本發明涉及煤化工技術領域，具體公開了一種焦油渣為基礎粘合劑的粉煤成型干餾方法。
背景技術：
蘭炭(半焦)是以30～80mm的侏羅紀不粘、弱粘塊煤為原料，采用中低溫熱解所得的一種高固定碳可燃固體物質，其具有“三高四低”的特點，是新一代清潔環保燃料。生產蘭炭的同時副產煤焦油和焦爐煤氣。然而，作為全國蘭炭產業的發源地和主產區，經過多年發展，蘭炭產業雖然已經成為榆林市最大的煤化工產業和重要的地方經濟支柱，但隨著機械化程度的不斷提高，采煤方式由炮采向綜采的轉變，蘭炭產業原料塊煤嚴重不足，由原來的30％逐漸減少到不足10％。而在粉煤干餾方面，目前榆林市內正在中試的有榆神錦華能源科技有限公司與長安大學共同開發的外熱式回轉爐、神木天元化工公司開發的外熱式回轉爐等幾項試驗示范項目，但對粉煤熱解中普遍存在的氣固分離、焦粉粘結、回轉設備密封等問題尚未發現合適的解決方法。此外，煤焦油作為產業的主產品，干餾過程的出油率也不足7％。焦油渣作為一種固體廢棄物，其中夾帶的粉煤、蘭炭粉末等顆粒混雜，導致煤焦油回收率較低，大大降低了煤焦油的潛在價值。
技術實現要素：
本發明的目的在于克服現有的缺陷，提供一種焦油渣為基礎粘合劑的粉煤成型干餾方法，該方法使得粉煤得到高效利用，提高出油率，同時使得焦油渣得到有效處理，避免污染環境。
為了實現以上目的，本發明通過包括以下技術方案實現的：一種以焦油渣為基礎粘合劑的粉煤成型干餾方法，包括以下步驟：
1)取焦油渣、無機鎂鹽、玉米面、粉煤和水，攪拌混合均勻，獲得混合物；
2)將所述混合物在8～20MPa加壓成型得到型煤，自然晾干；
3)將所述型煤在550～750℃進行干餾得到型蘭炭、煤焦油和煤氣，冷卻所述煤焦油產生焦油渣可被所述步驟1)循環利用。
優選地，在所述步驟1)具體包括以下過程：首先將所述焦油渣、所述玉米面和所述水在80～100℃混合均勻，然后加入所述無機鎂鹽和所述粉煤，混合均勻，獲得混合物。
優選地，在所述步驟1)中，所述焦油渣與所述粉煤的重量比例為(5～10)：(75～85)；所述無機鎂鹽與所述粉煤的重量比例為(2～5)：(75～85)；所述玉米面與所述粉煤的重量比例為(2～5)：(75～85)；所述水與所述粉煤的重量比例為(2～5)：(75～85)。
優選地，在所述步驟1)中，所述粉煤為低變質長焰煤、弱粘煤及不黏煤中的一種或者多種。
優選地，在所述步驟1)中，所述粉煤由粒徑小于1mm的粉煤和粒徑1-3mm的粉煤復配而成，所述粒徑小于1mm的粉煤與所述粒徑1-3mm的粉煤的重量比例為(55～65)：(15～25)。
優選地，在所述步驟1)中，所述無機鎂鹽包括碳酸鎂、氯化鎂、硝酸鎂、硫酸鎂和磷酸鎂中的一種或者多種。
優選地，在所述步驟2)中，所述自然晾干的時間為24～36h。
優選地，在所述步驟3)中，所述干餾的時間為2～4h。
綜上所述，本發明提供一種焦油渣為基礎粘合劑的粉煤成型干餾方法，本發明的有益效果：
本發明將焦油渣與無機鎂鹽、聚鐵類化合物、玉米面、水復配而成作為復合粘合劑，然后將大量粉煤成型、中低溫干餾，從而生產蘭炭、煤焦油、煤氣，解決了當地蘭炭生產原料不足的問題，同時也緩解了煤資源緊缺的局面；使用一定量的焦油渣為基礎粘合劑，不僅解決了當地蘭炭生成工藝中產生的焦油渣無法有效處理且利用價值低的問題，同時也提高了煤焦油的出油率和型煤、型蘭炭的穩定性，使型煤、型蘭炭機械強度高、發熱量大、出油率高、低硫低灰；復合粘合劑中配入的玉米面依據“相似相溶”原理，對焦油渣起分散作用，使型煤粘合的更結實，同時避免了“團聚”的焦油渣在中低溫干餾過程中“熔脹”，引發型煤產生大量裂縫、破碎；無機鎂鹽對干餾后型蘭炭起骨架作用；成型過程中選用粒徑1mm以下的粉煤與粒徑1～3mm的粉煤復配，類似于沙子與水泥制混凝土，大小顆粒制備的混凝土強度高。
本發明以焦油渣、無機鎂鹽、玉米面、聚鐵化合物、水等為原料，原料廉價易得，具有粘結性能好、穩定性強、來源廣等優點，適合型煤技術的推廣與發展。
