CN109804052A - 型煤制备方法及型煤制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种型煤制备方法，所述型煤装入铁水制备装置中熔融气化炉的穹顶部被快速加热，所述铁水制备装置包含装入还原铁的熔融气化炉、以及连接于熔融气化炉且提供还原铁的还原炉，根据本发明的一个实施例的型煤制备方法包含：提供粉煤的步骤；将经过酸处理的淀粉粉末混入粉煤以制备混煤的步骤；对混煤进行热处理的步骤；以及对经过热处理的混煤进行成型以制备型煤的步骤。

Description

型煤制备方法及型煤制备装置

技术领域

本发明涉及一种型煤及其制备方法。更具体地，本发明涉及一种应用生物塑料的型煤及其制备方法。

背景技术

在熔融还原炼铁法中使用用于还原铁矿石的还原炉和用于熔化经过还原的铁矿石的熔融气化炉。在熔融气化炉中熔化铁矿石时，型煤作为熔化铁矿石的热源装入熔融气化炉中。还原铁在熔融气化炉中经过熔化而转化为铁水及熔渣，然后向外排出。装入熔融气化炉的型煤形成煤填充床。氧气通过设置在熔融气化炉上的风口吹入，使得煤填充床燃烧而生成燃烧气体。燃烧气体通过煤填充床上升的同时转化为高温还原气体。高温还原气体排向熔融气化炉的外部，作为还原气体供应到还原炉。

型煤是煤炭和粘合剂混合而成的。在此情况下，作为粘合剂使用糖蜜。糖蜜的成分根据产地而不同，并且难以根据制糖工艺控制其成分。因此，使用糖蜜作为粘合剂来制备型煤时，无法稳定地控制型煤的品质。特别是，如果使用高水分糖蜜，就会造成型煤的品质下降。

发明内容

技术问题

本发明旨在提供一种应用生物塑料的型煤及其制备方法。

技术方案

本发明涉及一种型煤制备方法，所述型煤装入铁水制备装置中熔融气化炉的穹顶部被快速加热，所述铁水制备装置包含装入还原铁的熔融气化炉、以及连接于熔融气化炉且提供还原铁的还原炉，根据本发明的一个实施例的型煤制备方法包含：提供粉煤的步骤；将经过酸处理的淀粉粉末混入粉煤以制备混煤(coal blend)的步骤；对混煤进行热处理的步骤；以及对经过热处理的混煤进行成型以制备型煤的步骤。

在制备混煤的步骤中，经过酸处理的淀粉粉末可以通过包含如下步骤的方法制备：将生物质进行粉碎的步骤、将粉碎的生物质浸渍于酸的水溶液并分离出含淀粉的滤液的步骤、将分离出的滤液清洗成pH为3至5.5的步骤以及将清洗的滤液进行干燥的步骤。在制备混煤的步骤中，当经过酸处理的淀粉粉末以30体积％的浓度溶解于水时，pH可为3至5.5。

在制备混煤的步骤中，经过酸处理的淀粉粉末的平均粒度可为0.01mm至1mm。

在制备混煤的步骤中，相对于100重量份的粉煤，可以加入1重量份至10重量份的经过酸处理的淀粉粉末。

制备混煤的步骤可在50℃至65℃的温度下进行。

在热处理的步骤中，通过热处理，混煤中的经过酸处理的淀粉粉末可以转变成生物塑料。

热处理的步骤可包含向混煤供应蒸汽的步骤。

蒸汽的供应方式可以是相对于100重量份的粉煤，蒸汽中的水分达到1重量份至5重量份。

蒸汽的温度可为120℃至300℃。

在热处理的步骤中，混煤的温度可为60℃至200℃。

在热处理的步骤之后，还可包含对经过热处理的混煤进行干燥的步骤。

所制备的型煤包含1重量％至10重量％的生物塑料、3重量％至15重量％的水分及余量的煤炭，生物塑料可以由25重量％至70重量％的支链淀粉和30重量％至75重量％的直链淀粉组成。

