专利名称：气化、干馏、碳化综合系统性焦化法的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤的焦化领域，特别是针对肥煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤的焦 化方法及焦化产品的型焦化。
背景技术：
现有焦化技术即自然焦化法，所用原料煤的主体选择焦煤，焦煤由于其自然特性，具有 较高的粘结性能，在高温条件下，煤粒与煤粒相互粘结成团，待煤中挥发份受热溢出后，就 自然形成了无定型焦炭产品，这个焦化过程称为碳化过程。通常，靠原料焦煤本身自然固有 的粘结特性实施将其焦化的现有焦化技术称为"自然焦化法"。评价煤的粘结性大小，使用"粘结指数G"来表示，没有粘结性就称其粘结指数Gi，使 用现有的自然焦化技术无法将大量的粘结指数很低的、除焦煤之外的煤焦化。我国煤炭资源储量很大，特别是肥煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤，近些年來 新发现储量也很多，煤种也很齐全，但是焦煤储量不多，分布不均，不能满足需求。从而焦 炭、特别是高质量的焦炭对焦煤供不应求，在国际市场上尤为突出。现有自然焦化技术使用原料为焦煤，原料单一、供应紧张、资源不足，甚感原料来源不 够广泛，可谓其不足之一；产品为无定型焦炭，不能直接入炉使用，尚须破碎筛选又产生焦 屑，导致其利用率降低，使用起来也不方便，可谓其不足之二。据查证，陕北神木长焰煤，储量很大，煤质很好，灰份、硫份都极少，曾在一时期内被 国内数家专业单位采样研究实验，使用方法都是现有自然焦化技术方法，设想将此煤焦化， 结果全都失败，无一家成功，最后给予结论"此煤不能炼焦"。发明内容为解决现有自然焦化技术在焦煤供应紧张，价格贵，原料来源不够广泛和其产品无定型， 使用前要破选，利用率低不方便的问题而发明出两步焦化法，其目的是实现肥煤、气煤、不 粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤都能炼焦，而生产有定型的型焦产品。本发明的目的通过气化、干馏、碳化综合系统性两歩焦化法來实现，其特征在于，对肥 煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤之一炼焦时，首先对煤做中温干馏成半焦，再用物 理手段压成型煤加入炼焦炉内进行高温碳化成型焦，从原料煤转化成焦炭的过程是两歩完成 的，这称为"两歩法焦化"，简称"两歩法"；两歩法的歩骤如下(1) 无氧中温干馏温度为750°C±50X:,时间为3小时，得到半焦；(2) 如果选择上述煤种中的低灰高挥发的煤种时，则将半焦、粘结剂以及增碳剂破碎筛选到粒度1.5毫米以下，按半焦35-55%、增碳剂15-25%、粘结剂15-25%、焦油10-20 %充分均匀混合；如果选择上述煤种中的非低灰高挥发的煤种时，则将半焦、粘结剂 破碎筛选到粒度1.5毫米以下，按半焦55-75%、粘结剂15-25%、焦油10_20%充分 均匀混合；(3) 常温下压力成型，压力P^30MPa士10MPa成型，根据使用要求可作任何形状；(4) 将成型的型煤加入炼焦炉中，在无氧高温碳化温度为950'C到1050'C下碳化4小时，碳 化成型焦产品。该方法采用外加粘结剂于其他多种粘结性不够而无法焦化的半焦，达到肥煤、气煤、不 粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤都可焦化的目的，这样可以焦化的煤种一下放宽了很多，产品焦 炭也从无定形到各种最佳形状的型焦焦炭。由于该技术涵盖了所有煤热加工技术，在取名上难以用简单中文所概括而直接使用了气 化、干馏、碳化的英文字首GASIFICATION CARBONIZATION CHAR描绘为GCC焦化法。使用GCC技术可以做到肥煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤非炼焦煤种都可焦化 成焦炭的目的，又可以产出各种形状的型焦产品，实施后其效果是显著的。使用两歩焦化法中，将肥煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤在无氧中温750'C土50 匸干馏，时间为3个小时，得到半焦。把型煤在无氧高温1000土5(TC条件下炭化，经过4小 时碳化，得到产品型焦。这种两步法在干馏时间和碳化时间上比现有的其他焦化方法更短， 节约了能源，减小了对环境的污染，也节约了成本。在社会效益方面弥补了国家煤炭资源中焦煤不足，品种不均与使用不协调问题以及提 高生产高品质焦炭的途径。在经济效益方面可用肥煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤，近地煤源，成本低， 高品牌焦炭的定i型焦，煤的利用率提高了，使用方便了，未来经济效益将是非常可观的。