具體實施方式
下面結合實施例進一步闡述本發明。應理解，實施例僅用于說明本發明，而非限制本發明的范圍。
原煤樣的工業分析結果如表1所示。
表1原煤樣的工業分析結果
表中：Mt為全水分，Aad為空氣干燥基灰分，FCad為空氣干燥基固定碳，Vad為空氣干燥基揮發分。
表2中為實施例1～7中各原料組分的配比，表中各原料組分的含量為重量份。
表2實施例1～7中各原料組分的重量配比
實施例1-7中所用原料為陜西有色榆林煤業有限公司杭來灣煤礦所產的粉煤和神木四海煤化工有限公司蘭炭裝置生產得到的焦油渣。
實施例1
取5kg的焦油渣，2kg的氯化鎂，3kg的玉米面，60kg的粒徑1mm以下的粉煤，25kg的1～3mm的粉煤，5kg的水攪拌混合均勻，在15MPa加壓成型得到型煤，自然晾干28h后，在750℃干餾2h，獲得型蘭炭、煤焦油和煤氣。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表3所示。
表3實施例1獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結果
表中：Qgr,d為干基高位發熱量。
從表3可以看出，實施例1干餾后蘭炭強度、煤焦油的出油率、煤氣熱值得到大幅度提高，并且得到的空氣干燥基灰分、空氣干燥基揮發分在一定范圍內，避免了燃燒后帶來的污染，達到潔凈蘭炭要求。
實施例2
取10kg的焦油渣，3kg的碳酸鎂，5kg的玉米面，65kg的粒徑1mm以下的粉煤，15kg的1～3mm的粉煤，2kg的水攪拌混合均勻，在20MPa加壓成型得到型煤，自然晾干24h后，在550℃干餾4h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表3所示。
表4實施例2獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結果
表中：Qgr,d為干基高位發熱量。
從表4可以看出，實施例2干餾后蘭炭強度、煤焦油的出油率、煤氣熱值得到大幅度提高，并且得到的空氣干燥基灰分、空氣干燥基揮發分在一定范圍內，避免了燃燒后帶來的污染，達到潔凈蘭炭要求。
實施例3
取8kg的焦油渣，5kg的硫酸鎂，2kg的玉米面，55kg的粒徑1mm以下的粉煤，25kg的1～3mm的粉煤，5kg的水攪拌混合均勻，在8MPa加壓成型得到型煤，自然晾干36h后，在650℃干餾4h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表4所示。
表5實施例3獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結果
表中：Qgr,d為干基高位發熱量。
從表5可以看出，實施例1干餾后蘭炭強度、煤焦油的出油率、煤氣熱值得到大幅度提高，并且得到的空氣干燥基灰分、空氣干燥基揮發分在一定范圍內，避免了燃燒后帶來的污染，達到潔凈蘭炭要求。
實施例4
取10kg的焦油渣，5kg的磷酸鎂，63kg的粒徑1mm以下的粉煤，20kg的1～3mm的粉煤，2kg的水攪拌混合均勻，在20MPa加壓成型得到型煤，自然晾干36h后，在750℃干餾3h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表5所示。
表6實施例4獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結果
表中：Qgr,d為干基高位發熱量。
實施例4中，型煤強度不能達到標準，在干餾過程中由于擠壓而發生變形、破碎，導致干餾后只能得到蘭炭面，無法滿足中低溫干餾生產工藝要求，因此測試蘭炭的工業分析、煤焦油的出油率、煤氣主要成分、熱值等沒有實際意義。
