本发明涉及炼焦生产
技术领域：
，具体涉及一种一种炼焦方法及其产品和应用。
背景技术：
：根据煤炭的煤化程度由低到高，可以将煤炭分为褐煤、烟煤到无烟煤。习惯上，将具有一定的粘结性、在室式焦炉炼焦条件下可以结焦、用于生产一定质量焦炭的原料煤统称为炼焦煤。根据我国的煤炭酚类标准，烟煤中的气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤和贫酶都属于炼焦煤，而褐煤、无烟煤以及烟煤中的长焰煤、不黏煤和贫煤都属于非炼焦煤。由于各种炼焦煤的粘结性和结焦性不同，在焦炭的生产过程中所起的作用不同，为了合理利用煤资源、节约优质炼焦煤，需要将各煤种按照适当的比例搭配使用，这个过程称为配煤。在配煤过程中，焦煤是必不可少的煤种，属于基础炼焦煤。近年来，捣固炼焦技术的发展扩大了非炼焦煤的使用量，但是焦煤在配煤中还是占有极大的比例，以焦煤作为主要炼焦原料，配以一定量的非炼焦煤生产焦炭的技术，依旧是焦炭生产的主要配煤技术。究其原因，是因为在焦炭的高温形成过程中，焦煤会熔融形成大量的胶质体，胶质体会在高温下继续裂解、缩聚，最终形成焦炭。单独的非炼焦煤是不能够产生胶质体的，虽然也能够在高温下挥发析出大量的气态产物，但是不会产生熔融状态，故不能形成焦炭。以往，也有配入少量的沥青来改善焦炭质量的配煤炼焦技术，但其主要煤种依旧是焦煤，沥青的配入也仅仅为了提升改善焦炭的质量，不能在焦炭的高温熔融的形成过程中发挥主导作用。是利用焦粉、无烟煤、焦煤等按照一定比例配合后加沥青等粘结剂，加热混捏后成型，然后炼焦，虽然也能够较大量的利用非炼焦煤，但是需要使用专用的炉型，产能规模普遍很小，其技术特点也决定该技术在常规焦炉上不能大规模使用。另最重要的是，由于该技术中非炼焦煤的使用比例增大后，焦炭的形态明显不同于传统意义上的焦炭，明显没有熔融在一起，更多的是通过粘结作用粘接在一起的，所以这种焦炭的耐磨性低。以上可知，在大规模的焦炭工业化生产中，尤其是在传统的焦炉室式炼焦过程中，炼焦煤做为焦炭的主要原料是不可或缺的。其原因是焦煤能够在高温下熔融后产生胶质体的状态，胶质体是形成焦炭的必不可少的中间态，非炼焦煤因为缺少胶质体产生过程，所以不能独自形成焦炭。炼焦配煤中，虽然能够配入部分非炼焦煤来调整焦炭指标，但是其根本作用是稀释了胶质体状态，配入量过大，就会强烈影响焦炭的质量，尤其是焦炭的强度、耐磨性会极具变差。近些年来，随着我国焦炭产业的过度发展，焦煤资源日益枯竭，所以，开发炼焦技术，尤其是开发利用非炼焦煤种生产强度高、耐磨性好的焦炭的技术，对缓解我国焦煤的资源短缺状况，具有良好的社会效益。另外可以缓解焦煤供应不足价格高涨的经济压力，对提高焦炭生产企业的经济效益具有极大的好处。技术实现要素：针对现有技术中必不可少的炼焦原料——炼焦煤种资源短缺，焦炭的质量与质量难以平衡的问题，本发明的目的在于开发一种利用非炼焦煤与煤炭直接液化危废产物---炼油渣掺配炼焦，生产符合要求的焦炭的方法。对缓解我国焦煤的资源短缺状况，具有良好的社会效益。为达上述目的，本发明采用如下技术方案：一方面，本发明提供了一种炼焦方法，所述方法包括：将非炼焦煤与煤制油残渣按照质量比为30～95:5～70混合，例如30:70、40:50、50:50、60:45、70:30、70:20或95:5等，炼焦，得到焦炭；所述煤制油残渣包括煤炭直接液化制油产生的残渣。本发明所述煤制油残渣的软化点在80℃以上，例如80℃、90℃、110℃、150℃、151℃、153℃、155℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等，此时残渣中的轻组分含量低且残渣硬度适中，有利于焦炭生成，优选150℃以上。优选地，所述煤制油残渣中灰分所占的质量百分比为30％以下，例如1％、5％、10％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％等，可有效降低所生产焦炭的灰分，优选20％以下。优选地，所述煤制油残渣中硫分所占的质量百分比为为4.0％以下，例如1.20％、1.35％、1.50％、1.60％、1.70％、1.80％、1.90％、2.00％或2.20％等，可以有效降低所生产焦炭的硫分，优选2.0％以下。