[发明专利]一种多段球磨制备超细煤粉的方法

说明书

本发明公开了一种多段球磨制备超细煤粉的方法，包括如下步骤：(1)将原煤破碎后于保护性气氛中焙烧后得到固定碳含量提高的粗煤粉；(2)控制磨球级配为10mm球、8mm球和5mm球的数量比为1:1‑3:1‑6，将粗煤粉经一段粗磨得到细煤粉；(3)向所得细煤粉中加入分散剂，经超声分散后，控制磨球级配为3mm球、2mm球和1mm球的数量比为1:1‑3:1‑6，进行二段细磨后干燥即得超细煤粉。本发明可以得到煤粉粒径D50＜1μm、D90＜2μm且分布均匀、分布区间窄、分散性良好的超细煤粉，制备工艺简单，对设备要求不高，能耗低，产量大，生产周期短，适合产业化应用。

技术领域

本发明涉及一种多段球磨制备超细煤粉的方法，属于新型炭材料制备的技术领域。

技术背景

我国拥有丰富的煤炭资源，但是目前煤炭主要还是作为一次能源以及煤炭的转化，综合利用率低，产品的附加值也比较低。煤是一种天然的有机矿物岩石，具有以芳香结构单元为主的大分子结构，其分子中富含羟基和羧基等含氧官能团。超细煤粉的制备及性质研究，将为煤的功能化高附加值利用，研究开发新型煤基功能材料和工程材料提供基础。

目前的煤超细粉碎工艺主要是机械粉碎，如球磨、高速机械冲击式磨机、气流磨、振动磨、胶体磨等，普通的球磨工艺可以得到粒径10-50μm的超细煤粉颗粒，但是要进行煤的的功能化高附加值利用，研究开发新型煤基功能材料和工程材料还远远不够。

普通的干法球磨工艺存在球磨时间长，球磨过程温度高，容易损坏设备，粉料易燃易爆炸，存在安全隐患的缺点，并且球磨一段时间后，得到的粉体粒径较小，比表面积大，容易团聚，达到球磨粉碎工艺的极限。因此发明者提出了一种多段球磨的工艺，采用干法粗磨+湿法细磨的方法，大大缩短了球磨时间，并且避免了温度升高容易损坏设备，超细粉体易燃易爆炸的缺点。

专利CN109046722A公开了一种超细煤粉的制备方法，主要步骤是粗碎、细碎、加水球磨，通过控制球磨机的工艺参数，获得了粗颗粒含量比较低的超细粉，但是其破碎过程未加入分散剂，其获得的超细煤粉粒径分布不均匀，粒径从10μm至200μm不止，必须要通过分选分级才能获得较细粒度的煤粉颗粒，工艺流程比较长，不适于产业化推广应用。

发明内容

针对现有超细煤粉制备工艺复杂、制得的煤粉粒径分布宽且偏大、长时间干法球磨制备超细煤粉过程中易燃易爆炸等缺陷，本发明的目的是在于提供一种多段球磨制备超细煤粉的方法，可以得到煤粉粒径D50＜1μm、D90＜2μm且分布均匀、分布区间窄、分散性良好的超细煤粉，制备工艺简单，对设备要求不高，能耗低，产量大，生产周期短，适合产业化应用。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种多段球磨制备超细煤粉的方法，包括如下步骤：

(1)将原煤破碎后于保护性气氛中焙烧后得到固定碳含量提高的粗煤粉；

(2)控制磨球级配为10mm球、8mm球和5mm球的数量比为1:1-3:1-6，将粗煤粉经一段粗磨得到细煤粉；

(3)向所得细煤粉中加入分散剂，经超声分散后，控制磨球级配为3mm球、2mm球和1mm球的数量比为1:1-3:1-6，进行二段细磨后干燥即得超细煤粉。

优选的，步骤(1)中，所述原煤为低灰无烟煤，固定碳含量为80％～86％，原煤破碎至-200目。

优选的，步骤(1)中，所述保护性气氛为氮气、氦气、氩气中的至少一种。

优选的，步骤(1)中，所述焙烧温度为400-800℃，时间为2-8h。

优选的，步骤(2)和步骤(3)中，所述磨球为不锈钢、硬质合金、聚氨酯、氧化锆、玛瑙中的至少一种，球磨时的球料质量比为5-20:1，球磨转速为200-500r/min，球磨时间为4-12h。