專利名稱：：一種型煤及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種型煤，尤其涉及一種在鋼鐵冶金領(lǐng)域中利用粉煤成型的型煤及其制備方法。
背景技術(shù)：
：在熔融還原鐵生產(chǎn)工藝中，為了保證下部熔煉氣化爐中填充床的透氣性，該工藝要求使用具有一定粒度、顆粒尺寸在58mm以上的塊狀燃料，即塊煤或塊焦。然而，天然的塊煤資源非常有限，而煤炭在開采、運(yùn)輸、篩分等過程中會產(chǎn)生大量的粉煤，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，一般都是將粉煤加工成具有一定形狀和尺寸的"塊煤"，這種"塊煤"稱為型煤。型煤被廣泛應(yīng)用于民用、化工和冶金等領(lǐng)域。在現(xiàn)有的粉煤成型過程中，都要使用粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的選擇對型煤的性能指標(biāo)有著至關(guān)重要的影響。在目前已使用的眾多的粘結(jié)劑中，一種以糖蜜為基礎(chǔ)的復(fù)合粘結(jié)劑應(yīng)用比較廣泛。其原因是糖蜜是糖業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，資源廣泛、價(jià)格低廉、安全環(huán)保。如果單純使用糖蜜作為粘結(jié)劑在常溫下使粉煤成型，成型后粉煤顆粒間僅依靠糖蜜本身的粘性結(jié)合在一起，結(jié)合的效果非常差，型煤強(qiáng)度達(dá)不到實(shí)際使用要求。為了解決單純使用糖蜜產(chǎn)生的型煤強(qiáng)度差的問題，人們在用糖蜜制造型煤時(shí)會同時(shí)使用各種無機(jī)硬化劑來提高最終型煤產(chǎn)品的強(qiáng)度。例如，美國專利US4，738,685公開了采用粉煤、糖蜜和無機(jī)硬化劑的混合物生產(chǎn)型煤的方法?；旌衔镏刑敲鄣谋壤?~15%，無機(jī)硬化劑的比例小于5%。此專利中所用的無機(jī)硬化劑是碳酸鈣、磷酸鈣、氧化鐵、氧化鋁中的一種或幾種。因?yàn)樘敲叟c無機(jī)硬化劑反應(yīng)需要一定的時(shí)間和反應(yīng)條件，如溫度。因此，剛壓制出的生球初始強(qiáng)度較差，不能馬上使用，要在常溫下自然養(yǎng)護(hù)13天，或者在20030(TC的溫度下強(qiáng)制養(yǎng)護(hù)1小時(shí)以上。經(jīng)過如此處理后的型煤才能具有足夠的強(qiáng)度以保證在輸送和貯存時(shí)不產(chǎn)生大量的破碎。然而在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，養(yǎng)護(hù)13天要占用很大的養(yǎng)護(hù)場地，因?yàn)槌跏紡?qiáng)度差，生球又不能堆得過高。如果使用高溫養(yǎng)護(hù)來縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間，則需要大型加熱設(shè)備，從而導(dǎo)致高的能源消耗及低的生產(chǎn)能力。另一項(xiàng)中國專利CN1173018C公開了采用粉煤、糖蜜和生石灰的混合物制備型煤的方法?；旌衔镏蟹勖旱闹亓糠轂?00，糖蜜的重量份為715，生石灰的重量份為15。在此生石灰起到了調(diào)節(jié)粉煤中水分的作用，粉煤無需干燥。這是因?yàn)樯遗c粉煤中所含的水分發(fā)生消化反應(yīng)，消化反應(yīng)放出大量的熱量可以起到干燥粉煤的作用。但是，上述利用生石灰精確調(diào)節(jié)混合物的水分在理想狀態(tài)下是可行的，在實(shí)際生產(chǎn)過程中很難精確地、實(shí)時(shí)地控制生石灰的配入量。