一种用于铁水生产或造气的工业型煤及其制备方法

摘要

一种用于铁水生产或造气的工业型煤及其制备方法，其包括如下步骤：a.复合粘结剂制备：羧甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素或羟乙基甲基纤维素或乙基纤维素复配成0.5～5.0％的水溶液；在该水溶液中，羧甲基纤维素占0.3～3％，羟丙基甲基纤维素或羟乙基甲基纤维素或乙基纤维素占0.2～2％，以质量百分比计；b.煤粉制备：经破碎、筛分，得到颗粒直径5mm以下的煤粉；c.将复合粘结剂与煤粉混合、搅拌均匀，通过对辊成型机压制成一定尺寸大小的型煤。本发明型煤制备方法简单，型煤强度高，热稳定性好；生产成本合理，原料来源广泛。

说明书

技术领域

本发明涉及型煤技术，特别涉及一种用于铁水生产或造气的工业型煤及其制备方法。

背景技术

中国是钢铁产能产量大国，2006年钢铁产量超过3亿吨，其中80％是高炉炼铁工艺产生的，高炉炼铁工艺属于高能耗、高污染、资源消耗型生产方法。而非高炉炼铁因为能耗和污染均较低而受到的广泛重视，它包括直接还原和熔融还原两大类。COREX工艺即熔融还原炼铁工艺，其工艺的优点是少用或不用焦炭，结构紧凑，占地面积小，故它是目前世界范围内解决钢铁高能耗、高污染、资源消耗大等问题最核心的技术之一。

在现有的一些熔融还原铁生产工艺(如COREX或FINEX)中，为了保证下部熔炼气化炉中填充床的透气性，均要求使用具有一定粒度，颗粒尺寸在5～8mm以上的块状燃料，即块煤或块焦。然而现实情况却是天然的块煤资源非常有限，煤炭在开采、运输、筛分等过程中会产生大量的煤粉，为此出现了将粉煤加工成具有一定形状和尺寸的“人造块煤”技术，即粉煤成型技术。因为许多行业都存在对块状燃料的使用需求，因此型煤被广泛应用于民用、化工和冶金等领域。

绝大多数粉煤成型技术都要使用粘结剂，在目前已开发出的种类众多的粘结剂中，有一类是以糖蜜为基础的复合粘结剂。由于糖蜜是糖业生产的副产品，具有资源广泛、价格低廉、安全环保、使用方法简便等一系列优点，人们开发出了许多糖蜜系列粘结剂的专利和应用技术。

中国专利CN1173018C公开了采用粉煤、糖蜜和生石灰的混合物制备型煤的方法。混合物中煤粉的重量份为100，糖蜜的重量份为7～15，生石灰的重量份为1～5。此项专利的一个重要特征是以含水量4～10％的煤粉为原料，利用生石灰与粉煤中所含的水分发生消化反应生成消石灰，消石灰再与糖蜜反应生成糖酸钙键从而形成具有一定强度的型煤。

该技术中的一个关键步骤是控制生石灰的消化反应，因为一旦生石灰的配入量与粉煤的水分、糖蜜的配入量相互之间不能很好地匹配，原料条件和粘结剂配方偏离了工艺设计的优化范围，型煤的质量也就无法保证。另外，生石灰的消化反应需要一定的时间。在该项专利给出的原料条件及粘结剂配比情况下，消化反应所需的时间有可能从2分钟到2小时，然而在连续生产条件下这又是一个很难判断和有效控制的参数。一旦在成型前生石灰的消化不充分，成型以后残留在型煤中的生石灰将与空气中的水分接触，继续发生消化反应从而引起型煤的胀裂，导致型煤强度下降。反之，如果混合搅拌的时间过长，生产能力则会受到严重影响。另外，由于糖蜜属于季节性资源，生产有周期性；生石灰的加入又降低了型煤的热性质。所以这种型煤生产方法的应用受到限制。

中国专利公开号CN101070498A公开了一种以煤或焦炭为原料加粘结剂制备锅炉或造气型煤的方法，所用粘结剂由60～80％(重量百分数，下同)水、10～30％风化煤、2～8％羧甲基纤维素和0.1～2％的碱构成，粘结剂添加比例为8～20％。该发明采用的复合粘结剂中羧甲基纤维素和碱是水溶性的，而风化煤不溶于水，所以复合粘结剂是一种固、液混合物，固、液混合在静置长时间后会分层，会使粘结剂成分不均匀。另外，固、液混合物的管道输送也比较困难。该复合粘结剂中加入了少量的碱，会对型煤的生产设备和使用设备造成腐蚀。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于铁水生产或造气的工业型煤及其制备方法，型煤制备方法简单，型煤强度高，热稳定性好；生产成本合理，原料来源广泛。

本发明的技术方案是，

一种用于铁水生产或造气的工业型煤，其组分为：每100重量份的煤加入5～15重量份的复合粘结剂；其中，复合粘结剂的成分质量百分比为：羧甲基纤维素0.3～3％，羟丙基甲基纤维素或羟乙基甲基纤维素或乙基纤维素0.2～2％，余量为水。

