[发明专利]超细煤粒子的团聚

说明书

一种制备超细煤粒子的团聚物的方法包括将成膜团聚助剂(FFAA)与一定量的超细煤粒子混合以形成涂覆有FFAA的超细煤粒子。相对于所述超细煤粒子的表面，所述FFAA具有更低的表面能。所述FFAA以低于所述超细煤粒子以干基计的3重量％的量与所述超细煤粒子混合。使用振动、造粒和/或压块来形成涂覆有成膜团聚助剂的超细煤粒子的团聚物。所述团聚物的尺寸为至少2mm。所述超细煤粒子的粒度小于100μm。所述团聚物的转鼓试验脆碎性低于3％。坠落震裂脆碎性也低于3％。

发明背景

本公开内容涉及超细煤粒子的团聚物(附聚物，agglomerates)以及形成这样的团聚的方法。

背景

传统上，将开采的煤粉碎至0.5英寸至2英寸的尺寸以用于运输。将煤粉碎至此尺寸并且洗涤以提供名义上不含粉尘的产品以用于长途运输。在每个转运站，发生一定量的破碎和磨损，形成细粒子或粉尘。已经开发了标准试验如坠落震裂试验(drop shattertest)和转鼓试验(tumbler test)来测量煤在这些试验期间的磨损，并且这些试验被认为是煤对于运送和处理的稳健性的量度。这两种试验的结果都表示为百分比(％)脆碎性值，其是在处理试验后被认为太小的材料的量的量度。

ASTM D440-07是用于煤的坠落震裂试验的标准试验方法。坠落震裂试验是指示煤在煤矿处以及在到消费者的转运期间进行处理时经受破损的能力的一种手段。其最适合用于测量当在层层处理如从装载机到矿车、从装载悬臂到轨道车、从铲斗到滑槽等时的耐破损性。

ASTM D441-07是用于煤的转鼓试验的标准试验方法。用于煤的转鼓试验测量煤在煤矿处或随后由经销商或由消费者经过重复处理时破碎成小块的倾向性。

正常的工业尺寸化(分选，sizing)和粉碎过程产生许多细煤粒子(0.3mm至2mm)和超细煤粒子(＜0.3mm，并且尤其是小于0.1mm)。已经证实细煤粒子和超细煤粒子的处理和运送是困难的。如果以粉末形式运送，则在运输期间释放太多粉尘，导致产品损失和颗粒物污染。两者都被看作是负面的。如果暴露于雨，则这些小粒子吸附大量水并且变成泥，这使得难以从轨道车或其他运输容器卸料。因此，通常将细煤粒子和超细煤粒子作为废物搁置在煤矿附近。

因为已经对此问题了解了许多年，所以不同的技术已经证实，可以制成细煤粉的团聚物，通常作为煤团块(型煤，coal briquette)以及作为煤团粒。这些团聚物利用粘结材料如淀粉、木质素磺酸盐、焦油、沥青、柏油或其他粘合剂制成。1908年，James E.Mills等发表了题目为“Binders for Coal Briquets(用于型煤的粘合剂)”的宽范围粒度的型煤工作的早期概述。在该文献中，Mills等记述了，对于许多焦油、沥青和柏油，如果粒子的块大于约1mm并且如果还存在一些较细的粒子以填充在较大粒子之间的间隙空间，则3重量％至5重量％可以制成令人满意的型煤。制备坚固到足以在运输期间不经历过多磨损的团聚物所需的粘合剂的量通常列举为超过5％，并且如果粒度小于0.1mm，则多达10％和15％。在这样的高加载水平下，所使用的粘合剂的成本超过市场价值。

Mills等的第17页记述了：“粘合剂不变地存在于型煤中，其功能仅是涂覆颗粒、填充颗粒之间的空隙空间、以及通过其粘附性和内聚性将型煤保持在一起的事实指向以下结论。所需的粘合剂的量将取决于待涂覆的表面的量，并且表面的量将取决于颗粒的尺寸、它们的密度(即干煤的密度)以及煤中的毛细管孔隙。可以容易地计算待涂覆的表面的量、颗粒的尺寸和煤的密度之间的理论关系”。然后该关系显示待涂覆的总表面为

其中w为重量，r为粒子半径，并且d为密度。Mills等给出了以下表1以显示粒度如何影响待涂覆的粒子的相对表面积。

表1.不同尺寸的粒子的相对表面积(来自Mills等，第17页，1908)。