實施例5
取10kg的焦油渣，3kg的玉米面，60kg的粒徑1mm以下的粉煤，25kg的1～3mm的粉煤，2kg的水攪拌混合均勻，在15MPa加壓成型得到型煤，自然晾干30h后，在750℃干餾2h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表6所示。
表7實施例5獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結果
表中：Qgr,d為干基高位發熱量。
實施例5中，型煤強度雖然能達到干餾所需塊煤要求，但在實施過程中得到的型蘭炭，實驗室單塊干餾時只有形狀，稍加受力變成一堆蘭炭面，無法從干餾爐中取出，實際生產中，當干餾溫度達到250℃后，型煤因擠壓直接破碎，導致干餾后只能得到蘭炭面，無法滿足中低溫干餾生產工藝要求，因此測試蘭炭的工業分析、煤焦油的出油率、煤氣主要成分、熱值等沒有實際意義。
實施例6
取15kg的焦油渣，8kg的磷酸鎂，2kg的玉米面，55kg的粒徑1mm以下的粉煤，17kg的1～3mm的粉煤，3kg的水攪拌混合均勻，在10MPa加壓成型得到型煤，自然晾干24h后，在650℃干餾4h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表7所示。
表8實施例6獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結果
實施例6中，雖然干餾后型蘭炭強度、煤焦油出油率、煤氣熱值與前面實施例1-3相比均有大幅提高，但得到的型蘭炭空氣干燥基灰分、空氣干燥基揮發分均太高，燃燒后帶來的污染嚴重且熱值太低，無法達到潔凈蘭炭要求。
實施例7
取8kg的焦油渣，4kg的氯化鎂，2kg的玉米面，43kg的粒徑1mm以下的粉煤，40kg的1～3mm的粉煤，3kg的水攪拌混合均勻，在10MPa加壓成型得到型煤，自然晾干30h后，在750℃干餾2h。型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析如表8所示。
表9實施例7獲得的型煤以及型煤干餾后得到的型蘭炭、煤焦油、煤氣性能分析結果
實施例7的型煤在實驗室單塊干餾時只有形狀，稍加受力變成一堆蘭炭面，無法從干餾爐中取出，實際生產中，當干餾溫度達到380℃后，型煤因擠壓也會直接破碎，導致干餾后只能得到蘭炭面，無法滿足中低溫干餾生產工藝要求。
綜上，本發明采用將焦油渣與無機鎂鹽、玉米面、水復配而成作為復合粘合劑，然后將大量粉煤成型、中低溫干餾，從而生產蘭炭、煤焦油、煤氣，解決了當地蘭炭生產原料不足的問題，同時也緩解了煤資源緊缺的局面；使用焦油渣為基礎粘合劑，不僅解決了當地蘭炭生成工藝中產生的焦油渣無法有效處理且利用價值低的問題，同時也提高了煤焦油的出油率和型煤、型蘭炭的穩定性，使型煤、型蘭炭機械強度高、發熱量大、出油率高、低硫低灰。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例，并非對本發明任何形式上和實質上的限制，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明方法的前提下，還將可以做出若干改進和補充，這些改進和補充也應視為本發明的保護范圍。凡熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，當可利用以上所揭示的技術內容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發明的等效實施例；同時，凡依據本發明的實質技術對上述實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變，均仍屬于本發明的技術方案的范圍內。