根据本发明的一个实施例的型煤制备装置，所述型煤装入铁水制备装置中熔融气化炉的穹顶部被快速加热，所述铁水制备装置包含装入还原铁的熔融气化炉、以及连接于熔融气化炉且提供还原铁的还原炉，所述型煤制备装置包含：粉煤供应仓；经过酸处理的淀粉粉末供应仓；从粉煤供应仓和经过酸处理的淀粉粉末供应仓接收粉煤和经过酸处理的淀粉粉末进行混合而制备混煤的混合机；从混合机接收混煤进行热处理的捏合机；以及从捏合机接收经过热处理的混煤进行成型的成型机。

在混合机和所述捏合机之间，还可包含将混煤预热到50℃至65℃的温度并进行混合的预热混合机。

捏合机连接有蒸汽供应管，可以从蒸汽供应管接收蒸汽对混煤进行热处理。

在捏合机和成型机之间，还可包含对经过热处理的混煤进行干燥的干燥机。

发明效果

可以制备出强度优异的型煤。

粘合剂中没有K成分，因此不会发生管道堵塞的现象。

由于不使用生石灰或熟石灰，CO₂反应性下降，从而可以改善煤炭的燃料效率。

由于粘合剂混合比降至最低，与现有粘合剂相比提高了经济性。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的型煤制备方法的流程示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的型煤制备装置的示意图。

图3是使用图1中制备的型煤的铁水制备装置的示意图。

图4是使用图1中制备的型煤的另一铁水制备装置的示意图。

图5是将从实施例和对比例中制备的型煤分离出煤炭后所剩的粘合剂物质进行紫外分光分析(UV spectrometer)的结果。

具体实施方式

本文中术语第一、第二、第三等用于描述各种部分、成分、区域、层和/或段，但这些部分、成分、区域、层和/或段不应该被这些术语限制。这些术语仅用于区分某一部分、成分、区域、层和/或段与另一部分、成分、区域、层和/或段。因此，在不脱离本发明的范围内，以下描述的第一部分、成分、区域、层和/或段也可以描述为第二部分、成分、区域、层和/或段。

本文所使用的术语只是出于描述特定实施例而不意在限制本发明。除非上下文中另给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包含复数形式。还应该理解的是，术语“包含”具体指某一特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，但是并不排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。

虽然没有另作定义，但本文使用的所有术语(包含技术术语和科学术语)的含义与所属领域的技术人员通常理解的意思相同。对于辞典里面有定义的术语，应该被解释为具有与相关技术文献和本文中公开的内容一致的意思，而不应该以理想化或过于正式的含义来解释它们的意思。

下面参照附图详细描述本发明的实施例，以使所属领域的技术人员容易实施本发明。本发明能够以各种不同方式实施，并不局限于下述实施例。

图1是示意性地示出根据本发明的一个实施例的型煤制备方法的流程图。图1的型煤制备方法的流程图只是用于例示本发明，本发明不限于此。因此，可以对型煤制备方法作出各种变形。

如图1所示，型煤制备方法包含：提供粉煤的步骤S10；将经过酸处理的淀粉粉末混入粉煤以制备混煤的步骤S20；对混煤进行热处理的步骤S30；以及对经过热处理的混煤进行成型以制备型煤的步骤S40。除此之外，根据需要，型煤制备方法还可包含其他步骤。

首先，在步骤S10中提供粉煤。粉煤是将煤炭粉碎而成的，通常煤炭根据碳化程度分为含碳量约60％的泥煤、约70％的柴煤及褐煤、约70％至80％的次烟煤、约80％至90％的烟煤、90％以上的无烟煤。对所使用的煤炭的种类没有特别限制，可以使用单一煤种或者混合使用各种煤炭。为了减少品质偏差，优选使用具有一定粒度的粉煤，具体可以使用具有粒度为3mm以下的占80wt％以上、粒度为5mm以下的占90wt％以上的粒度分布的粉煤。