一旦生石灰的配入量與粉煤的水分、糖蜜的配入量相互之間不能很好地匹配，原料條件和粘結(jié)劑配方偏離了工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化范圍，型煤的質(zhì)量就無法保證。水分與粘結(jié)劑配入量不匹配后會出現(xiàn)兩種問題一種情況是粉煤的表面水分較高而生石灰的配入量較少，消化反應(yīng)無法去除全部表面水，多余的表面水分會進(jìn)入糖蜜，糖蜜被大量稀釋后粘度下降，成型后型煤強(qiáng)度變差。還有一種情況是粉煤的表面水分本身很低，生石灰的加入量過高，產(chǎn)生的后果是有大量的生石灰在壓制前無法消化，也會導(dǎo)致型煤質(zhì)量變差。另外，生石灰的消化反應(yīng)需要一定的時(shí)間。在該項(xiàng)專利給出的原料條件及粘結(jié)劑配比情況下，消化反應(yīng)所需的時(shí)間有可能從2分鐘到2小時(shí)。在連續(xù)生產(chǎn)條件下這是一個(gè)很難判斷和有效控制的參數(shù)。一旦在成型前生石灰的消化不充分，成型以后殘留在型煤中的生石灰將與空氣中的水分接觸，繼續(xù)發(fā)生消化反應(yīng)從而引起型煤的脹裂，導(dǎo)致型煤強(qiáng)度下降。訓(xùn)鍵本發(fā)明的目的在于提供一種型煤，該型煤無需長時(shí)間養(yǎng)護(hù)就可使用。本發(fā)明的另一目的在于提供一種型煤的制備方法，使得用該制備方法生產(chǎn)出的型煤為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種型煤，其組分重量百分比為-粉煤100;糖蜜+5~15;生石灰十0.51.5;無機(jī)硬化劑+1~4。所述的無機(jī)硬化劑是消石灰、氧化鐵、石灰石中的一種或幾種。粉煤中的水分<5%。優(yōu)選地，糖蜜的配比(Wt%)為+8~10。以下是本發(fā)明主要元素的作用及其限定說明糖蜜5~15重量份糖蜜配入量<5將不足以有效覆蓋所有煤粉顆粒，起不到理想的粘結(jié)效果。糖蜜配入量>15，粘結(jié)能力則太強(qiáng)，將導(dǎo)致粘結(jié)劑成本升高。生石灰0.5-1.5重量份生石灰在本發(fā)明中的作用是與糖蜜中的水發(fā)生消化反應(yīng)，其從內(nèi)部放出的熱量均勻，可以縮短型煤生球養(yǎng)護(hù)周期。如〉1.5重量份，則可能因?yàn)樗趾头磻?yīng)時(shí)間的限制導(dǎo)致消化反應(yīng)不充分，影響型煤質(zhì)量。如<0.5重量份，則消化反應(yīng)放熱的效果變差，養(yǎng)護(hù)時(shí)間相應(yīng)延長。生石灰能起到常規(guī)意義上的硬化劑作用，但生石灰又是一種非常特殊的硬化劑，它的特殊之處在于當(dāng)生石灰與水充分接觸的條件下，生石灰會發(fā)生非常劇烈的消化反應(yīng)，放出的熱量非常大。在粉煤成型過程中，如果生石灰的量控制得好，放出的熱量會加快糖蜜的硬化，提高型煤強(qiáng)度。如果控制得不好，生石灰的消化反應(yīng)不能在成型前結(jié)束，而在成型后發(fā)生，則放出的熱量反而會使也壓好的型煤脹裂，破壞型煤的強(qiáng)度。如果全部采用生石灰作硬化劑在實(shí)際應(yīng)用中很難控制消化反應(yīng)進(jìn)行得恰到好處。本專利中將生石灰配入量控制在0.51.5，從硬化劑的數(shù)量角度來說是欠少的，但卻保證了消化反應(yīng)可以控制在成型前基本反應(yīng)完全，不足的硬化劑數(shù)量由其它反應(yīng)不是很劇烈的硬化劑替代，如消石灰。無機(jī)硬化劑1~4重量份無機(jī)硬化劑可以是消石灰，氧化鐵，石灰石，起到與糖蜜發(fā)生硬化反應(yīng)提高型煤強(qiáng)度的作用。因?yàn)樘敲墼诔叵聻橐簯B(tài)，不經(jīng)過硬化反應(yīng)型煤的強(qiáng)度難以提高。本發(fā)明還提供了一種該型煤的制備方法，具體步驟如下-準(zhǔn)備如下原料粉煤100重量份，外加糖蜜5~15重量份，外加生石灰0.51.5重量份，再外加無機(jī)硬化劑26重量份。