优选地，所述煤制油残渣中挥发分所占的质量百分比为60％以下，例如1％、2％、5％、10％、20％、30％、40％、50％或60％等，能够与非炼焦煤更好的熔融,，优选40％以下。本发明所述非炼焦煤优选包括无烟煤、长焰煤、瘦煤、贫煤、褐煤或气煤中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：无烟煤和瘦煤的组合，无烟煤、长焰煤和贫煤的组合，褐煤和气煤的组合，优选长焰煤、气煤或无烟煤中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述非炼焦煤中细度为3mm以下的非炼焦煤占比80％以上，例如80％、82％、85％、90％、95％、98％、99％或100％等，细度增加有利于生成焦炭的质量。优选90％以上。本发明所述非炼焦煤中水分所占的质量百分比优选为6～20％，例如6％、8％、10％、12％、15％、16％、18％或20％等，此范围内的水分可以保证捣固成型率，并降低装煤时的烟尘产生量。优选6～12％。本发明所述非炼焦煤与所述煤制油残渣的质量比优选为60～85:15～40，进一步提高焦炭质量。本发明所述炼焦时焦饼中心的温度优选为650℃～1150℃，保证焦炭成熟。例如650℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃或1150℃等，优选800～950℃。本发明所述炼焦优选在室式焦炉中进行。优选地，所述非炼焦煤与煤制油残渣加入所述室式焦炉中的方式各自独立地选自顶装和/或捣固侧装。作为本发明优选的技术方案，所述方法包括：将非炼焦煤与煤直接液化制油产生的残渣按照质量比为30～95:5～70混合，顶装和/或捣固侧装入室式焦炉中炼焦，焦饼中心的温度为650℃～1150℃，得到焦炭；所述非炼焦煤包括无烟煤、长焰煤、瘦煤、贫煤、褐煤或气煤中的任意一种或至少两种的组合，水分所占的质量百分比为6～20％，细度为3mm以下的非炼焦煤占比80％以上；所述煤制油残渣的软化点在80℃以上，灰分、硫分、挥发分所占的质量百分比分别为30％以下、4.0％以下、60％以下。第二方面，本发明提供了如目的之一所述述炼焦方法制备得到的焦炭。第三方面，本发明提供了如目的之二所述焦炭在冶金焦炭、铸造用焦、化工气化用焦、电石生产用焦中的应用。与现有技术方案相比，本发明至少具有如下有益效果：(1)非炼焦煤普遍具有低灰分、低硫分的优点，油渣具有的良好的粘结性、熔融性。二者掺配后炼焦，产生协同作用，不仅提高了焦炭质量，而且降低了生产成本；(2)本发明扩大了炼焦用煤的种类，实现了独立使用非炼焦煤资生产优质焦炭的目的，对节约我国珍贵的焦煤资源具有良好的社会效益；(3)本发明实现了对煤炭直接液化工艺产生的危废—炼油渣的无害化处理，在高温下，油渣里的多苯环物质能够充分裂解、缩聚，与煤共融生成石墨化的焦炭，挥发出的液态、气态产物可通过焦化厂的化产品回收系统回收。具体实施方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。位于我国内蒙古、陕西交界的神府煤田是中国和世界特大煤田之一，是我国已探明的最大煤田，煤种牌号均为长焰煤和不粘煤，基本上均属特低灰、特低硫的煤，通常简称为神府煤。神府煤的特点：特低灰、特低磷、特低硫、高发热量、高挥发分。主要指标为：灰分4～10％，含硫0.3～0.8％，含磷0.002～0.3％，水分5～11％，挥发分36.5～41％，发热量6000(低位)—7200大卡/kg。神府煤是很好的气化用煤、化工用煤和动力用煤，可制作活性炭、水煤浆等，广泛应用于化工和冶金，是高耗能工业(电石、碳化硅、铁合金等产品)的理想原料，同时也是炼钢工业高炉喷吹的理想原料。由于神府煤的低硫、低灰特点，在以往的炼焦生产中，在不过多影响焦炭的质量前提下，可以配入少量神府煤，用以改善焦炭的灰分、硫分指标。表1为神府煤田产煤主要指标。