专利名称：改进型焦炭制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型焦炭以及煅烧等生产制取，尤其是改进型焦炭制备方法。
背景技术：
焦炭，炼焦煤料在高温干馏作用下，经过热解、縮聚、固化、收縮等一系列复杂的物理化学过程而形成的固体燃料。含碳96X以上，热值约29X103kJ/kg。焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。灰分是焦炭燃烧后的残留物，主要是氧化硅和氧化铝。焦炭灰分每增加1%，高炉焦比上升1. 7% 2. 2%，熔剂消耗增加2. 5% 3. 5%，生铁产量降低2. 2% 3. 0%，生铁成本提高0.7% 1.0%。焦炭灰分全部来自炼焦用煤，因此，常规必须合理降低经过洗煤的精煤灰分。硫分是生铁的主要有害物质，高炉炉料中的硫，80%来自焦炭，因此焦炭的硫分要严加控制，不宜超过O. 6% 1. 0%。水分波动会使入炉焦炭计量产生误差，影响高炉操作。一般要求控制在3% 5%，并力求稳定。挥发分的高低，是鉴别焦炭成熟程度的主要标志。正常焦炭的挥发分在1%左右。包括抗碎强度和耐磨强度等力学强度是高炉用焦极重要的物理性质。焦炭作为高炉内料柱骨架，除必须有足够的力学强度外，还要力求粒度均匀，以保证透气性。 焦炭以用途一般分为铸造焦、冶金焦、高硫焦三种。焦炭除大量用于炼铁和有色金属冶炼(冶金焦)夕卜，还用于铸造、化工、电石和铁合金，其质量要求有所不同。如铸造用焦，一般要求粒度大、气孔率低、固定碳高和硫分低；化工气化用焦，对强度要求不严，但要求反应性好，灰熔点较高；电石生产用焦要求尽量提高固定碳含量。 焦炭对高炉炼铁的作用是(1)主要的热量来源。高炉炼铁炭素(包括焦炭和煤粉)燃烧所提供的热量，占高炉炼铁总热量来源的71%。理论最低焦比为250kg/t，焦炭在风口燃烧掉55% 65%。 (2)还原剂。焦炭还原作用是以C和CO形式来对铁矿石起还原作用。炉料到风口焦炭溶反应为25% 35%。 (3)生铁的溶碳。在高炉炼铁过程中焦炭中的碳是逐步渗透到生铁中。 一般铸造生铁含碳3.9%左右，炼钢生铁在4.3%左右。生铁渗碳消耗焦炭7% 10%。 (4)炉料的骨架作用。焦炭在高炉内是起骨架作用，支撑着炼铁原料(烧结矿，球团矿，天然块矿)，又起到煤气的透气窗作用。 中国I级焦炭要求含硫低于1 %，块度一般为25 75mm， M40 > 80.0 %，M10《8. 0%，灰分《12. 0，水分> 40mm4. 0±1. 0%。反应后强度CSR， 58-66 % ，反应后指数CRI， 25-28% ，焦炭的挥发份应控制在0. 5% 1. 0%为宜。过高会有生焦存在，焦炭强度差；过低是由于炼焦过火的原因，这时焦炭裂纹多，易碎。焦炭含有K20+Na20有害杂质含量小于3. OKg/t。 据统计，我国煤炭资源保有储量为10070亿吨，其中可开采储量为1891亿吨，但炼焦煤的储量占全国煤炭贮量的25. 28%，主要炼焦煤种(焦煤和肥煤)的储量又在炼焦煤储量的40%以下。所以，仅靠提高主焦煤的配比来提高焦炭质量是不科学，也不经济的。现在我国焦炭生产能力已超过3亿吨。2006年上半 全国规模以上炼焦企业 生产焦炭1.2897亿吨，同比增长13. 63%。按这种发展态势估计，我国炼焦煤资源很快就会出现供应紧张的局面。所以，我们应依靠炼焦科技进步，逐步减少主焦煤的配比，而又不影响焦炭质量，甚至有所提高，才能实现我国炼焦工业的可持续发展。 