將上述原料準(zhǔn)備好后，開始按如下步驟制備-(a)首先，將粉煤篩分，挑選出粉煤顆粒在3mm以下的粉煤100重(b)干燥該100重量份的粉煤，使粉煤水分<5%;(c)將上述粉煤與上述生石灰和無機(jī)硬化劑混合均勻；(d)將上述步驟產(chǎn)生的混合物再與糖蜜進(jìn)一步攪拌混合；(e)將(d)步驟產(chǎn)生的最終混合物送入成型機(jī)，輥壓成型，得到型煤生球；(e)型煤生球在常溫下存放2060分鐘即可使用。所述無機(jī)硬化劑是消石灰、氧化鐵、石灰石中的一種或幾種。外加糖蜜的重量份優(yōu)選為810。上述步驟中，篩選出3mm以下的粉煤作為本發(fā)明的原料，這樣的話，粉煤顆?？障毒头浅Ｐ。嬖谟诳障吨械乃挚梢院雎圆挥?jì)。此外，將粉煤干燥到水分<5%，這樣就基本去除掉粉煤表面水分。在粉煤成型前，原料條件保持相對穩(wěn)定，不會因?yàn)樗趾康牟▌?dòng)影響糖蜜、硬化劑配入量。這樣就避免了生石灰和粉煤中的水分發(fā)生消化反應(yīng)，而是發(fā)揮本發(fā)明中生石灰應(yīng)有的作用即和糖蜜中的水分發(fā)生作用。本發(fā)明提供的型煤，其優(yōu)點(diǎn)在于粉煤干燥，基本去除掉表面水分。在粉煤成型前，原料條件保持相對穩(wěn)定。表面水分基本去除以后，不會因?yàn)樗趾康牟▌?dòng)影響糖蜜、硬化劑配入量，導(dǎo)致型煤質(zhì)量受到影響，簡化了工藝控制和操作。配入生石灰的目的是與糖蜜中的水發(fā)生消化反應(yīng)，而不是為了去除粉煤的表面水分。與生石灰先與粉煤中的水分消化以后再與糖蜜混合的生產(chǎn)方法不同的是生石灰與糖蜜中的水發(fā)生消化反應(yīng)后，可以去除糖蜜中2~5%的水分，一方面提高了糖蜜的粘度，加強(qiáng)了糖蜜與粉煤顆粒之間的結(jié)合力，改善了型煤強(qiáng)度，另一方面消化反應(yīng)放出的熱量會加快糖蜜與無機(jī)硬化劑之間的硬化反應(yīng)速度，縮短生球的養(yǎng)護(hù)周期。無機(jī)硬化劑中不含P和S，這樣所生產(chǎn)的型煤，在鐵水冶煉時(shí)沒有額外的P和S帶入到鐵水中，提高了鐵水質(zhì)量。附閨說明圖1為本發(fā)明所涉及的制備型煤的工藝流程圖。具體實(shí)施例方式表1分別列出了本發(fā)明的實(shí)施例1~3的配比組成、制備好的型煤生球所需養(yǎng)護(hù)時(shí)間、生球的抗壓強(qiáng)度以及落下強(qiáng)度的綜合性能測試表。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例1取粉煤100重量份，外加糖蜜10重量份，外加生石灰1重量份，外加消石灰2重量份。將上述原料按照如下方法進(jìn)行制備如圖1所示，將粉煤篩分，挑選出粉煤顆粒在3mm以下的粉煤，取該粉煤100重量份；將上述經(jīng)篩選的粉煤進(jìn)行干燥，使其所含水分<5%;將上述配比的生石灰和消石灰與粉煤混合；然后再將此混合物與糖蜜進(jìn)行混合。此時(shí)，生石灰與糖蜜中的水發(fā)生消化反應(yīng)，去除糖蜜中2~5%的水分，消石灰則與糖蜜發(fā)生硬化反映，以提高型煤強(qiáng)度；將上述混合物進(jìn)行攪拌；最后送入成型機(jī)中輥壓成型，得到剛成型的型煤(或者稱為生球)，生球在封閉的貯倉內(nèi)常溫下存放20~60分鐘以后即可投入生產(chǎn)使用。對本發(fā)明的型煤進(jìn)行性能測試，衡量型煤的強(qiáng)度一般有兩個(gè)指標(biāo)一項(xiàng)指標(biāo)是抗壓強(qiáng)度，每次一個(gè)球，每組測50個(gè)球，最終取50個(gè)球的平均值；另一項(xiàng)指標(biāo)是落下強(qiáng)度，每組取2kg型煤從5米高處自由摔落到10mm厚鋼板上，共落下4次，然后篩分大于20mm和小于6mm顆粒的比例。