接下来，在步骤S20中将经过酸处理的淀粉粉末混入粉煤以制备混煤。根据本发明的一个实施例，本发明不是将已制备的生物塑料作为型煤的粘合剂直接与粉煤进行混合，而是将作为生物塑料原料的经过酸处理的淀粉粉末混合后，在后续的S30等步骤中合成为生物塑料，使其作为型煤粘合剂发挥作用。若将已制备的生物塑料直接与粉煤进行混合，则不能顺利地涂覆在粉煤表面上，需要高温下使生物塑料重新熔化的过程。此时，重新熔化的生物塑料因弹性恢复力低而导致所制备的型煤的即时强度降低。相比之下，本发明的一个实施例中制备出包含作为原料的经过酸处理的淀粉粉末的混煤后，在后续的S30等步骤合成为生物塑料，因而可以顺利地涂覆在粉煤表面上，同时提高所制备的型煤的即时强度。

淀粉由20重量％至30重量％的直链淀粉和70重量％至80重量％的支链淀粉组成。直链淀粉是线性螺旋(Helix)结构有弹性，可以有效地涂覆在介质上，而且涂覆成高密度，因此作为粘合剂非常有效。但是，支链淀粉是分支结构较硬，因而不能有效地涂覆在要粘结的物质上。此外，由于分支结构与线性结构相比密度低，粘结后粘合剂部分的强度较弱，因此经受不起外部压力导致的变形，并且粘弹性较差。在本发明的一个实施例中，在S30等步骤中淀粉合成为生物塑料，因此作为粘合剂有利的直链淀粉结构增加，而支链淀粉结构减少，从而提高型煤的冷强度和热强度。

在本发明的一个实施例中，经过酸处理的淀粉粉末通过包含如下步骤的方法制备：将生物质进行粉碎的步骤、将粉碎的生物质浸渍于酸的水溶液并分离出含淀粉的滤液的步骤、将分离出的滤液清洗成pH为3至5.5的步骤以及将清洗的滤液进行干燥的步骤。此时，生物质可包含选自木薯、玉米、小麦、大米、大麦及马铃薯中的一种或多种。具体地，可以使用玉米。

当使用玉米时，用0.2体积％至0.5体积％的亚硫酸溶液浸渍玉米。当玉米浸渍时，吸水而缓慢溶胀，如果水分达到40重量％左右，就处于饱和状态。达到饱和状态后，原料中的可溶性物质开始溶解到浸渍液里，乳酸菌生长，溶解的糖分发酵成乳酸。发酵的乳酸和亚硫酸使蛋白质崩解，使得淀粉和蛋白质的结合软化，从而诱导淀粉容易分离。将浸渍于亚硫酸溶液中的玉米用粉碎机进行粉碎。将粉碎后的玉米送到胚芽分离槽，以分离出淀粉。在此情况下，可以使用利用离心机的旋转型过滤器，分离出的淀粉滤液送到下一道工艺。此时，滤液清洗成pH为3至5.5。另外，干燥进行至水分含量为15重量％以下。如此，部分玉米淀粉粉末中会存在硫酸和乳酸。硫酸的含量可为0.01重量％以上，乳酸的含量可为0.1重量％以上。也就是说，经过酸处理的淀粉粉末可包含0.01重量％至1重量％的硫酸和0.1重量％至1重量％的乳酸。

通常，在制备淀粉时，从淀粉提取酸的步骤中提取剂的使用量不低于酸的水溶液中酸成分的100重量％。在本发明的一个实施例中，代替淀粉使用经过酸处理的淀粉，因此提取剂的使用量可以是酸的水溶液中酸成分的40重量％至60重量％。在本发明的一个实施例中，制备经过酸处理的淀粉的工艺与制备常规淀粉的工艺相比，反而更简便，而且具有制备工艺上的优点。

当经过酸处理的淀粉粉末以30体积％的浓度溶解于水时，pH应为3至5.5。如果pH过高，则有可能难以获得适当的生物塑料的粘弹性。如果粘合剂混合物的pH过低，则生物塑料的粘弹性降低，同时可能会发生设备的腐蚀。因此，可以将pH控制在前述范围。更具体地，当经过酸处理的淀粉粉末以30体积％的浓度溶解于水时，pH可为4至5。

经过酸处理的淀粉粉末的平均粒度可为0.01mm至1mm。如果经过酸处理的淀粉粉末的平均粒度过小，则经过酸处理的淀粉粉末结成团，不能顺利地与粉煤混合。如果经过酸处理的淀粉粉末的平均粒度过大，则不能顺利地与粉煤混合。因此，可以将经过酸处理的淀粉粉末的平均粒度控制在前述的范围。

