本发明涉及煤炭提纯
技术领域：
，具体涉及一种提高中低阶煤固定碳含量的方法。
背景技术：
：我国煤矿的储量世界第三，因为其经济的价格和丰富的贮藏量成为当今社会主要的能源，在我国是最重要的能源，更是一种不可再生的战略资源，广泛应用于现代生活和工业生产。虽然我国煤炭储存量丰富，但经勘探证实的储量中，精查储量仅占30％，优质煤少中低阶煤多，中低阶煤的煤化程度较低，在燃烧过程中会产生大量的灰分，导致中低阶煤整体的发热量较低。因此，应当寻求对中低阶煤提质的方案，改善中低阶煤的质量，提高中低阶煤的发热量。现有技术中对中低阶煤处理最常用的方法是热解法，即“干馏”或者热分解，热解是指煤在隔绝空气或在惰性气体条件下持续加热至较高温度时，所发生的一系列物理化学和化学反应。在此过程中煤会发生交联键断裂、产物重组和二次反应，最终得到气体(煤气)、液体(焦油)以及固体(半焦)等产物。通过热解，可以显著提高中低阶煤的发热量。但是，采用热解法需要反应设备的温度大概在600℃左右，整个热解过程中能耗较高，生产成本的较高。后来研究学者又提出了碱浸法，即将低阶煤浸泡在高浓度的碱溶液中以降低煤的产尘能力，但该方法一方面使用的碱溶液浓度高，另一方面反应温度也很高，同样会增加能耗和成本。因此，亟待解决上述问题。技术实现要素：发明目的：本发明的目的是提供一种采用高压碱浸法提高中低阶煤固定碳含量的方法。技术方案：本发明所述的方法，包括如下步骤：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料；(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸；(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料进行过滤和洗涤；(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行烘干。其中，步骤(2)中，所述高压碱浸的高压压力为1～20MPa，优选压力为8～12MPa。碱浸温度为50～150℃，优选温度为60～80℃。高压碱浸过程中使用NaOH/KOH/NaHCO3作为碱性溶液，碱液的质量分数为10～40％，碱液优选的质量分数为25～30％。同时，高压碱浸使用的碱性溶液与小粒度原煤粉料的质量比为1～10:1。此外，高压碱浸使用的碱性溶液采用生石灰再生。步骤(1)中，小粒度原煤粉料的的粒度50-200目。有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果为：本发明采用高压碱浸法，在高压环境下将中低阶煤浸泡在低浓度的碱性溶液中，煤内的灰分溶于碱液，碳不溶于碱液，碱浸结束后过滤，溶于碱液中的灰分与煤中的碳分离，从而有效增加中低阶煤的含碳量，整个处理过程不涉及高温反应，也不使用高浓度的碱液，因此能耗较低，有利于控制成本。附图说明图1为本发明的工作流程图。具体实施方式下面结合附图1对本发明的技术方案作进一步说明。本发明提供了一种提高中低阶煤固定碳含量的方法，包括如下步骤：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料。本步骤的目的是为了增大煤粉料在后续碱浸时与碱液反应比表面积。经实验研究，小粒度原煤粉料的粒度应当小于50目，如此煤粉料能够与碱溶液充分反应，增加反应速率；当超过200目后，煤粉料的粒度过小容易阻塞仪器，造成不良后果。(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸。本步骤中，高压压力为1～20MPa，优选为8～12MPa，进一步优选为9～10MPa。碱浸温度为50～150℃，优选温度为60～80℃。使用NaOH/KOH/NaHCO3作为碱性溶液，优选NaOH，碱液的质量分数为10～40％，优选为25～30％，由于NaOH是强碱，与中低阶煤中的灰分反应速度快，价格便宜易得。碱性溶液与小粒度原煤粉料的质量比为1～10:1，由于碱浸过程中NaOH溶液是过量的，因此反应后的溶液中存留大量的剩余氢氧根离子，此时可以采用生石灰再生，当生石灰进入溶液中与氢氧根离子反应生成固态氢氧化钙，固态氢氧化钙能够与溶液分离，使得氢氧根离子被回收。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料进行过滤和洗涤。本步骤中，优选采用滤纸进行过滤，由于滤纸自身孔隙度较小，可以起到良好的过滤作用，滤纸的厚度可以为1～3μm，滤纸的层数可以为2～5层；过滤同时可以对滤纸的底部抽真空，有利于提高过滤速度；优选使用去离子水洗涤，同时使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行烘干。本步骤中，优选采用真空烘干箱进行烘干，烘干温度为100～120℃。实施例1选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行反应：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料，粒度为50-200目。(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸，其中，高压压力为5MPa，碱浸温度为50℃，碱浸溶液为质量分数为10％的NaOH，碱液与小粒度原煤粉料的质量比为1：1，碱浸后的NaOH溶液采用生石灰再生。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料采用滤纸过滤，过滤的同时对滤纸的底部抽真空，同时使用去离子水洗涤，洗涤过程使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行真空烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为约1h。实施例2选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行反应：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料，粒度为50-200目。(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸，其中，高压压力为20Mpa，碱浸温度为150℃，碱浸溶液为质量分数为40％的NaOH，碱液与小粒度原煤粉料的质量比为10：1，碱浸后的NaOH溶液采用生石灰再生。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料采用滤纸过滤，过滤的同时对滤纸的底部抽真空，同时使用去离子水洗涤，洗涤过程使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行真空烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为约1h。实施例3选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行反应：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料，粒度为50-200目。(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸，其中，高压压力为10Mpa，碱浸温度为100℃，碱浸溶液为质量分数为25％的NaOH，碱液与小粒度原煤粉料的质量比为5：1，碱浸后的NaOH溶液采用生石灰再生。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料采用滤纸过滤，过滤的同时对滤纸的底部抽真空，同时使用去离子水洗涤，洗涤过程使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行真空烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为约1h。实施例4选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行反应：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料，粒度为50-200目。(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸，其中，高压压力为10Mpa，碱浸温度为100℃，碱浸溶液为质量分数为40％的NaOH，碱液与小粒度原煤粉料的质量比为5：1，碱浸后的NaOH溶液采用生石灰再生。