表1煤种灰分硫分挥发分粘结指数y值神府煤4.0～5.00.3～0.536.5～41.000由表1可知，神府煤具有低灰分、低硫分的优点，挥发分较高，有利于化产品的产出，但是没有粘结，也没有胶质体(y＝0)，是不能用单独结焦的。位于内蒙古鄂尔多斯的神华鄂尔多斯煤制油公司拥有世界最大煤制油装置——鄂尔多斯煤直接液化装置，这也是目前世界最大的煤炭直接液化装置。本发明实施例中所用的是其炼油后的危废——油渣，指标如表2下：表2名称灰分％硫分％挥发分％固定碳％粘结指数发热量(大卡)油渣12.0-16.01.4-1.83848927000油渣是煤炭直接液化后的残渣，它本身是高度缩聚的碳环和杂环化合物，由高沸点的芳香族化合物及稳定性极差的缩聚产物以及残留的灰分组成。现在完全以神府煤为主生产焦炭，根据所需要的焦炭的指标要求，神府煤与油渣按比例混合，然后破碎到规定细度要求，在侧装煤车上捣固成煤饼装入焦炉进行炼焦。实施例1一种炼焦方法，步骤如下：1)将神府煤与油渣按照质量比为80:20混合配煤，配煤精确度达到92％，入粉碎机进行破碎直至细度在3mm以下的占80wt％；其中，配合煤水分：按重量百分比为12％；2)捣固为煤饼密度达1.0以上，侧装入室式焦炉中，焦炉精确控制温度，保证焦饼中心温度900℃，焦炭成熟；所得焦炭产品的指标如表3所示。ad表示灰分，std表示硫分，m40表示焦炭抗碎强度，m25表示抗碎强度，m10表示焦炭耐磨强度，fc.ad表示应用级固定碳。表3分析项目adstdm40m25m10fc.ad指标12.30.947888886.5由表3可见，焦炭具有低灰高固定碳的特点，强度好，能够满足电石用焦的要求。实施例2一种炼焦方法，步骤如下：1)将无烟煤、长焰煤、气煤与油渣按照质量比为10:10:10:70混合配煤，配煤精确度达到92％，入粉碎机进行破碎直至细度在3mm以下的占90wt％；其中，配合煤水分：按重量百分比为20％；2)捣固为煤饼密度达1.0以上，侧装入室式焦炉中，焦炉精确控制温度，保证焦饼中心温度1150℃，焦炭成熟；所得焦炭产品的指标如表4所示。表4分析项目adstdm40m25m10fc.ad指标10.41.21758510.0988.02由表4可见，焦炭具有低灰高固定碳的特点，强度好，能够满足铸造用焦的要求。实施例3一种炼焦方法，步骤如下：1)将瘦煤、贫煤与油渣按照质量比为50:45:5混合配煤，配煤精确度达到92％，入粉碎机进行破碎直至细度在3mm以下的占95wt％；其中，配合煤水分：按重量百分比为6％；2)捣固为煤饼密度达1.0以上，侧装入室式焦炉中，焦炉精确控制温度，保证焦饼中心温度650℃以上，焦炭成熟；所得焦炭产品的指标如表5所示。表5分析项目adstdm40m25m10fc.ad指标8.80.9875849.790.87由表3可见，焦炭具有低灰高固定碳的特点，强度好，能够满足化工气化用焦的要求。对比例1与实施例1的区别仅在于：神府煤与油渣按照质量比为97:3混合配煤。对比例2与实施例1的区别仅在于：神府煤与油渣按照质量比为20:80混合配煤。对比例3与实施例1的区别仅在于：将油渣替换为焦煤。表6分析项目adstdm40m25m10fc.ad对比例18.20.6530354091对比例218.91.978292878.2对比例311.50.7650582687.6对照表6与表3可看出，其中对比例1的油渣含量小于本发明的最小值，结果焦炭的抗碎强度和耐磨强度相较于实施例1的焦炭显著下降，对比例2的油渣含量大于本发明的最大值，结果产品的灰分较实施例1明显增加，不符合低灰的使用标准，难以满足电石用焦的要求，说明，本发明通过合理控制油渣和非炼焦煤的比例范围，得到综合性能好的焦炭。对比例3的抗碎强度相较于实施例1的焦炭同样显著下降。而焦炭质量是一个综合指标，有短板指标的焦炭即为不合格产品。通过对照可以看出，本发明选择特定的煤制油残渣，即煤炭直接液化制油产生的残渣，使其与非炼焦煤与一定比例混合炼焦，原料种类和比例之间存在协同关系，省略或替换其中任意一项都会导致焦炭产品的综合性能不达标，本发明不仅解除了目前炼焦法对炼焦煤的依赖，还能得到综合指标合格的焦炭产品。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页12