就经过酸处理的淀粉粉末的添加量而言，相对于100重量份的粉煤，可以加入1重量份至10重量份的经过酸处理的淀粉粉末。如果经过酸处理的淀粉粉末的添加量过多，则难以均匀地混合经过酸处理的淀粉粉末和粉煤。如果经过酸处理的淀粉粉末的添加量过少，则粘合效果会变得非常低。因此，可以将经过酸处理的淀粉粉末的添加量控制在前述的范围。更具体地，相对于100重量份的粉煤，可以加入2重量份至8重量份的经过酸处理的淀粉粉末。

步骤S20可在50℃至65℃的温度下进行。如果温度过低，则在后续的步骤S30中升温至适当的热处理温度可能需要很长的时间。如果温度过高，则在后续的步骤S30中没有与粉煤充分混合的经过酸处理的淀粉粉末会转变成生物塑料。

再回到图1，在步骤S30中，对混煤进行热处理。在步骤S30中，通过热处理，混煤中的经过酸处理的淀粉粉末转变成生物塑料。

下面具体描述经过酸处理的淀粉粉末转变成生物塑料的机理。

淀粉中的直链淀粉和支链淀粉是晶体结构。直链淀粉是线性结构，而支链淀粉是直链淀粉结构上具有分支的结构。当加热后加入水时，水会渗入晶体内部。在常温下水很难渗入晶体之间。渗入晶体之间的水通过氢键结合(hydrogen bonding)将直链淀粉和支链淀粉结合起来。支链淀粉的分支被酸切割而形成为直链淀粉。当水渗入直链淀粉晶体间隙时，就会发生氢键结合，由于亲水基团、疏水基团的相互作用，亲水基团OH向外，而疏水基团C-C键向内，从而发生变形成为螺旋(Helix)结构。而且，与淀粉中的极性脂质(polar lipid)结合以极性脂质为中心形成双螺旋(double helix)结构。未与极性脂质结合的螺旋彼此之间形成双螺旋结构。对于直链淀粉，也是共享为双螺旋结构，再向外排出水，并形成晶体结构。

支链淀粉变成直链淀粉的机理如下：直链淀粉是葡萄糖(glucose)以α-1，4-键连接而成的。支链淀粉是主骨架(back-bone)以1，4-键连接而成的，分支部分通过α-1，6-键连接到骨架上。

在pH为3至5.5以及温度为60℃以上的条件下，α-1，4-键不会被切割，而α-1，6-键被切割。因此，在酸存在下，可以选择性地切割α-1，6-键。因此，通过切割支链淀粉的分支，可以形成为类似于直链淀粉的线性。

通过这样的过程，可以合成出由25重量％至70重量％的支链淀粉和30重量％至75重量％的直链淀粉组成的生物塑料。更具体地，生物塑料由25重量％至35重量％的支链淀粉和65重量％至75重量％的直链淀粉组成。生物塑料由于密度相对较高，型煤的强度会增加，并且线性分子形成螺旋结构，从而可以有效地粘附在粉煤表面上。

步骤S30的热处理的步骤可包含向混煤供应蒸汽的步骤。通过供应蒸汽，可以供应生物塑料合成所需的水分和热。在本发明的一个实施例中，生物塑料合成所需的酸不是以水溶液形式提供，而是以经过酸处理的粉末形式提供，因此不会过量供应不必要的水分。结果，型煤中的水分含量减少，可以提高型煤的冷强度，还可以减少不必要的干燥步骤。具体地，蒸汽的供应方式可以是相对于100重量份的粉煤，蒸汽中的水分达到1重量份至5重量份。如果水分供应的过少，则生物塑料合成不会顺利进行。如果水分供应的过多，则对最终制备的型煤的冷强度会产生不良影响。因此，可以控制蒸汽的量，以按照前述的范围供应水分。此时，蒸汽的温度可为120℃至300℃。

