产、生活燃料, 也可作为民用小型煤气发 生炉或城市煤气的燃料。2原料配比及理化指标生产煤矸石腐钠煤球对原料要求不高。 为 使其成品强度高, 在干燥焙烧时不爆裂, 根据生 产实践, 原料的配比如下:煤矸石: 65% , 80 目肥煤: 35% , 80 目 腐植酸钠 (浓度 10% ) : 15% 成球总水分: 15% 18% 成型压力: 1716 1916m p a 搅拌时间: 12 m in 左右。表 2 是原料及型煤产品理化指标。 从表 2 可以看出, 原料理化指标可以满足生产要求, 产 品质量可达到预期目的。表 2原料及型煤产品理化指标焦渣特性项目 m ad , %a ad , %v ad , %c ad , %s t, ad , %原煤2106煤矸石 1183型煤1102151345916128194171111013071606411426146611281135118011166101101103 主要技术经济指标建造一座年产 20k t 煤矸石腐钠煤球的小 型工厂, 其主要技术经济指标见表 3 ( 总投资概算) 和表 4 (生产成本概算)。从表 3、表 4 可知, 该生产工艺总投资约为1172 106 元; 年 生 产 煤 矸 石 腐 植 酸 钠 煤 球20k t, 每吨 售 价 按 140 元 计 算, 全 年 共 计 产 值218105 元, 除去生产成本 212 106 元, 全年 产品税金 116 105 元, 利润约 6104 105 元, 具有较好的经济效益。8煤炭加工与综合利用1998 年第 6 期104 元表 3 总投资概算项目材料土建设备及工器具购置安装其它总投资备注116201174106510361441118231383012791030131111134106181572817011182313879134供电系统地面工程 给排水及供热 辅属厂房及材料 行政福利设施 场区设施 生产设施及厂房216701891011521113017201244103391605144土建、设备中列环保其它基本建设费用151201512015120172120合计912161117791916171表 4 产品生产成本概算 单位消耗全年消耗总价104 元全年消耗数量k t项目单价备注数量t金额元01700140010401005500140211003610011200111510001127150510041002100101182810010918242100214021402010030100214015100101008100410020316416100219164煤矸石肥 煤 风化煤 化工原料 动力电水 工人工资 企业管理费 折旧与维修费 其它支出 工厂成本 产品税金30 元t90 元t30 元t2000 元t013 元kw h013 元t3000 元人年14801801110008按 50 人计总售价 5% 固定资产 8% 总售价 2% 上述各项之和合计4 结论与建议a ) 煤矸石腐钠煤球的生产工艺合理可行,投资少, 见效快。 生产实践证明, 产品质量可满 足生产需要, 它可以代替块煤或焦炭, 作生产和生活原料。 作为造气原料, 与块煤或焦炭相比, 具有粒度均匀、透气性好、孔隙率高, 反应活性 高等优点, 可使炉内气化反应进行较完全, 废气 含尘量和灰渣含碳量明显降低, 气化效率提高, 综合节煤率约 15% 。b ) 以煤矸石、风化煤为生产原料, 变废为 宝, 减轻和消除了废气和废渣对环境的污染, 对环境保护具有重要