一种配用无烟煤的焦炭及炼焦方法
【专利说明】
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技术领域
[0002] 本发明涉及一种焦炭及炼焦方法，特别涉及一种配用无烟煤的焦炭及炼焦方法， 属于煤化工技术领域。
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【背景技术】
[0004] 炼焦是一个传统的行业。近百年时间里，焦炉炭化室从低到高，从顶装到捣固迅速 发展，目前，中国已经拥有世界最高的7. 63m顶装焦炉和6. 25m捣固焦炉，焦炭产量占世界 的60%以上。
[0005] 在最初炼焦阶段，使用粘结性结焦性好的焦煤炼制焦炭。焦煤虽可以单独炼出强 度高、耐磨性能好的焦炭，但焦煤资源储量较少，分布不平衡，化学成分也有优劣。随着工业 的发展，单用焦煤炼焦远远不能满足工业发展的需要。为了节约优质炼焦煤，必须把部分粘 结性好的优质炼焦煤与其他中等粘结性煤配合炼焦，以扩大不同牌号的烟煤的利用。
[0006] 中国现有的炼焦配煤煤种包括气煤、肥煤、焦煤、瘦煤以及1/3焦煤等，一般指以 肥煤、焦煤等粘结性强的煤作为基础煤，再适当增加高、低挥发分的弱粘结性煤，以炼制理 想的焦炭。
[0007] 中国是一个优质炼焦煤资源短缺的大国，炼焦煤资源虽相对丰富，但以高挥发分 气煤（包括1/3焦煤）为主，而肥煤、焦煤、瘦煤加在一起尚不到炼焦煤储量的50%，其中约 有一半的肥煤、瘦煤为高硫煤，有1/3左右的焦煤是高硫、高灰煤。因此，迫切需要扩大炼焦 煤源、提高焦炭质量的炼焦新方法解决这一实际问题。
[0008] 传统的配煤炼焦方法一般采用肥煤、焦煤等强粘结性煤为基础煤，配加部分瘦煤、 贫瘦煤、气煤等弱粘结性煤，同时通过预测灰分、挥发分、全硫含量的方法控制焦炭质量，炼 制理想的焦炭。
[0009] 但是，传统配煤炼焦方法具有很多缺点，如：资源短缺，优质炼焦煤资源紧张使该 方法缺少持续、稳定的配煤比；配煤成本高，该方法使用了大量优质炼焦煤，成本增加；焦 炭灰、硫、磷等指标难以有效保障，优质炼焦煤资源虽具有较强的粘结性，但其灰、硫、磷等 指标含量偏高，对焦炭的灰、硫、磷难以保障。
[0010] 已知的无烟煤配煤的研究一般可分为三类，即直接配无烟煤炼焦工艺、型煤配无 烟煤炼焦工艺和添加改性剂配无烟煤炼焦工艺。
[0011] 对于直接配无烟煤炼焦工艺，中国煤炭科学研究院陈鹏教授较早的报道了添加无 烟煤粉对焦炭质量的影响，结果认为在原北京焦化厂配煤的基础上，配加3%的无烟煤粉， 能使焦炭质量明显提高，M4Q>76%，M1Q〈8. 5%，同时指出配煤结构为强黏煤：准强粘煤：弱粘 煤：无烟煤比例为60 :25 :12 :3。中国专利95104930. 5公开了一种以无烟煤为原料的炼 焦方法，其特征在于采用无烟煤和烟煤经粉碎配煤后混合和再装炉炼制而成，实施例中以 无烟煤和肥煤配煤，其无烟煤分别以50%、20%和70%的比例配煤炼焦，得到最优焦炭质量Μ10>8· 6%，M4(]〈82%。
[0012] 对于型煤配无烟煤炼焦工艺，无烟煤配煤炼焦的试验研究[J](解元承等，贵州化 工，2009,34(2) :13-16.)-文中提出无烟煤配入量可以达到12%，这是由于其采用了无烟 煤与20%的配合煤制型煤炼焦的工艺，并且其焦肥煤的配入量比较高，达到80%以上。因 此，在添加无烟煤炼焦时，只要合理调整气、肥、焦、瘦等各种炼焦煤的配比，保证配合煤的 活惰比在最佳值，就可以提高无烟煤的配入量。中国专利200910020679.X公开了一种大比 例无烟煤配煤炼焦新工艺，其配料比为主焦煤30、1/3焦煤40、无烟煤30,配料经细碎后液 压捣固成煤饼送入四联拱焦炉炭化室进行炼焦，装煤60小时焦炭成熟，生产冶金焦。