在步骤S30中，由于热处理，混煤的温度会上升到60℃至200℃。当混煤的温度没有适当地上升时，生物塑料的合成不会顺利进行。

在步骤S30之后，还可包含对经过热处理的混煤进行干燥的步骤。具体地，在50℃至200℃的温度下，可以将混煤干燥3分钟至10分钟。通过进一步包含干燥的步骤，可以控制存在于型煤中的水分，使得相对于100重量％的型煤，包含3重量％至15重量％的水分。更具体地，可以控制成包含5重量％至9重量％的水分。在前述的范围内，可以提高型煤的强度。这些水分可来自步骤S10中存在于粉煤中的水分、步骤S20中存在于经过酸处理的淀粉粉末中的水分、以及步骤S30中存在于蒸汽中的水分。

再回到图1，在步骤S40中，对经过热处理的混煤进行成型以制备型煤。虽然图1中未示出，通过将混煤装入彼此反向旋转的对辊之间，可以制备出小块(pocket)或条状型煤。其结果，可以制备出具有优异的热强度和冷强度的型煤。

通过如上所述的制备方法来制备的型煤包含1重量％至10重量％的生物塑料、3重量％至15重量％的水分及余量的煤炭，生物塑料由25重量％至70重量％的支链淀粉和30重量％至75重量％的直链淀粉组成。更具体地，型煤可包含3重量％至7重量％的生物塑料、5重量％至9重量％的水分及余量的煤炭。由于生物塑料的粘弹性，根据本发明的一个实施例的型煤具有优异的强度。

图2示意性地示出了采用图1所示的型煤制备方法的型煤制备装置。图2的型煤制备装置的结构只是用于例示本发明，本发明不限于此。因此，可以将图2的型煤制备装置变形为各种形式。

根据本发明的一个实施例的型煤制备装置100包含：粉煤供应仓10；经过酸处理的淀粉粉末供应仓20；从粉煤供应仓10和经过酸处理的淀粉粉末供应仓20接收粉煤和经过酸处理的淀粉粉末进行混合而制备混煤的混合机30；从混合机接收混煤进行热处理的捏合机50；以及从捏合机50接收经过热处理的混煤进行成型的成型机70。

根据本发明的一个实施例的型煤制备装置100的粉煤供应仓10和经过酸处理的淀粉粉末供应仓20供应粉煤和经过酸处理的淀粉粉末。前面已经对粉煤和经过酸处理的淀粉粉末进行了描述，因此不再赘述。

粉煤和经过酸处理的淀粉粉末供应到混合机30。混合机30从粉煤供应仓10和经过酸处理的淀粉粉末供应仓20接收粉煤和经过酸处理的淀粉粉末进行混合而制备混煤。

混合机30与预热混合机40连接，可以将混煤预热到50℃至65℃的温度。由于预热混合机40的存在，可以在后续的捏合机50中迅速地进行混煤的热处理。预热混合机40可以供应蒸汽，用以进行热处理。

捏合机50从混合机30或预热混合机40接收混煤进行热处理。由于捏合机50中的热处理，经过酸处理的淀粉粉末转变成生物塑料。前面已经对生物塑料进行了描述，因此不再赘述。

捏合机50上连接有蒸汽供应管51，可以从蒸汽供应管51接收蒸汽对混煤进行热处理。可以沿着捏合机50的垂直方向设置多个蒸汽供应管51。多个蒸汽供应管51根据设置位置，可以分别供应不同温度的蒸汽或者不同量的蒸汽。例如，可以设置成沿着垂直方向越往下所供应的蒸汽温度更高或者越往下所供应的蒸汽量更多。在本发明的一个实施例中，酸不是以酸的水溶液形式提供，而是以经过酸处理的淀粉粉末形式提供，因此减少了混煤中不必要的水分，从而节省捏合机50中用于热处理的能量。例如，如果酸是以酸的水溶液形式提供，则酸的水溶液中水分的含量变多，需要进一步供应能量，用于在捏合机中将酸的水溶液中的水分转换成水蒸气形式。此外，为了在捏合机50中进行热处理的升温也不会迅速完成。结果，用于生物塑料转变的切割反应无法有效发生。相比之下，在本发明的一个实施例的情况下，混煤中的水分含量降至最低，为了在捏合机50中进行热处理的能量会减少，为了热处理的升温也会迅速完成，因此用于生物塑料转变的切割反应有效发生，其结果型煤的压缩强度和落下强度得到改善。