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料采用滤纸过滤，过滤的同时对滤纸的底部抽真空，同时使用去离子水洗涤，洗涤过程使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行真空烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为约1h。实施例5选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行反应：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料，粒度为50-200目。(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸，其中，高压压力为10Mpa，碱浸温度为100℃，碱浸溶液为质量分数为25％的NaOH，碱液与小粒度原煤粉料的质量比为10：1，碱浸后的NaOH溶液采用生石灰再生。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料采用滤纸过滤，过滤的同时对滤纸的底部抽真空，同时使用去离子水洗涤，洗涤过程使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行真空烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为约1h。实施例6选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行反应：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料，粒度为50-200目。(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸，其中，高压压力为20Mpa，碱浸温度为50℃，碱浸溶液为质量分数为25％的NaOH，碱液与小粒度原煤粉料的质量比为5：1，碱浸后的NaOH溶液采用生石灰再生。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料采用滤纸过滤，过滤的同时对滤纸的底部抽真空，同时使用去离子水洗涤，洗涤过程使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行真空烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为约1h。实施例7选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行反应：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料，粒度为50-200目。(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸，其中，高压压力为1MPa，碱浸温度为50℃，碱浸溶液为质量分数为10％的NaOH，碱液与小粒度原煤粉料的质量比为1：1，碱浸后的NaOH溶液采用生石灰再生。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料采用滤纸过滤，过滤的同时对滤纸的底部抽真空，同时使用去离子水洗涤，洗涤过程使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行真空烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为约1h。实施例1-7得到中低阶煤的成分如下表1所示。表1实施例1-7中低阶煤的成分对比通过表1可知，实施例1、实施例2、实施例6提高反应压力，得到的煤粉料碳含量明显提高；实施例3-5，反应压力不变，优化其他反应参数，煤粉料的碳含量相应提高；实施例7反应压力较小，煤粉料的碳含量维持在一定的比例，仍高于普通方法加工中低阶煤得到产品的碳含量。对比例1采用干馏法对中低阶煤加工选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行反应：将煤在真空下加热至高温(600℃)，分解得到焦炭、煤焦油和煤气。得到中低阶煤的成分如表3所示。表2现有技术中对中低阶煤加工后得到的中低阶煤的成分灰分含量/％固定碳含量/％其它组分/％干馏法207515通过表2可知，干馏法可以提高碳含量，但相较于提高压力碱浸的方法，效果不佳。实施例8不同高压压力对中低阶煤成分的影响选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行9组反应：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料，粒度为50-200目。(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸，其中，高压压力如下表3所示，碱浸温度为80℃，碱浸溶液为质量分数为25％的NaOH，碱液与小粒度原煤粉料的质量比为5：1，碱浸后的NaOH溶液采用生石灰再生。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料采用滤纸过滤，过滤的同时对滤纸的底部抽真空，同时使用去离子水洗涤，洗涤过程使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行真空烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为约1h。表3不同高压压力对中低阶煤成分的影响组号高压压力/MPa灰分含量/％固定碳含量/％其它组分/％组10.5166618组20.8156817组31108010组4598211组5108848组6156886组7205896组8225896组9255896通过表3可知，组1和组2的反应压力小于1MPa，碳含量提高效果不佳；组3-7反应压力为1-20MPa，随着压力的提高，固定碳含量明显提高；组8和组9的反应压力超过20MPa，固定碳含量提高不明显。实施例9不同碱浸温度对中低阶煤成分的影响选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行10组反应：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料，粒度为50-200目。(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸，其中，高压压力为10MPa，碱浸温度如下表4所示，碱浸溶液为质量分数为25％的NaOH，碱液与小粒度原煤粉料的质量比为5：1，碱浸后的NaOH溶液采用生石灰再生。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料采用滤纸过滤，过滤的同时对滤纸的底部抽真空，同时使用去离子水洗涤，洗涤过程使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行真空烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为约1h。表4不同碱浸温度对中低阶煤成分的影响通过表4可知，组1-2的反应温度小于50℃，碳含量提高效果不佳；组3-8反应温度为50-150℃，随着反应温度的提高，固定碳含量相应增高；组9、组10反应温度超过150℃，固定碳含量提高不明显。实施例10不同碱液浓度对中低阶煤成分的影响选用含碳量为60％的中低阶煤矿，按如下步骤进行11组反应：(1)将中低阶煤原矿经过破碎、研磨、筛分，得到小粒度原煤粉料，粒度为50-200目；(2)将小粒度原煤粉料进行高压碱浸，其中，高压压力为10MPa，碱浸温度为80℃，碱浸溶液为NaOH溶液，其质量分数如表5所示，碱液与小粒度原煤粉料的质量比为5：1，碱浸后的NaOH溶液采用生石灰再生。(3)对经过高压碱浸的小粒度原煤粉料采用滤纸过滤，过滤的同时对滤纸的底部抽真空，同时使用去离子水洗涤，洗涤过程使用超声洗涤器。(4)将经过洗涤的小粒度原煤粉料进行真空烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为约1h。表5不同碱浸浓度对中低阶煤成分的影响通过表5可知，组1和组2的反应碱度小于10％，碳含量提高效果不佳；组3-9反应碱度提高至10-40％，随着反应碱度的提高，固定碳含量相应增高；组10反应碱度超过40％，固定碳含量提高效果不佳。当前第1页1 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