一种钠基褐煤及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钠基褐煤的制备方法，属于煤炭技术领域，包括以下步骤：将褐煤、氢氧化钠和水混合进行碱处理得到钠基褐煤；所述褐煤包括褐煤原煤或脱矿褐煤。本发明专利技术通过用氢氧化钠溶液进行处理使褐煤中的羧基官能团与钠离子形成了稳定的羧酸盐，这个稳定的羧酸盐使褐煤的最大燃烧反应速率对应的温度滞后300～400℃，这样可以减轻褐煤在生产、储存、利用、运输等过程中由于高自燃指数引起的自燃。

【技术实现步骤摘要】
一种钠基褐煤及其制备方法
本专利技术涉及煤炭
，尤其涉及一种钠基褐煤及其制备方法。
技术介绍
煤炭作为中国的主要能源，其高效清洁利用不仅可以减轻对环境的污染，更重要的是其成为一种资源和重要的化工原料。随着世界能源供给形式的变化，大量的褐煤、次烟煤等低阶煤被开采，其中褐煤的潜在价值及其相关技术受到能源界的广泛重视，褐煤在中国煤炭储量中占有很大的比例。褐煤具有复杂的结构，主要由三维高分子网络、各种小分子有机物和无机材料组成。褐煤中存在的挥发性物质和含氧官能团远高于高阶煤。这些结构特点使得褐煤具有许多缺点，如水分和挥发物含量高，发热量低，着火温度低，自燃倾向大的缺点，这些缺点极大地限制了褐煤的利用。褐煤与空气中氧气的反应可能导致煤矿和堆料的自热和随后的自燃，从而导致严重的安全问题和财产损失。目前，已经提出了许多不同的技术来防止煤的自燃。在这些技术中，使用物理抑制剂如阻化剂是煤矿常用的预防技术之一，这种方法主要通过隔绝煤氧接触或保水保湿来抑制煤自燃，但由于气流和水分的作用，它们的抑制效果不能长期保持。而化学抑制剂可与煤表面的活性官能团反应，破坏煤炭氧化过程中存在的反应链，抑制煤自燃的发生，然而官能团的分布因煤而异，报道的化学抑制剂忽略了这些官能团的变化以及煤的结构多样性，而且化学抑制剂也有缺点，如与某些类型的煤结合时抑制效果不稳定。因此，对于给定类型的煤选择合适的抑制剂是必要的。如中国专利CN103602339A公开了一种抑制褐煤煤堆自燃的高分子基阻化剂及其制备方法，其通过制备阻聚剂进而利用阻聚剂来抑制褐煤燃烧的方法较为复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钠基褐煤及其制备方法。本专利技术通过用氢氧化钠进行处理，使褐煤中的羧基官能团与钠离子形成了稳定的羧酸盐，使褐煤的最大燃烧反应速率对应的温度滞后300～400℃。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种钠基褐煤的制备方法，包括以下步骤：将褐煤、氢氧化钠和水混合进行碱处理，得到钠基褐煤；所述褐煤包括褐煤原煤或脱矿褐煤。优选地，所述褐煤原煤的平均粒径为0.150～0.180mm。优选地，所述脱矿褐煤的平均粒径为0.075～0.150mm。优选地，所述褐煤原煤在进行碱处理前还包括干燥处理。优选地，所述干燥处理的温度为100～120℃，所述干燥的时间为3～5h。优选地，所述褐煤与氢氧化钠和水的用量比为1g：0.2～0.4g：10ml。优选地，所述碱处理的时间为3～5h。本专利技术还提供了上述方法制备得到的钠基褐煤，所述钠基褐煤的最大燃烧反应速率对应的温度较原煤滞后300～400℃。本专利技术通过用氢氧化钠进行处理，使褐煤中的羧基官能团与钠离子形成了稳定的羧酸钠盐，这个稳定的羧酸盐使褐煤的最大燃烧反应速率对应的温度滞后300～400℃。这样可以减轻褐煤在生产、储存、利用、运输等过程中由于高自燃指数引起的自燃。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术对褐煤进行碱处理的原理图；图2为脱矿褐煤、钠基褐煤和酸处理褐煤的电子扫描显微镜表征图；图3为实施例1和对比例1中脱矿褐煤、钠基褐煤和酸处理褐煤的FTIR图；图4为脱矿褐煤、钠基褐煤和酸处理褐煤的XPS谱图，以苯甲酸钠作为对比；图5为脱矿褐煤、钠基褐煤和酸处理褐煤的TG/DTG曲线图；图6为褐煤原煤和实施例2～4中钠基褐煤的TG/DTG曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种钠基褐煤的制备方法，包括以下步骤：将褐煤、氢氧化钠和水混合进行碱处理，得到钠基褐煤；所述褐煤包括褐煤原煤或脱矿褐煤。在本专利技术中，所述碱处理的时间优选为3～5h，更优选为4h。在本专利技术中，如图1所示，通过用氢氧化钠进行处理，使褐煤中的羧基官能团与钠离子形成了稳定的羧酸盐，这个稳定的羧酸盐使褐煤的最大燃烧反应速率对应的温度滞后300～400℃。在本专利技术中，所述褐煤原煤的平均粒径优选为0.150～0.180mm，更优选为0.160～0.170mm。本专利技术对褐煤原煤达到所述平均粒径的方法没有特殊限制，选用本领域技术人员熟知的方法即可。