[0013] 对于添加改性剂配无烟煤炼焦工艺，白煤在配煤炼焦中的应用[J](兰天朱子宗 等，钢铁，2009,44(4) :20-22, 27.)-文公开了在2kg试验小焦炉对无烟煤配煤炼焦进行试 验，结果表明：当无烟煤配入量为8%，无烟煤粒度<3mm时，添加0. 10%的ZZZ改性剂，可 以得到与某钢厂原配合煤生产的焦炭质量接近的焦炭。中国专利200510032030. 1公开了 一种无烟煤炼焦添加剂，炼焦配煤时配入10~50%的无烟煤并混入少量无烟煤炼焦添加 剂，就能炼出高质量的焦炭。将盐的一种或数种与表面活性剂的一种或数种配成无烟煤炼 焦添加剂加入到混有无烟煤的炼焦煤中，可增加焦炭的高温收缩量，炼出优质焦。
[0014] 以上三种无烟煤配煤工艺存在以下几个方面的缺陷，1)对于直接配无烟煤炼焦工 艺，要保持焦炭质量则无烟煤配煤配比难以提高，要提高配煤比例则焦炭质量大幅度下降， 焦炭W。达到8. 5%，难以满足大高炉冶金焦需要I。小于6. 5%的要求。2)对于型煤配无烟 煤炼焦工艺，无烟煤配煤配比有所提高，但需要煤成型设备或者特别的四联焦炉，对于顶装 焦炉则难以实现；3)对于添加剂无烟煤配煤工艺，配煤添加一方面增加了焦炭的灰分，另一 方面增加了配煤的成本。
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【发明内容】
[0016] 本发明的目的是提供一种配用无烟煤的焦炭及炼焦方法，主要解决现有配煤炼焦 技术中无烟煤配比低，难以在顶装焦炉上能够生产出质量稳定的优质冶金焦炭的技术问 题。
[0017] 本发明采用的技术方案是： 一种配用无烟煤的焦炭，由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：1/3焦煤15%~25%，气 煤15%~25%，肥煤20%~25%，焦煤25%~35%，无烟煤3%~5%，石油焦3%~5%。
[0018] -种配用无烟煤的炼焦方法，包括以下步骤： a、 无烟煤预破碎，使粒径小于1mm的无烟煤占其总质量的80%以上； b、 按以下质量百分比配煤，1/3焦煤15%~25%，气煤15%~25%，肥煤20%~25%，焦煤 25%~35%，无烟煤3%~5%，石油焦3%~5% ; c、 配合煤破碎，将步骤b中配煤后的配合煤破碎，宜使粒径小于3_的混合煤占其总质 量的75%~80% ; d、 配煤炼焦，将混均后的配合煤送入顶装焦炉炼焦，炼焦温度为1000±50°C，结焦时间 为20±2小时； e、出焦后冷却。
[0019] 之后进行焦炭质量检测，按国标测定焦炭抗碎强度M40、焦炭耐磨强度M10、焦炭 灰分、焦炭硫分、焦炭反应性及反应后强度等指标。
[0020] 本发明步骤a中无烟煤的粒度控制范围源于申请人经多年的试验研究。当无烟煤 粒度〈1mm时，煤粒间的空隙减少，结焦过程中为填充空隙所需液相胶质体的数量减少，同 时胶质体的膨胀压力大大增强，使变形煤粒受压挤紧，加强煤粒间的结合，而且有利于产生 不挥发液相产物。微观结构研究显示焦炭界面结合情况良好。因此，需要控制无烟煤的粒 度，以保证焦炭质量。
[0021] 本发明步骤b中配煤的宏观指标粘结指数G(表征炼焦煤的粘结自身和惰性物的 能力）大于80,最大胶质层厚度Y(表征炼焦煤的炼焦过程中产