捏合机50的后端上可以连接对经过热处理的混煤进行干燥的干燥机60。干燥机60可以将经过热处理的混煤在50℃至200℃的温度下干燥3分钟至10分钟。干燥机60喷射70℃以上的热风并设置有通风孔(Vent)，可使所有水分立即蒸发掉。

成型机70从捏合机50接收经过热处理的混煤进行成型。成型机70通过将混煤装入彼此反向旋转的对辊之间，可以制备出小块或条状型煤。成型机70可在-5℃以上的温度下工作。更具体地，可在常温下工作。

图3示意性地示出了使用图1中制备的型煤的铁水制备装置200。图3的铁水制备装置200的结构只是用于例示本发明，本发明不限于此。因此，可以将图3的铁水制备装置200变形为各种形式。

图3的铁水制备装置200包含熔融气化炉110和还原炉120。除此之外，根据需要，还可包含其他装置。还原炉120中装入铁矿石进行还原。待装入还原炉120的铁矿石被预干燥后，经由还原炉120制成还原铁。还原炉120为填充床还原炉，从熔融气化炉110接收还原气体，在其内部形成填充床。

通过图1的制备方法来制备的型煤装入熔融气化炉110，因而在熔融气化炉110的内部会形成煤填充床。熔融气化炉110的顶部形成有穹顶部101。也就是说，相对于熔融气化炉110的其他部分形成较宽的空间，其中存在高温还原气体。因此，由于高温还原气体，装入穹顶部101的型煤容易被粉化。然而，通过图1的方法来制备的型煤作为粘合剂使用了生物塑料，因此具有较高的热强度，在熔融气化炉110的穹顶部不会被粉化，而是降落到熔融气化炉110的下方。通过型煤的热解反应而产生的煤焦移至熔融气化炉110的下方与通过风口130供应的氧气进行发热反应。其结果，型煤可以用作热源，用于使熔融气化炉110保持高温。另外，煤焦提供透气性，因此在熔融气化炉110下方产生的大量气体和从还原炉120供应的还原铁可以更容易且均匀地通过熔融气化炉110内的煤填充床。

除了前述的型煤之外，还可以根据需要将块煤或焦炭装入熔融气化炉110。熔融气化炉110的外壁上设置风口130用于吹入氧气。氧气被吹入煤填充床而形成燃烧带。型煤在燃烧带燃烧会产生还原气体。

图4示意性地示出了使用图1中制备的型煤的铁水制备装置300。图4的铁水制备装置300的结构只是用于例示本发明，本发明不限于此。因此，可以将图4的铁水制备装置300变形为各种形式。图4的铁水制备装置300的结构类似于图3的铁水制备装置200的结构，因此相同的部分采用相同的附图标记，并省略其详细说明。

如图4所示，铁水制备装置300包含熔融气化炉110、还原炉122、还原铁压缩装置140及压缩还原铁储存槽150，其中压缩还原铁储存槽150可以省略。

所制备的型煤装入熔融气化炉110。型煤在熔融气化炉110产生还原气体，而产生的还原气体供应到流化床还原炉。粉铁矿供应到具有流化床的多个还原炉122，从熔融气化炉110供应到还原炉122的还原气体使粉铁矿流动并还原成还原铁。还原铁被还原铁压缩装置140压缩后储存到压缩还原铁储存槽150。压缩后的还原铁从压缩还原铁储存槽150供应到熔融气化炉110并在熔融气化炉110中熔化。型煤供应到熔融气化炉110变成具有透气性的煤焦，因此在熔融气化炉110的下方产生的大量气体和压缩后的还原铁会更容易且均匀地通过熔融气化炉110内的煤填充床，从而可以提供优质的铁水。