具体实施方式
粘结剂的选择煤中焦化物质，体现为煤的粘结性能，是煤焦化基础物质，它可以是天 然的或人工研制的，有机物或无机物，目前国内外已有百种之多，粘结剂的亲和力大小、高 温性能好坏、来源广不广、容不容易取得、使用上方便不方便、价格高低、有无污染等等是研制与提取的主要方面。GCC两步焦化法中使用的粘结剂通常为无机的煤基粘结剂，其粘结 指数在90以上，灰分9% (重量)以下，硫份0.43% (重量)以下。其组成由肥煤、焦煤、 煤沥青、石油沥青的至少一种，以及高温煤焦油或高温煤焦油的混合物选配而成。例如可以是焦煤和高温煤焦油达到粘结指数在90以上，灰分9% (重量)以下，硫份0.43% (重量) 以下的混合物。焦化工艺特点把肥煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤，经过无氧中温750'C干馏 成半焦后，再用物理手段处理，完成煤到焦炭过程，这称之为"两歩法"。实施步骤将原料煤干馏后破碎筛选至1.5毫米以下，加入适量粘结剂与焦油，混合均 匀，常温冷压成型煤，再将型煤加到焦炉内高温炭化而成型焦。增碳剂选用石油焦，型焦为卵型102X56毫米(可作任意形状)。原料煤与粘结剂中符号， V%-挥发物，AX-灰分，都为重量百分比。G-粘结指数。本发明中所有的百分比均为重量百 分比。 实施例1(1) 将不粘煤在无氧、干馏温度为750'C士50'C条件下中温3小时，得到不粘煤的半焦。(2) 将不粘煤的半焦及粘结剂破碎筛选到颗粒为1.5毫米以下。所用的粘结剂粘结指数G 》90，灰分《9%,硫《0.42% (重量)。粘结剂是由肥煤、焦煤、煤沥青、石油沥青 的至少一种，以及高温煤焦油或高温煤焦油的混合物选配而成。(3) 将不粘煤的半焦、粘结剂、焦油按不粘煤半焦55-75%、粘结剂15-25%、焦油10-20 %充分均匀混合。(4) 在常温下，压力为P-30MPa士10MPa成型。(5) 在无氧高温1000士50'C条件下碳化，经过4个小时碳化，得到产品一级冶金焦。 实施例2将长焰煤干馏成半焦，按照半焦55-75%、粘结剂15-25%、焦油10-20%比例破碎，充 分均匀混合，常温下加压成型，碳化成一级冶金焦。其他同实施例l。 实施例3将肥煤干馏成半焦，按照半焦55-75%、粘结剂15-25%、焦油10-20%比例破碎，充分 均匀混合，常温下加压成型，碳化成一级冶金焦。其他同实施例1。 实施例4将气煤干馏成半焦，按照半焦55-75%、粘结剂15-25%、焦油10-20%比例破碎，充分 均匀混合，常温下加压成型，碳化成一级冶金焦。其他同实施例1。 实施例5将褐煤干馏成半焦，按照半焦55-75%、粘结剂15-25%、焦油10-20%比例破碎，充分 均匀混合，常温下加压成型，碳化成一级冶金焦。其他同实施例l。 实施例6将泥煤干馏成半焦，按照半焦55-75%、粘结剂15-25%、焦油10-20%比例破碎，充分 均匀混合，常温下加压成型，碳化成一级冶金焦。其他同实施例1。 实施例7实施例7为以不粘煤为例生产一级冶金焦的一种最优实施例。(1) 将不粘煤(动力煤)在无氧、干馏温度为750'C士50'C条件下干馏3小时，得到不粘煤 的半焦。(2) 将不粘煤的半焦及粘结剂破碎筛选到颗粒为1.5毫米以下。所用的粘结剂粘结指数G》 90，灰分《9%，硫《0.42% (重量)，粘结剂是由肥煤、焦煤、煤沥青、石油沥青的至 少一种、以及高温煤焦油或髙温煤焦油的混合物选配而成。(3) 将不粘煤的半焦、粘结剂、焦油按约68%、 22%、 10%比例充分均匀混合。即不粘煤 半焦938kg、粘结剂312kg、焦油140kg充分均匀混合。(4) 在常温下，压力为P-30MPa士10MPa成型。(5) 在无氧高温1000士50'C条件下碳化，经过4个小时碳化，得到产品1000kg的一级冶金 焦。实施例8对于肥煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤中任一具有低灰高挥发的煤种，加入增 碳剂，减小焦炭中的灰份，碳化出特级铸造焦。