申請日2013.08.20
公開(公告)日2015.09.02
IPC分類號C10L5/06; C10L5/04
摘要
本發明提供了一種利用污泥制備的型煤，其包括粉煤灰、煤粉和污泥，所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比為3:1:2。所述型煤的制備工藝如下，將褐煤提質工藝的粉煤灰、煤粉和含水量為40-55wt%的污泥相混合得到預混料;向上述預混料中加入含水量為40-55wt%的污泥并混合均勻得到終混料;將上述終混料沖壓成型即可。該種型煤的強度大，熱值高，可作為理想的工業或民用燃料使用。
權利要求書
1.一種利用污泥制備的型煤，其原料包括，
粉煤灰、煤粉和污泥，所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比為3:1:2，所述粉煤灰 為褐煤提質工藝得到的粉煤灰;
所述型煤的制備工藝，包括以下步驟：
(1)將褐煤提質工藝的粉煤灰、煤粉和污泥相混合得到預混料;
(2)向上述預混料中加入污泥并混合均勻得到終混料;
(3)將上述終混料沖壓成型即可。
2.根據權利要求1所述的型煤，其特征在于，所述污泥的含水量為40-55wt%。
3.根據權利要求1或2所述的型煤，其特征在于，所述污泥為城市污泥。
4.根據權利要求3所述的型煤，其特征在于，所述煤粉的粒度為0-2mm。
5.根據權利要求4所述的型煤，其特征在于，所述煤粉為褐煤煤粉。
6.根據權利要求4或5所述的型煤，其特征在于，所述煤粉的含水量為30wt%。
7.根據權利要求6所述的型煤，其特征在于，步驟(1)中，所述粉煤灰、煤粉 和污泥的重量比為3:1:1。
8.根據權利要求6所述的型煤，其特征在于，步驟(2)中，所述污泥的重量為 所述預混料重量的20%。
9.根據權利要求1、2、4、5、7或8所述的型煤，其特征在于，所述沖壓成型的 壓力為3-8MPa。
10.根據權利要求9所述的型煤，其特征在于，所述沖壓成型的時間為5-10s。
說明書
一種利用污泥制備的型煤及其制備工藝
技術領域
本發明具體涉及一種利用污泥制備的型煤及其制備工藝，屬于型煤技術領域。
背景技術
褐煤屬產熱效率低的煤種，其水分含量高、熱值低、易風化和自燃;為了提高褐煤的產熱 效率，一般需要在使用前對褐煤進行提質加工。
褐煤的提質加工主要是對褐煤進行直接或間接干燥，使之內部的游離水脫除、同時也對 褐煤內部的組成和結構進行調整的過程。由于褐煤容易風化崩解成褐煤粉末，因此褐煤粉末 在提質后會轉變成大量粉煤灰。
粉煤灰是一種顆粒混合物，主要由未燃炭顆粒和不燃物顆粒組成。粉煤灰具有粒度小、 密度低、粘附性小和比表面積大的性質，對粉煤灰的處理一般需要通過收集器收集后堆放在 煤場，但是這樣不僅占據大量空間，而且粉煤灰造成的揚塵容易污染環境。
型煤是采用適當的工藝和設備、用煤料顆粒加工成的具有一定形狀、尺寸和理化性能的 燃料，具有粒度均勻、孔隙率大、反應活性高的優點。為了解決粉煤灰大量堆放造成的問題， 有研究者提出利用粉煤灰制備型煤，如中國專利文獻CN101831335A公開了一種安全環保型 煤的制備工藝，其包括：1)稱取50-65wt%的廢焦粉和2-5wt%的礦渣混合粉碎磨細;2)稱 取10-20wt%的粉煤灰、5-10wt%的無煙煤、2-5wt%的高熱值廢渣、5-9wt%的復合固化劑混合， 并將粉碎磨細的廢焦粉和礦渣加入上述混合物中混合均勻;3)稱取10-14wt%的水加入上述 混合均勻的混合料后陳化3-4h;4)將陳化后的混合料在成型機上成型即可制得安全環保型煤。 上述技術將粉煤灰轉變為型煤燃料，有效利用了粉煤灰，避免了粉煤灰大量堆放和環境污染 的問題;但是，上述型煤中粉煤灰的含量很少，無法及時有效地利用褐煤提質工藝產生的大 量粉煤灰。