由表1中數(shù)據(jù)可見，實(shí)施例1自然養(yǎng)護(hù)1小時(shí)后抗壓強(qiáng)度超過20kg/球，5米4次落下后+20mm的顆粒占81。/。，落下后產(chǎn)生的一6mm粉末僅占6%。實(shí)施結(jié)果表明型煤強(qiáng)度優(yōu)良。實(shí)施例2取粉煤100重量份，外加糖蜜5重量份，外加生石灰0.5重量份，外加消石灰1重量份。制備方法同實(shí)施例1。由表1得知，由于粘結(jié)劑和硬化劑的用量減少，煤粉顆粒之間依靠粘結(jié)劑產(chǎn)生的結(jié)合力下降，抗壓強(qiáng)度減小到9kg/球，落下后+20mm的顆粒減少到61%，一6mm的顆粒增加到28%。實(shí)施例3取粉煤100重量份，外加糖蜜15重量份，外加生石灰1.5重量份，外加消石灰3重量份。制備方法同實(shí)施例1。實(shí)驗(yàn)表明，煤粉顆粒之間依靠粘結(jié)劑生產(chǎn)的結(jié)合力增強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度增加到32kg/球，落下后+20mm的顆粒增加到92%，一6mm顆粒減少到4%。實(shí)施例4取粉煤100重量份，外加糖蜜8重量份，外加生石灰l重量份，外加消石灰2重量份。制備方法同實(shí)施例1。實(shí)驗(yàn)表明，煤粉顆粒之間依靠粘結(jié)劑生產(chǎn)的結(jié)合力增強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度增加到20kg/球，落下后+20mm的顆粒增加到78%，一6mm顆粒減少到8%。實(shí)施例5取粉煤100重量份，外加糖蜜9重量份，外加生石灰l重量份，外加消石灰2重量份。制備方法同實(shí)施例1。實(shí)驗(yàn)表明，煤粉顆粒之間依靠粘結(jié)劑生產(chǎn)的結(jié)合力增強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度增加到20kg/球，落下后+20mm的顆粒增加到80%，一6mm顆粒減少到7%。表2為對比例1~6的化學(xué)組分、抗壓強(qiáng)度和落下強(qiáng)度的綜合性能測試表。用來對比與最佳實(shí)施例的性能指標(biāo)。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>對比例1對比例1的配比同實(shí)施例1相同，不同之處在于將自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長到24小時(shí)，，對比結(jié)果表明存貯24小時(shí)以后型煤強(qiáng)度沒有太大的顯著變化。說明本發(fā)明所述的型煤無需靠長時(shí)間地常溫養(yǎng)護(hù)來增強(qiáng)其抗壓強(qiáng)度和落下強(qiáng)度。對比例2使用3重量份的生石灰，不再添加消石灰或其它無機(jī)硬化劑，其余條件與實(shí)施例l相同。對比結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)在1小時(shí)的自然養(yǎng)護(hù)周期內(nèi)，型煤的抗壓強(qiáng)度略低于實(shí)施例，落下強(qiáng)度與實(shí)施例l相當(dāng)。對比例3對比例3將自然養(yǎng)護(hù)周期延長到24小時(shí)，其余條件與對比例2完全相同。對比結(jié)果表明型煤的抗壓強(qiáng)度變化不明顯，但落下強(qiáng)度明顯變差，主要原因是成型時(shí)仍有一定量的殘留生石灰，這部分生石灰與空氣中的水分會繼續(xù)發(fā)生消化反應(yīng)，一定時(shí)間之后會引起型煤強(qiáng)度變差。