本发明的用于铁水生产或造气的工业型煤的制备方法，其包括如下步骤：

a.复合粘结剂制备：羧甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素或羟乙基甲基纤维素或乙基纤维素复配成0.5～5.0％的水溶液；在该水溶液中，羧甲基纤维素占0.3～3％，羟丙基甲基纤维素或羟乙基甲基纤维素或乙基纤维素占0.2～2％，以质量百分比计；

b.煤粉制备：经破碎、筛分，得到颗粒直径5mm以下的煤粉；

c.将复合粘结剂与煤粉混合、搅拌均匀，通过对辊成型机压制成一定尺寸大小的型煤。

本发明的特点在于：

本发明工业型煤采用的复合粘结剂，由于甲基纤维素醚和甲基纤维素是高分子材料，不同原料的分子量差别很大，导致原料的粘度、流动性和粘结性都不相同。例如羧甲基纤维素溶液的粘度一般在45000mPa·S，pH值为6.5-8.5；羟丙基甲基纤维素溶液的粘度可达到75000mpa.s，PH值为5.0-7.5。后者的粘结性远超过前者，可以显著提高型煤强度。但如果全部采用羟丙基甲基纤维素等高粘度粘结剂，粘结剂不易均匀分散到所有煤粉颗粒表面，混合效果不佳。采用复合甲基纤维素原料可以兼顾粘结剂的流动性、粘结能力和成本，从而得到质量较好、成本较低的型煤。

本发明的有益效果

1)本发明由于不采用糖蜜作粘结剂，因此无需无机硬化剂(如生石灰、消石灰等)，不会增加型煤的灰分。

2)本发明采用复合甲基纤维素原料作为型煤粘结剂，不添加风化煤以及碱等其它原料，粘结剂的制备方法简单，成分均匀，添加方便。

3)本发明由于不使用无机硬化剂，复合粘结剂可以一次加入煤中，粘结剂和煤粉只要通过一次搅拌后即可压制成型煤，型煤的加工过程更简单，节省设备投资。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的用于铁水生产或造气的工业型煤的制备方法，其包括如下步骤：

1.复合粘结剂制备：羧甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素或羟乙基甲基纤维素或乙基纤维素复配成0.5～5.0％的水溶液；在该水溶液中，羧甲基纤维素占0.3～3％，羟丙基甲基纤维素或羟乙基甲基纤维素或乙基纤维素占0.2～2％，以质量百分比计；(步骤101)

2.煤粉制备：经破碎、筛分，得到颗粒直径5mm以下的煤粉；(步骤102)

3.将复合粘结剂与煤粉混合、搅拌均匀(步骤103)，通过对辊成型机压制成一定尺寸大小的型煤(步骤104)。

采用落下强度作为衡量型煤质量的指标。测试时每组取2kg型煤从5米高处自由摔落到10mm厚钢板上，共落下4次，然后筛分大于20mm颗粒的比例，以此表示型煤的抗碎性。

实施例1

复合粘结剂由羧甲基纤维素CMC450和羟丙基甲基纤维素HPMC复配而成。首先将CMC450和HPMC分别制成浓度为6％和4％的溶液，然后将两种溶液按1∶1配合成复合粘结剂。每100重量份的煤粉与10重量份的该复合粘结剂混合并搅拌均匀，然后通过成型机制成型煤。

经测试，成型4小时后型煤的抗碎性为90.1％。

实施例2

复合粘结剂由羧甲基纤维素CMC450和羟丙基甲基纤维素HPMC复配而成。首先将95重量份的水和3重量份的CMC450及2重量份的HPMC混合制成复合粘结剂。每100重量份的煤粉再与10重量份的该复合粘结剂混合并搅拌均匀，然后通过成型机制成型煤。

经测试，成型2小时后型煤的抗碎性为93.6％。

实施例3

复合粘结剂由羧甲基纤维素CMC450和羟丙基甲基纤维素HPMC复配而成。首先将98.5重量份的水和1重量份的CMC450及0.5重量份的HPMC混合制成复合粘结剂。每100重量份的煤粉再与15重量份的该复合粘结剂混合并搅拌均匀，然后通过成型机制成型煤。

经测试，成型8小时后型煤的抗碎性为85.6％。

实施例4

复合粘结剂由羧甲基纤维素CMC450和羟丙基甲基纤维素HPMC复配而成。首先将98.5重量份的水和0.5重量份的CMC450及1重量份的HPMC混合制成复合粘结剂。每100重量份的煤粉再与6重量份的该复合粘结剂混合并搅拌均匀，然后通过成型机制成型煤。

经测试，成型2小时后型煤的抗碎性为87.4％。

实施例5

复合粘结剂由羧甲基纤维素CMC450和羟乙基甲基纤维素复配而成。首先将95重量份的水和3重量份的CMC450及2重量份的羟乙基甲基纤维素混合制成复合粘结剂。每100重量份的煤粉再与10重量份的该复合粘结剂混合并搅拌均匀，然后通过成型机制成型煤。

经测试，成型2小时后型煤的抗碎性为90.5％。

实施例6

复合粘结剂由羧甲基纤维素CMC450和乙基纤维素复配而成。首先将95重量份的水和2重量份的CMC450及2重量份的乙基纤维素混合制成复合粘结剂。每100重量份的煤粉再与10重量份的该复合粘结剂混合并搅拌均匀，然后通过成型机制成型煤。

经测试，成型2小时后型煤的抗碎性为89.3％。