為了解決上述技術問題，中國專利文獻CN1190117A公開了一種高效節能衛生煤，其包 括25-40wt%的原煤、50-55wt%的粉煤灰、7-17wt%的黃土、2wt%的鐵爐渣、0.3wt%的磷鐵、 0.3wt%的云母石、0.15wt%的氧化鐵、0.15wt%的鋁礬土以及0.1wt%的高錳酸鉀。又如，中國 專利文獻CN1061427A公開了一種防水型煤，其含有82-97wt%的粉煤灰和3-8wt%的水泥。 上述型煤中的粉煤灰含量很高，可以及時有效的利用褐煤提質工藝產生的大量粉煤灰，但是 由于粉煤灰顆粒粘附性小、可塑性差的性質，因此上述含有大量粉煤灰的型煤強度低、易粉 碎，不便于運輸和使用;而且由于粉煤灰含有許多不燃物顆粒，制成的型煤熱值低，市場價 值低，不利于推廣應用。
污泥是污水處理過程中產生的副產物，其中含有大量有機物、一定纖維素和微生物，一 般認為污泥不具有利用價值，因此通常被丟棄掉。有研究者采用粉煤灰為添加劑制備出以污 泥為主要組分的型煤，如中國專利文獻CN102517115A公開了一種利用污泥制燃煤的方法， 其包括：1)將污泥進行脫水處理;2)向脫水后的污泥中加入助燃劑和穩定劑進行混合，其 中所述助燃劑為煤粉，其添加量為脫水后污泥重量的20-30%;所述穩定劑為粉煤灰，其添加 量為脫水后污泥重量的8-15%;3)將混料后的污泥混合均勻;4)將混合均勻的物料進行成 型制作，之后進行干燥處理。
上述技術通過向污泥中添加煤粉和粉煤灰制作型煤使污泥得到了有效利用，既環保又經 濟;但是，粉煤灰作為穩定劑少量加入僅僅是為了降低污泥含水量，使污泥達到一定的固化 效果，從而提高污泥的可燃性，而粉煤灰本身在制作型煤的整個過程中并沒有發生變化，加 入的粉煤灰并不能提高污泥的燃燒熱值，因而導致型煤的燃燒熱值較低。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是現有技術中含有大量粉煤灰的型煤強度低和熱值低的問 題;進而提出一種可用大量粉煤灰原料制造的高強度、高熱值型煤。
本發明同時所要解決的另一技術問題是現有技術中將粉煤灰作為穩定劑少量添加到污泥 中制作型煤，粉煤灰只起到吸附水的作用，對污泥熱值的提高沒有發揮作用，導致型煤的燃 燒熱值很低，進而提出一種燃燒熱值高的型煤。
為解決上述技術問題，本發明提供了一種利用污泥制備的型煤，其原料包括，粉煤灰、 煤粉和污泥，所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比為3:1:2。
所述污泥的含水量為40-55wt%。
所述污泥為城市污泥。
所述粉煤灰為褐煤提質工藝得到的粉煤灰。
所述煤粉的粒度為0-2mm。
所述煤粉為褐煤煤粉。
所述煤粉的含水量為30wt%。
本發明同時還公開了上述型煤的制備工藝，包括以下步驟：
(1)將褐煤提質工藝的粉煤灰、煤粉和污泥相混合得到預混料;
(2)向上述預混料中加入污泥并混合均勻得到終混料;
(3)將上述終混料沖壓成型即可。
步驟(1)中，所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比為3:1:1。
步驟(2)中，所述污泥的重量為所述預混料重量的20%。
所述沖壓成型的壓力為3-8MPa。
所述沖壓成型的時間為5-10s。
本發明與現有技術方案相比具有以下有益效果：
(1)本發明所述利用污泥制備的型煤，其原料包括，粉煤灰、煤粉和污泥，所述粉煤灰、 煤粉和污泥的重量比為3:1:2。