本對比例說明如全部使用生石灰很難控制消化反應(yīng)進(jìn)行的完全程度，因?yàn)橄磻?yīng)需要一定的反應(yīng)時(shí)間以及生石灰與水的接觸條件。一旦生石灰在成型前不能完全消化，未消化的生石灰壓成球后再發(fā)生消化反應(yīng)就會引起型煤強(qiáng)度差。對比例4對比例4成分中不含生石灰，只使用占總混合物3%重量份的消石灰作為硬化劑，其余條件與實(shí)施例1相同。對比結(jié)果表明自然養(yǎng)護(hù)1小時(shí)后型煤的強(qiáng)度較差，尤其是落下后產(chǎn)生的粉末較多。說明只有硬化劑而沒有添加生石灰，在養(yǎng)護(hù)時(shí)間較短的情況下，型煤的強(qiáng)度較差。對比例5將自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長到24小時(shí)，其余條件與對比例4相同，可以發(fā)現(xiàn)型煤的強(qiáng)度明顯改善。說明僅使用消石灰，型煤需要經(jīng)過一定的養(yǎng)護(hù)周期才能提高強(qiáng)度。對比例6糖蜜的加入量減少到5%，同時(shí)只加0.5%的生石灰，與實(shí)施例2相比存在硬化劑數(shù)量不足的問題，抗壓強(qiáng)度只有6kg/球，落下后+20mm的顆粒僅有52%，落下后一6mm顆粒高達(dá)3"/c。權(quán)利要求1.一種型煤，其特征在于，其組分重量百分比為粉煤100；糖蜜+5～15；生石灰+0.5～1.5；無機(jī)硬化劑+1～4。2.如權(quán)利要求1所述的型煤，其特征在于所述的無機(jī)硬化劑是消石灰、氧化鐵、石灰石中的一種或幾種。3.如權(quán)利要求l所述的型煤，其特征在于粉煤中的水分<5%。4.如權(quán)利要求1所述的型煤，其特征在于，所述的糖蜜的重量百分比為+8~10。5.如權(quán)利要求l所述的型煤的制備方法，包括下列步驟-(a)將粉煤篩分到3mm以下；(b)干燥粉煤，使粉煤水分<5%;(c)將上述粉煤與生石灰和無機(jī)硬化劑混合均勻；(d)將上述混合物再與糖蜜進(jìn)一步攪拌混合；(e)將上述步驟(d)所形成的混合物送入成型機(jī)，輥壓成型，得到生球。(f)生球在常溫下存放2060分鐘，形成型煤。6.如權(quán)利要求5所述的型煤的制備方法，其特征在于所述的步驟(e)所形成的混合物的組分重量百分比為粉煤100;糖蜜+515;生石灰+0.5-1.5;無機(jī)硬化劑+14。7.如權(quán)利要求5或6所述的型煤的制備方法，其特征在于所述的無機(jī)硬化劑是消石灰、氧化鐵、石灰石中的一種或幾種。8.如權(quán)利要求5所述的型煤的制備方法，其特征在于粉煤中的水分<5%。9.如權(quán)利要求5所述的型煤的制備方法，其特征在于所述的糖蜜的組分重量百分比為+810。全文摘要本發(fā)明提供一種型煤，其組分重量百分比為粉煤100；糖蜜+5～15；生石灰+0.5～1.5；無機(jī)硬化劑+1～4。所述的無機(jī)硬化劑是消石灰、氧化鐵、石灰石中的一種或幾種。另外，本發(fā)明還提供了一種該型煤的制備方法，包括下列步驟將粉煤篩分到3mm以下；干燥粉煤，使粉煤水分＜5％；將上述粉煤與生石灰和無機(jī)硬化劑混合均勻；將上述混合物再與糖蜜進(jìn)一步攪拌混合；將上述步驟所形成的混合物送入成型機(jī)，輥壓成型，得到生球。生球在常溫下存放20～60分鐘，形成型煤生球。該型煤由于加入了生石灰與糖蜜中的水分發(fā)生反應(yīng)釋放熱量來干燥型煤生球，使型煤生球無需長時(shí)間進(jìn)行常溫養(yǎng)護(hù)即可使用。文檔編號C10L5/04GK101191088SQ20061011855公開日2008年6月4日申請日期2006年11月21日優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日發(fā)明者周渝生,青張,沈紅標(biāo),田廣亞,石洪志,暉錢,顧德仁申請人:寶山鋼鐵股份有限公司