另外，焦炭除以木材为原料煅烧制得的传统工艺外，还有一种即由石油制得的石油焦。石油焦(Petroleum coke)是延迟焦化装置的原油经高温蒸馏裂解将轻重质油分离后，重质油再经热裂的过程，转化而成的产品，从外观上看，焦碳为形状不规则，大小不一的黑色块状或颗粒，有金属光泽，焦碳的颗粒具多孔隙结构，主要的元素组成为碳，占有80wt^以上，其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素。石油焦的产量约为原料油的25-30%。其低位发热量约为煤的1.5-2倍，灰分含量不大于0.5%，挥发分约为11%左右，品质接近于无烟煤。石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质，本身是发热部份的不挥发性碳，挥发物和矿物杂质硫、金属化合物、水、灰等，这些指标决定焦炭的化学性质。主要用于制取炭素制品，如石墨电极、阳极弧，提供炼钢、有色金属、炼铝之用；制取炭化硅制品，如各种砂轮、砂皮、砂纸等；制取商品电石供制作合成纤维、乙炔等产品；也可做为燃料。依据石化行业标准SH0527-92规定的延迟石油焦，产品按用途分为1、2和3号三个牌号，各牌号又按质量分为A、B两种。制备过程为，减压渣油经快速升温至500°C ，进入焦炭塔，发生焦化反应，生成的焦炭聚结于塔内，用高压水切割除焦。合格品中较低级的3B延迟石油焦硫含量不大于3. 0%，挥发分不大于20%，灰分不大于1. 2%，水分3%，真密度不大于2. 13g/cm2，块粒8mm以下粉焦量不大于25%，硅含量不大于0. 08%，钒含量不大于0. 015%，铁含量不大于0. 08%。 与制备焦炭相关的可能选择的原料还包括肥煤、焦煤、煤泥等。 中国专利200610117253. 2 —种用普通炼焦煤生产的一级冶金焦及其生产方法公
开一项技术包括，其组成成分的重量百分比为肥煤15 20%， 1/3焦煤10 20%，焦
煤40 50%，气煤15 25%，石油焦5 8%。其中配合煤颗粒度《3mm部分占总量75%以上，石油焦的灰份(Ad)《0. 55%，石油焦硫份(St， ad)《0. 50%，石油焦的挥发份(Vdaf)《11.5%。利用本发明在普通炼焦煤中添加石油焦可生产出低灰、低硫，冷热强度具佳的冶金一级焦。然而，这种技术的工业应用价值较低。
发明内容
本发明发明目的在于提出一种节约能源，提高原料利用率，以及制成焦炭产品品
质质量的焦炭，以及包括其生产方法，即改进型焦炭制备方法。 实现本发明发明目的的措施在于以焦煤30-60 % ，煤泥10-40 % ，石油焦15-60% ，混合后装入炉加热煅烧，带挥发成分经热脱出后，在减少氧化的条件下，降温得到焦炭。 本发明的优点在于煅烧时不须洗煤，节水量较大，制成焦炭大块率提高，同时其中固定炭含量提高5-10%，燃烧值增加较大，灰分显著降低3_7%，制备时间縮短，环保效能提高，制备工艺简便实用，实施范围广。
具体实施例方式
实施例1 :以焦煤30-60 %，煤泥10-40 %，石油焦15-60 % ，混合后装入炉加热煅