在本专利技术中，所述褐煤原煤优选在进行碱处理前干燥处理。在本专利技术中，所述干燥处理温度优选为100～120℃，更优选为105～110℃；所述干燥处理的时间优选为3～5h，更优选为4～4.5h。在本专利技术中，所述褐煤、氢氧化钠和水的用量比优选为1g：0.2～0.4g：10ml，更优选为1g：0.4g：10ml。在本专利技术中，所述无机碱优选以水溶液形式加入，所述氢氧化钠水溶液的浓度优选为0.5～1.0mol/L，更优选为1.0mol/L。本专利技术对褐煤、无机碱和水的混合的方式没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的混合方式即可。在本专利技术中，所述脱矿褐煤的平均粒径优选为0.075～0.150mm，更优选为0.010～0.130mm。本专利技术对所述脱矿褐煤达到所述粒径的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的方法即可。在本专利技术中，所述脱矿褐煤的制备方法优选包括以下步骤:将褐煤原煤与盐酸溶液混合进行酸处理，得到不完全脱矿褐煤；将所述不完全脱矿褐煤与氢氟酸溶液混合进行脱矿处理，得到脱矿褐煤。本专利技术将褐煤原煤与盐酸混合进行酸处理，得到不完全脱矿褐煤。在本专利技术中，所述酸处理步骤中褐煤原煤的粒径优选为0.075～0.150mm，更优选为0.010～0.013mm。在本专利技术中，所述酸处理前褐煤原煤优选还包括干燥步骤。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为100～110℃，更优选为105℃，所述干燥处理的时间优选为3～5h，更优选为4h。在本专利技术中，所述盐酸的浓度优选为15％～25％，更优选为18％～20％。在本专利技术中，所述褐煤原煤与盐酸的用量比优选为1g：6～12mL，更优选为1g：10mL。在本专利技术中，所述酸处理的时间优选为10～20h，更优选为12～16h；所述酸处理的温度优选为室温。在本专利技术中，所述酸处理前还优选包括干燥处理。在本专利技术中，所述干燥处理的温度优选为100～110℃，更优选为105℃，所述干燥处理的时间优选为3～5h，更优选为4h。在本专利技术中，所述酸处理后优选还包括依次进行固液分离和水洗，得到不完全脱矿褐煤。本专利技术对固液分离、水洗的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的固液分离方法即可。得到不完全脱矿褐煤后，本专利技术将所述酸处理褐煤与氢氟酸混合进行脱矿处理，得到脱矿褐煤。在本专利技术中所述氢氟酸溶液的浓度优选为40％。在本专利技术中，所述不完全脱矿褐煤与氢氟酸的用量比优选为1g：5～10mL，更优选为1g：6mL。在本专利技术中，所述脱矿处理后优选还包括依次进行水洗、干燥得到脱矿褐煤。本专利技术对水洗的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的水洗方法即可，洗涤至检测不到氟离子即可，本专利技术优选用CaCl2对氟离子进行检测。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为100～110℃，更优选为105℃，所述干燥的时间优选为3～5h，更优选为4h。在本专利技术中，所述碱处理的时间优选为3～5h，更优选为4h；所述碱处理的温度优选为室温。本专利技术还提供了上述方法制备得到的钠基褐煤，其最大燃烧反应速率对应的温度较原煤滞后300～400℃下面结合实施例对本专利技术提供的钠基褐煤及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钠基褐煤的制备方法，包括以下步骤：将褐煤、氢氧化钠和水混合进行碱处理，得到钠基褐煤；所述褐煤包括褐煤原煤或脱矿褐煤。

【技术特征摘要】
1.一种钠基褐煤的制备方法，包括以下步骤：将褐煤、氢氧化钠和水混合进行碱处理，得到钠基褐煤；所述褐煤包括褐煤原煤或脱矿褐煤。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述褐煤原煤的平均粒径为0.150～0.180mm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脱矿褐煤的平均粒径为0.075～0.150mm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述褐煤原煤在进行碱处理前还包括干燥处理。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：何润霞，刘全生，李娜，陈家明，闫政浩，智科端，王娜，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15