以低灰高挥发的长焰煤为例。(1) 将低灰高挥发长焰煤在无氧、干馏温度为750T士50X:条件下中温3小时，得到长焰煤 的半焦。(2) 将长焰煤的半焦、增碳剂石油焦及粘结剂破碎筛选到颗粒为1.5毫米以下。所用的粘结 剂粘结指数G》90，灰分《9%，硫《0.42% (重量)。粘结剂是由肥煤、焦煤、煤沥青、 石油沥青的至少一种、以及高温煤焦油或高温煤焦油的混合物选配而成。(3) 将长焰煤的半焦、粘结剂、高温煤焦油按不粘煤半焦35-55%、增碳剂15-25%、粘结 剂15-25%、焦油10-20%充分均匀混合。(4) 在常温下，压力为P-30MPa士10MPa成型。(5) 在无氧高温1000士50'C条件下碳化，经过4个小时碳化，得到产品特级铸造焦。 上述除了长焰煤以外的具有低灰高挥发的煤种按照上述步骤同样可以得到特级铸造焦。实施例9对于实施例8所述的低灰高挥发的煤种，实施例9是以长焰煤为例的一种生产特级铸造 焦的最优实施例。(1)将低灰高挥发灰份为9%、粘结指数为2的长焰煤在无氧、干馏温度为750'C士50'C条件下干馏3小时，得到长焰煤的半焦。(2) 将长焰煤的半焦、增碳剂石油焦及粘结剂破碎筛选到颗粒为1.5毫米以下。所用的粘结 剂粘结指数G^90，灰分《9%,硫《0.42% (重量)，粘结剂是由肥煤、焦煤、煤沥青、 石油沥青的至少一种、以及高温煤焦油或高温煤焦油的混合物选配而成。(3) 将长焰煤的半焦、增碳剂石油焦、粘结剂、焦油按50%、 18%、 22%、 10%比例充分 均匀混合。即长焰煤半焦688kg、增碳剂石油焦250kg、粘结剂312kg、焦油140kg充 分均匀混合。(4) 在常温下，压力为P-30MPa土10MPa成型。(5) 在无氧高温1000土50'C条件下碳化，经过4个小时碳化，得到产品1000kg的特级铸造 焦。
权利要求
1、气化、干馏、碳化综合系统性两步焦化法，其特征在于对肥煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤之一炼焦时，首先对原料煤做中温干馏成半焦，再通过破碎筛选粒度大小、混合均匀度、粘结剂配量压力成型，然后加入炼焦炉内进行高温碳化成型焦，从原料煤转化成焦炭的过程是两步完成的，这称为“两步法焦化”，简称“两步法”(1)无氧中温干馏温度为750℃±50℃，时间为3小时，得到半焦；(2)如果选择上述煤种中的低灰高挥发的煤种时，则将半焦、粘结剂以及增碳剂破碎筛选到粒度1.5毫米以下，按半焦35-55％、增碳剂15-25％、粘结剂15-25％、焦油10-20％充分均匀混合；如果选择上述煤种中的非低灰高挥发的煤种时，则将半焦、粘结剂破碎筛选到粒度1.5毫米以下，按半焦55-75％、粘结剂15-25％、焦油10-20％充分均匀混合；(3)常温下压力成型，压力P＝30MPa±10MPa成型，根据使用要求可作任何形状；(4)将成型的型煤加入炼焦炉中，在无氧高温碳化温度为950℃到1050℃下碳化4小时，碳化成型焦产品。
2、 如权利要求1所述的两步焦化法，其特征在于，对于所述的低灰髙挥发的煤种加入增 碳剂石油焦，碳化成特级铸造焦；对于所述的非低灰髙挥发的煤种不加增碳剂，碳化成一级 冶金焦。
3、 如权利要求1所述的两歩焦化法，其特征在于，所述粘结剂的粘结指数G>90，灰分 《9% (重量)，硫《0.42% (重量)，所用粘结剂原料为肥煤、焦煤、煤沥青、石油沥青的至 少一种，以及高温煤焦油或髙温煤焦油的混合物选配而成。
全文摘要
一种对肥煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤采用两步法生产型焦的焦化方法。两步法为原料煤需中温热处理成半焦后再入炼焦炉焦化成焦，这称为气化、干馏、碳化综合系统性焦化法，使用这种两步焦化法，就可实现对肥煤、气煤、不粘煤、长焰煤、褐煤、泥煤都可炼焦的目的。原料煤经破选成至1.5毫米以下粒度，加入适当无机粘结剂及焦油混合、冷压成型，再高温碳化成型焦产品。由于上述非焦煤可以炼焦，使得焦煤短缺问题得以解决，产生较大社会效益，又可以用本地、近地煤炼焦，成本低又产生了可观的经济效益。这种GCC两步焦化法的出现丰富了整个炼焦技术，扩大了这个领域的发展。
文档编号C10B57/00GK101250418SQ20081008894
公开日2008年8月27日 申请日期2008年4月8日 优先权日2008年4月8日
发明者葛立奎 申请人:环焦未来(北京)科技有限公司