4烧，带挥发成分经热脱出后，在减少氧化的条件下，降温得到焦炭。 焦煤是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。焦煤分两类，第一类焦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf > 10 % 28 % ，黏结指数G > 65，胶质层最大厚度，y《25mm。这部分煤的结焦性特别好，可以单独炼出合格的高炉焦。另一类焦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf > 20% 28X，黏结指数G > 50 65，结焦性比前者差。焦煤具有中等挥发分和较好的黏结性，是典型的炼焦煤，在加热时能形成热稳定性很好的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭，其耐磨性也好。但产生的膨胀压力大，使推焦困难，必须配入气煤、瘦煤等，以改善操作条件和提高焦炭质量。在炼焦配合煤中焦煤可以起到焦炭骨架和缓和收縮应力的作用，从而提高焦炭机械强度，是优质的炼焦原料。
煤泥泛指煤粉含水形成的半固体物，是煤炭生产过程中的一种产品，根据品种的不同和形成机理的不同，其性质差别非常大，可利用性也有较大差别，大致有炼焦煤选煤厂的浮选尾煤、煤水混合物产出的煤泥和矿井排水夹带的煤泥、矸石山浇水冲刷下来的煤泥几种类型。炼焦煤选煤厂的浮选尾煤煤泥，一般是一种废弃物，其性质与洗选矸石或中煤类似，因煤质不同，浮选煤泥的品质有较大差别，如淮南的气煤，浮选工艺的抽出率只有30% 40%，这种煤泥灰分比较低，煤质与洗中煤比较接近；平顶山的煤是肥煤或1/3焦，浮选精煤的抽出率可达70% 80%，浮选尾煤的灰分就较高，煤质与洗选矸石接近，根据煤泥回收工艺的不同，煤泥的物理性质差别较大，如用压滤机回收的煤泥，其颗粒分布比较均匀，它的粘性、持水性都比较弱，利于降低水分，例如平顶山八矿选煤厂的压滤煤泥，在旱季堆放接近半年以后，抓斗抓起时出现扬尘，总含水率已接近10%，另一种是煤泥沉淀池或尾矿场，根据固体颗粒在水中自然沉淀的原理，实现固液分离而产出的煤泥。这种工艺有粒度分级的功能，粗颗粒易沉淀，大都集中在煤泥水入口附近，细颗粒在中间位置，极细颗粒在末端。末端煤泥具有高粘性和高持水性，又细又软，晾晒几个月，表面似已干燥，内部含水率几乎不降，这种煤泥是最难处理的；煤水混合物产出的煤泥，如动力煤洗煤厂的洗选煤泥、煤炭水力输送后产出的煤泥，这种煤泥有的比原煤质量都好，数量少时常常掺到成品煤中；矿井排水夹带的煤泥、矸石山浇水冲刷下来的煤泥，收集起来都属于煤矿的脏杂煤泥，其特点是数量不多，质量不稳定，但一般都比浮选尾煤质量好。 石油焦为3B延迟石油焦。延迟石油焦是指延迟焦化装置生产的生焦，也称普通焦。目前还没有相应的国家标准。现国内生产企业主要依据原中国石化总公司制定的行业标准SH0527-92生产。 对不同焦煤煤种，分组进行选择粉碎煤工艺，对于硬度较高的焦煤进行细破碎，对硬度较低的焦煤粉碎到可有较大的粒度。焦煤粉碎能够提高的结焦性和减少焦炭裂纹，进而提高焦炭质量。要通过试验，优化出本企业的最佳配气煤度的方案，来指导炼焦优化生产。 焦煤、煤泥和石油焦的调湿是在装炉之前除掉一部分水分，控制水分在6%左右。如煤的水分能稳定在6 %左右，其焦炭产量可提高7.7%，装炉密度可提高4% -7 % ，转鼓指数D150提高0. 8% -1. 5%。煤脱湿可使用流化床技术，用焦炉烟道气与湿煤进行热交换；也可以使用干熄焦发电机抽出的蒸汽为热源，在回转式多管干燥机内间接热交换。脱湿有显著的节能、环保和经济效益，要保证水分低，且稳定，同时可以提高焦炭质量。