控制所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比為3:1:2，褐煤提質工藝的粉煤灰含碳量高，具有 疏松多孔的結構，污泥中含有大量有機物，并且顆粒細小、呈膠狀，煤粉為成型物提供了骨 料;混合制作型煤時，污泥能夠進入粉煤灰的孔道中，并且在進入孔道后，污泥中的有機質 和粉煤灰中的碳質形成易燃成分，從而提高了粉煤灰的熱值，得到成型性好、熱值高的型煤; 避免了現有技術中粉煤灰作為穩定劑少量添加到污泥中制作型煤時，僅僅起到吸附水的作用， 對污泥熱值的提高沒有發揮作用，導致型煤的燃燒熱值低的問題;并且，污泥的膠狀特性使 型煤的各部分緊密的粘合在一起，能夠得到高強度的型煤，避免了現有技術中含有粉煤灰的 型煤強度低和易粉碎的缺點。
(2)本發明所述的利用污泥制備型煤的工藝,將褐煤提質工藝的粉煤灰、煤粉和污泥相 混合得到預混料;向上述預混料中加入污泥并混合均勻得到終混料;將上述終混料沖壓成型 即可得到型煤。通過分步添加污泥混合的過程，使所述粉煤灰、煤粉和污泥之間混合更加充 分，并且在沖壓作用下，所述粉煤灰中的碳質和污泥中的有機質可形成易燃成分，提高了型 煤的熱值;同時，在污泥的粘結作用下，通過沖壓能夠使型煤的強度更高。進一步，步驟(1) 中所述粉煤灰、煤粉和污泥的重量比為3:1:1，步驟(2)中所述污泥的重量為步驟(1)中所 述預混料重量的20%，通過進一步控制所述粉煤灰、煤粉和污泥之間的配比，在沖壓作用下 所述粉煤灰的碳質和污泥中的有機質形成的易燃成分最多，進一步提高了型煤的熱值。
(3)本發明所述的利用污泥制備型煤的工藝，成型時采用沖壓成型技術，通過控制所述 沖壓成型的壓力為3-8MPa，所述沖壓成型的時間為5-10s，通過沖壓成型，不但能夠提高型 煤的強度，還能夠進一步提高型煤中易燃成分的含量，提高型煤的熱值，而且采用沖壓設備 生產型煤實現了生產規模的擴大。
(4)本發明所述的利用污泥制備型煤的工藝，所述粉煤灰為褐煤提質工藝中得到的粉煤 灰。由于褐煤提質工藝中收集的粉煤灰的溫度一般在100-150℃，所以將其直接與粉煤灰、煤 粉混合形成的型煤不需要額外的干燥過程。進一步，所述煤粉可以為褐煤煤粉，所述褐煤煤 粉的含水量一般在30wt%左右，由于在制備型煤的過程中使用了上述褐煤提質工藝中直接收 集的粉煤灰，所以含有少量水的褐煤煤粉可以直接使用，不必進行干燥。綜上所述，本發明 所述的利用污泥制備型煤的工藝簡化了生產過程，提高了生產效率。
具體實施方式
實施例1
(1)將120t褐煤提質得到的粉煤灰、40t粒徑為0.5mm以及含水量為5wt%的無煙煤煤粉和 40t含水量為40wt%的污泥混合均勻得到預混料;
(2)以預混料的質量計，向上述預混料中加入40t含水量為40wt%的污泥混合均勻得終混料;
(3)將上述終混料在3Mpa的沖壓壓力下沖壓5s，得到型煤A。
實施例2
(1)將120t褐煤提質得到的粉煤灰、40t粒徑為1mm以及含水量為6.3wt%的煙煤煤粉和40t 含水量為45wt%的污泥放入混合機中混合均勻得到預混料;
(2)以預混料的質量計，向上述預混料中加入40t含水量為40wt%的污泥在混合機中混合均 勻得終混料;
(3)將上述終混料加入到沖壓成型機中成型即得到型煤B，成型條件為：壓力為5Mpa，時 間為8s。
實施例3
(1)將120t褐煤提質得到的粉煤灰、40t粒徑為1.5mm以及含水量為30wt%的褐煤煤粉和 40t含水量為50wt%的污泥放入混合機中混合均勻得到預混料;
(2)以預混料的質量計，向上述預混料中加入40t含水量為55wt%的污泥在混合機中混合均 勻得終混料;
(3)將上述終混料加入到沖壓成型機中成型即得到型煤C，成型條件為：壓力為6Mpa，時 間為10s。
實施例4
(1)將120t褐煤提質得到的粉煤灰、40t粒徑為2mm以及含水量為40wt%的褐煤煤粉和40t 含水量為55wt%的污泥放入混合機中混合均勻得到預混料;
(2)以預混料的質量計，向上述預混料中加入40t含水量為50wt%的污泥在混合機中混合均 勻得終混料;
(3)將上述終混料加入到沖壓成型機中成型即得到型煤D，成型條件為：壓力為8Mpa，時 間為6s。