下面通过实验例更详细地描述本发明。下述实验例只是用于例示本发明，本发明不限于下述实验例。

实施例

实验例1

作为粉煤(水分含量为10wt％以下)准备具有平均性状且粒度为3mm以下的占90％以上的煤炭100重量份。

由玉米粉制备淀粉，将制备工艺中经过酸处理的淀粉粉末(以30体积％溶解于水时，pH为4)4重量份进行混合制备出混煤。将混煤移至预热混合机，向预热混合机内吹入蒸汽事先预热至50℃以上并进行混合。然后，再装入捏合机并将捏合机内部的温度调节到90℃以上。此时，蒸汽中的水分的供应量为2重量份，捏合机中的停留时间为15分钟。从捏合机排出的混煤在干燥机(即，重力进料器)中停留3分钟至5分钟，并吹入120℃的热风进行抽吸(Suction)。

将混煤用辊压机进行压缩制备出大小为64.5mm×25.4mm×19.1mm的团块形状的型煤。通过下述评价方法测定型煤的压缩强度及落下强度并整理于下表1中。

实验例2

除了将蒸汽中的水分的供应量调节为3重量份之外，制备方式与实验例1相同。

实验例3

除了将蒸汽中的水分的供应量调节为3.5重量份之外，制备方式与实验例1相同。

实验例4

除了将蒸汽中的水分的供应量调节为4重量份之外，制备方式与实验例1相同。

实验例5

除了将捏合机中的停留时间调节为5分钟并将蒸汽中的水分的供应量调节为3重量份之外，制备方式与实验例1相同。

实验例6

除了将捏合机中的停留时间调节为10分钟并将蒸汽中的水分的供应量调节为3重量份之外，制备方式与实验例1相同。

实验例7

除了将捏合机中的停留时间调节为20分钟并将蒸汽中的水分的供应量调节为3重量份之外，制备方式与实验例1相同。

对比例

作为粉煤准备具有平均性状且粒度为3mm以下的煤炭100重量份。

粉煤中加入5wt％的乙酸水溶液5重量份和淀粉4重量份混合而成的水淀粉制备出混煤。将所制备的混煤加入捏合机并进行热处理，再用辊压机进行压缩制备出大小为64.5mm×25.4mm×19.1mm的团块形状的型煤。通过下述评价方法测定型煤的压缩强度及落下强度并整理于下表1中。

粘合剂成分确认实验

取下型煤10g进行粉碎。然后，浸渍于乙醇至少一天后进行过滤。将所得溶液用旋转式蒸发器(rotary evaporator)进行浓缩，然后稀释于10mL的水中，再滴入碘溶液1滴至2滴。利用紫外光谱仪(UV spectrometer)测定直链淀粉、支链淀粉的吸收强度变化率。直链淀粉在620nm下出现，支链淀粉在540nm下出现。图5中实验例1(用X表示)、实验例2(用○表示)及实验例3(用□表示)在混合使用直链淀粉/支链淀粉的情况下，直链淀粉越高越接近直链淀粉吸收曲线，可以确认型煤中形成有生物塑料。相比之下，在对比例(用Δ表示)的情况下，接近支链淀粉的吸收曲线，可以确认没有形成生物塑料且以淀粉形式存在。

压缩强度评价实验

将实验例1至7和对比例中制备的30个型煤的底部固定，从顶部以一定速度按压直至破碎，并测定破碎时的最高载荷后示出平均值。

落下强度评价实验

将实验例1至7和对比例中制备的型煤从离地面高5m处落下4次，用相对于整个型煤重量的百分率来表示保持粒度为10mm以上的形状的型煤的重量比。

实验结果

将前述的实验例1至7和对比例中制备的型煤的实验结果概括在下表1中。

【表1】

如表1所示，实验例1至7中制备的型煤的强度优于使用水淀粉的对比例。

本发明能以各种不同方式实施并不局限于所述的实施例，本发明所属领域的普通技术人员可以理解在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下通过其他具体方式能够实施本发明。因此，应该理解上述的实施例是示例性的，而不是用来限制本发明的。

符号说明

10：粉煤供应仓

20：经过酸处理的淀粉粉末供应仓

30：混合机

40：预热混合机

50：捏合机

60：干燥机

70：成型机

100：型煤制备装置

110：熔融气化炉

120、122：还原炉

130：风口

140：还原铁压缩装置

150：压缩还原铁储存槽

200、300：铁水制备装置

101：穹顶部

Claims (17)