在炼焦煤中适量配入粘结剂、抗 剂等非煤添加剂，配入粘结剂工艺适用于低流动性的弱粘结性的煤种。配入粘结剂、抗裂剂等非煤添加剂，可以改善焦炭的机械强度和焦炭的反应性，抗裂剂使用工艺适用于高流动性的高挥发性煤种，可以改善煤的结焦性能，可增大焦炭块度，提高强度、改善焦炭气孔结构，提高焦炭反应后强度。这样可以扩大炼焦煤源或减缓半焦收縮，增大焦炭块度。 将焦煤、煤泥制成方型、长型、球型等压块状，在焦炉外进行对原料捣固，配入30% 50X的型煤时，其煤的密度可达800kg/m3，同时可以允许增加10% 15%的弱粘结性煤的用量，使其密度提高到950-1150kg/m3，可使焦炭M40提高1% -6%， M10降低2X-4X，反应后强度CSR，提高1X-6X。在焦炭质量变化不大的条件下，煤捣固可以多配5%-20%弱粘结性的气肥煤、气煤，这样可少用主焦煤。型煤制块后煅烧炼焦提高装炉煤料的密度，显著改善焦炭质量。 延长结焦时间包括降低结焦速度和闷炉，即焦饼在焦炉内成熟之后，再经过一段时间闷炉，达到提高焦炭质量的目的。对于粘结性能好的煤，延长结焦时间可以提高焦炭的强度。实践表明，延长结焦时间1小时，可提高焦炭M401X。 结焦后的原料采用惰性气体熄灭红热焦炭的干法熄焦。干熄焦与湿法焦对比，焦炭M40可提高3X 8X， M10降低0. 3% 0. 8%，焦炭反应必降低，粒度均匀。进而改善了高炉炼铁技术经济标，焦比降低2%，产量提高1%。 本发明实施例煅烧时不须洗煤，节水量较大，制成焦炭大块率提高，同时其中固定炭含量提高5-10% ，燃烧值增加较大，灰分显著降低3-7% ，制备时间縮短，环保效能提高，制备工艺简便实用，实施范围广。
权利要求
改进型焦炭制备方法，其特征在于，以焦煤30-60％，煤泥10-40％，石油焦15-60％，混合后装入炉加热煅烧，带挥发成分经热脱出后，在减少氧化的条件下，降温得到焦炭。
2. 如权利要求1所述的改进型焦炭制备方法，其特征在于，对不同焦煤煤种，分组进行选择粉碎煤工艺，对于硬度较高的焦煤进行细破碎，对硬度较低的焦煤粉碎到可有较大的粒度。
3. 如权利要求1所述的改进型焦炭制备方法，其特征在于，焦煤、煤泥和石油焦的调湿是在装炉之前除掉一部分水分，控制水分在6%左右。
4. 如权利要求1所述的改进型焦炭制备方法，其特征在于，在炼焦煤中适量配入粘结剂、抗裂剂等非煤添加剂，配入粘结剂工艺适用于低流动性的弱粘结性的煤种。
5. 如权利要求1所述的改进型焦炭制备方法，其特征在于，将焦煤、煤泥制成方型、长型、球型等压块状，在焦炉外进行对原料捣固，配入30% 50%的型煤时，其煤的密度可达800kg/m3，同时可以允许增加10% 15%的弱粘结性煤的用量，使其密度提高到950-1150kg/m3，可使焦炭M40提高1% _6%， M10降低2 % -4 %，反应后强度CSR，提高1% -6%。
6. 如权利要求1所述的改进型焦炭制备方法，其特征在于，延长结焦时间包括降低结焦速度和闷炉，即焦饼在焦炉内成熟之后，再经过一段时间闷炉。
7. 如权利要求1所述的改进型焦炭制备方法，其特征在于，结焦后的原料采用惰性气体熄灭红热焦炭的干法熄焦。
全文摘要
改进型焦炭制备方法，以焦煤30-60％，煤泥10-40％，石油焦15-60％，混合后装入炉加热煅烧，待挥发成分经热脱出后，在减少氧化的条件下，降温得到焦炭。煅烧时不须洗煤，节水量较大，制成焦炭大块率提高，同时其中固定炭含量提高5-10％，燃烧值增加较大，灰分显著降低3-7％，制备时间缩短，环保效能提高，制备工艺简便实用，实施范围广。
文档编号C10L5/06GK101768489SQ200810073039
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者王竹青, 石秀珍 申请人:王竹青