[发明专利]添加有工业废渣的石灰碳化煤球

说明书

本发明是关于石灰碳化煤球的原料配方。该配方煤球特别适合于小型合成氨厂作气化煤使用。

石灰碳化球为满足作气化煤高温操作需要煤球灰熔点较高，以求获得较高的产气量，因此要求煤球的灰熔点达到1280℃（甚至1300℃）以上。但大多数原煤的灰熔点均低于1300℃。石灰碳化煤球是以石灰作粘结剂，当石灰与原煤掺合高温反应，其中的氧化钙（或氧化镁）就与原煤中的氧化硅、氧化铁、氧化铝等杂质化合生成低熔点的化合物，随着石灰量的加大，这些低熔点的化合物也随之增加，以至煤球的灰熔点也随之下降。当灰熔点降低至一个低谷点时，再继续加入石灰时，煤球的灰熔点随石灰量的加大而逐渐回升。要使煤球灰熔点达到1280℃以上石灰加入量要达到25%左右，有些煤种甚至达30%。这样虽然提高了煤球灰熔点，提高了煤气发生炉气化水平，但石灰量的增加，其成本也加大，近年来石灰价格的猛增，使石灰碳化煤球的成本提高至25～30元/吨，最终使化肥的成本也升高。

因此，本发明目的在于设计出一种新的石灰碳化煤球的原料配方，并加入一些工业废渣以替代石灰，实现降低石灰用量、废物利用及降低成本之目的。

根据发明人研究发现：用石灰作人造块煤的粘结剂时，石灰在石灰碳化煤球可起到以下四种作用：①在生球成型时，在煤粒间起到粘结作用，使生球具有一定的强度;②石灰经过碳酸化处理后，大部份转化成碳酸钙，在煤粒之间起网络骨架作用，使碳化后的煤球强度提高以适应气化的需要。而碳酸钙在850℃左右才开始分解，这样碳化煤球就有更高的热强度;③经碳化后的石灰碳化煤球有较大的气孔率，并且石灰与碳酸钙可对气化反应起催化作用;④在原煤中加大石灰的量有提高人造块煤的灰熔点的作用。

但是在上述四种作用中并非加大石灰量都可以增强相应的作用，其中：就煤球的冷热强度而言并非一定与石灰加入量成正比。这是由于受到碳酸化的工艺条件及时间的限制，当石灰加入量超过20%时的碳酸化强度一般反而低于石灰加入量为15%时的碳酸化强度。因此就煤球的冷热强度来说石灰加入量以15～20%为宜;就气化反应起催化作用来说石灰加入量当10～20%时就已很显著;就生球成型时，在煤粒间起粘结作用来说，石灰加入量以5～15%就已足够了;就提高煤球灰熔点而言，起决定作用的还是石灰中的总钙量（或总镁量）。

故此，本发明的技术解决方案是在保持煤球机械强度、催化作用（性能）的基础上降低石灰的用量，并选用加入一些含低硅高钙（或高镁）的工业废渣以保证煤球有足够的灰熔点。其具体的原料配方为（重量%）：

石灰用量为10～20%，工业废渣用量为2～15%，原煤（无烟煤）用量为70～85%。所述的工业废渣采用如下任何一种：碳酸法糖厂的滤泥（主要含碳酸钙）及糖蜜，各种制碱厂的氨母泥（主要含碳酸钙、氯化钙有相应的镁盐），造纸厂的苛化泥（主要含碳酸钙及少量的氢氧化钙）及黑液，盐泥，石灰碳化煤球废渣。

在上述配方中造纸厂废黑液或糖厂废糖蜜用量为0.1～2%。

按照本发明技术解决方案制出的石灰碳化煤球，经实用结果表明，其机构强度及催化性能均能满足要求。煤球的灰熔点不因石灰量的减少而降低，达到国家化工部要求煤球灰熔点为1250℃以上的标准，完全满足气化的要求。由于采用了工业废渣添加代替石灰，节约了石灰达20～50%，还使糖厂、制碱厂、造纸厂及盐场等排出的大量难以利用的工业废物得到利用，变废为宝，减少了环境污染，提高了经济效益。

本发明实施例如下：

实例1：取糖厂滤泥6份加入78份的粉煤和16份石灰混匀。再取混匀后的混合物制成煤球，进行碳化处理15小时后取出，测其冷强度为4.5Mpa、热强度为2.94Mpa、灰熔点为1340℃、固定碳为45%。

实例2、取氨母泥6份加入77份的粉煤和17份的石灰混匀，取混匀后的混合物制成煤球，并进行碳化处理15小时后取出。测其冷强度为4.9Mpa;热强度为2.95Mpa、灰熔点为1330℃、固定碳为43%。

实例3、取7份苛化泥加入77份粉煤和16份石灰混匀，取混匀后的混合物制成煤球，将煤球进行碳化处理16小时后取出，测其冷强度为4.8Mpa、热强度为3.92Mpa、灰熔点为1350℃;固定碳为43%。

实例4、取6份盐泥加入78份粉煤和17份石灰混匀，将混匀后的混合物压制成球，进行碳化处理15小时后取出，测其冷强度为4.41Mpa、热强度为3.43Mpa、灰熔点为1330℃;固定碳为42%。