1.一种型煤制备方法，所述型煤装入铁水制备装置中熔融气化炉的穹顶部被快速加热，所述铁水制备装置包含装入还原铁的熔融气化炉、以及连接于熔融气化炉且提供还原铁的还原炉，所述型煤制备方法包含：

提供粉煤的步骤；

将经过酸处理的淀粉粉末混入所述粉煤以制备混煤的步骤；

对所述混煤进行热处理的步骤；以及

对经过热处理的混煤进行成型以制备型煤的步骤。

2.根据权利要求1所述的型煤制备方法，其中，

在所述制备混煤的步骤中，经过酸处理的淀粉粉末通过包含如下步骤的方法制备：将生物质进行粉碎的步骤、将粉碎的生物质浸渍于酸的水溶液并分离出含淀粉的滤液的步骤、将分离出的滤液清洗成pH为3至5.5的步骤以及将清洗的滤液进行干燥的步骤。

3.根据权利要求1所述的型煤制备方法，其中，

在所述制备混煤的步骤中，当所述经过酸处理的淀粉粉末以30体积％的浓度溶解于水时，pH为3至5.5。

4.根据权利要求1所述的型煤制备方法，其中，

在所述制备混煤的步骤中，所述经过酸处理的淀粉粉末的平均粒度为0.01mm至1mm。

5.根据权利要求1所述的型煤制备方法，其中，

在所述制备混煤的步骤中，相对于100重量份的所述粉煤，加入1重量份至10重量份的所述经过酸处理的淀粉粉末。

6.根据权利要求1所述的型煤制备方法，其中，

所述制备混煤的步骤在50℃至65℃的温度下进行。

7.根据权利要求1所述的型煤制备方法，其中，

在所述热处理的步骤中，通过所述热处理，所述混煤中的经过酸处理的淀粉粉末转变成生物塑料。

8.根据权利要求1所述的型煤制备方法，其中，

所述热处理的步骤包含向所述混煤供应蒸汽的步骤。

9.根据权利要求8所述的型煤制备方法，其中，

所述蒸汽的供应方式是相对于100重量份的所述粉煤，所述蒸汽中的水分达到1重量份至5重量份。

10.根据权利要求8所述的型煤制备方法，其中，

所述蒸汽的温度为120℃至300℃。

11.根据权利要求1所述的型煤制备方法，其中，

在所述热处理的步骤中，所述混煤的温度为60℃至200℃。

12.根据权利要求1所述的型煤制备方法，其中，

在所述热处理的步骤之后，还包含对经过热处理的混煤进行干燥的步骤。

13.根据权利要求1所述的型煤制备方法，其中，

所制备的型煤包含1重量％至10重量％的生物塑料、3重量％至15重量％的水分及余量的煤炭，所述生物塑料由25重量％至70重量％的支链淀粉和30重量％至75重量％的直链淀粉组成。

14.一种型煤制备装置，所述型煤装入铁水制备装置中熔融气化炉的穹顶部被快速加热，所述铁水制备装置包含装入还原铁的熔融气化炉、以及连接于熔融气化炉且提供还原铁的还原炉，所述型煤制备装置包含：

粉煤供应仓；

经过酸处理的淀粉粉末供应仓；

从所述粉煤供应仓和经过酸处理的淀粉粉末供应仓接收粉煤和经过酸处理的淀粉粉末进行混合而制备混煤的混合机；

从所述混合机接收混煤进行热处理的捏合机；以及

从所述捏合机接收经过热处理的混煤进行成型的成型机。

15.根据权利要求14所述的型煤制备装置，其中，

在所述混合机和所述捏合机之间，还包含将所述混煤预热到50℃至65℃的温度并进行混合的预热混合机。

16.根据权利要求14所述的型煤制备装置，其中，

所述捏合机连接有蒸汽供应管，从所述蒸汽供应管接收蒸汽对混煤进行热处理。

17.根据权利要求14所述的型煤制备装置，其中，

在所述捏合机和所述成型机之间，还包含对经过热处理的混煤进行干燥的干燥机。