中空多孔高强度冶金型焦及生产方法

摘要

本发明公开了一种中空多孔高强度冶金型焦及生产方法，属于炼焦技术；旨在提供一种主焦煤用量少的型焦以及快速生产该型焦的方法。它是按重量百分比计算，由70～80％的非粘结煤或弱粘结煤与30～20％的粘结性煤经破碎混合、高温预热、分层加热捣固中空成型、半焦热胀及结晶约束、半焦干馏、高压水蒸气浸拂熄焦而制成。本发明提供的型焦可大幅度提高非粘结煤或弱粘结煤的使用配比，本发明提供的方法大大缩短型焦在炭化室中的成焦时间，使同等容积的炭化室生产率提高十倍以上；本发明可广泛应用于无烟煤或主焦煤快速炼焦、无烟煤制块或机焦粉制块等工业领域。

说明书

技术领域：技术领域：本发明涉及一种型焦，尤其涉及一种利用大量非粘结煤或弱粘结煤生产的型焦，本发明还涉及一种生产该型焦的方法。

背景技术：我国是焦炭生产大国，焦炭产量占世界焦炭总产量的50％左右；而目前我国的炼焦技术还比较落后，炼焦时非粘结煤或弱粘结煤的用量仅占20％～30％、粘结性煤的用量却达到了70％～80％，远远滞后于国外的先进水平(非粘结煤或弱粘结煤与粘结性煤的用量为1∶1)，不但增加了焦炭的生产成本、而且也加剧了粘结性煤的供需矛盾；与我国焦炭生产大国的地位极不相称。

另外，由于目前国内所生产的机焦大多是在常温下将煤粉直接捣固为实心的4～5吨大型块状结构，因此在干馏过程中传热较慢，所需的炭化成焦时间一般都在12小时以上，生产率很低；同时，由于体积比较庞大，机焦的芯部比较疏松、强度较弱；而且由于体积比较庞大，在熄焦后还必须对其进行破碎，因此产生了大量的焦粉而导致生产成本升高。

发明内容：针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种粘结性煤用量少、生产效率高，不产生焦粉的中空多孔高强度冶金型焦；本发明的目的还在于提供一种快速生产该型焦的方法。

为了实现上述目的，本发明所提供的中空多孔高强度冶金型焦采用以下技术方案：按重量百分比计算，由70～80％的非粘结煤或弱粘结煤与30～20％的粘结性煤经破碎混合、高温预热、分层加热捣固中空成型、半焦热胀及结晶约束、半焦干馏、高压水蒸气浸拂熄焦而制成。

本发明所提供的中空多孔高强度冶金型焦的优选技术方案为：所述的非粘结煤或弱粘结煤是无烟煤或焦粉。

本发明所提供的生产中空多孔高强度冶金型焦的方法具体为：

(1)破碎混合，将非粘结煤或弱粘结煤与粘结性煤破碎后混合均匀，得混合煤粉，并确保该混合煤粉的灰份≤12％、煤粉粒度≤3mm；

(2)高温预热，将所述的混合煤粉送入300℃～450℃的加热装置中搅拌、均混，直至该煤粉的焦质层厚度y值均≥8mm，得塑性混合煤粉；

(3)分层加热捣固中空成型，将保温的所述塑性混合煤粉进行分层加热、分层捣固压实制成中空多孔的饼状焦坯；捣固过程中的加热温度为600℃、每层煤粉捣固压实后的厚度≤5mm、每层煤粉所受的捣固打击能量≥2.5千焦耳；

(4)半焦热胀及结晶约束，将保温的所述焦坯置于模具中加热到750℃，待煤粉结晶固化后脱模，得半焦；

(5)半焦干馏，将保温的所述半焦加热到1050℃以上，得红焦；

(6)高压水蒸气浸拂熄焦，用高压水蒸气对所述的红焦进行吹拂，直至红焦冷却至200℃以下，得型焦。

与现有技术比较，本发明具有成本低、生产率高、节约粘结性煤资源，以及型焦强度好、不产生焦粉等优点；具体分析如下：

1.由于采用了高温预热工序，因此能够使混合煤粉均匀受热、粘结性煤中的塑性粘结性物质得以充分析出、塑性层厚度增加，有效地增强了焦炭的粘结性，从而能够将粘结性煤的用量从原来的70～80％降低到20～30％，节约粘结性煤资源，大幅度地降低了焦炭的生产成本；高温预热工序还能够有效地降低了焦炭中的含硫量和气孔率、改善结焦性能、增强焦炭强度和硬度，提高了焦炭质量。另外，与传统机焦的湿煤炼焦相比，高温预热工序还可使结焦时间缩短20％～30％、堆密度增大10％～15％、焦炉生产能力提高30％～50％，而且炼焦所需要的热量比湿煤直接炼焦所需的热量少；煤粉均匀受热可降低推焦时焦坯温度，减少焦炭和粗煤气带走的热能；同时，煤粉在炉外预热装置中搅拌、均混预热比湿煤直接在炭化室中加热的热效率高，降低了炼焦热耗。采用高温预热工序，不仅可脱除煤粉中的水份、减少剩余氨水量，而且还能减少推焦操作和熄焦操作过程中烟尘的散发，减轻环境污染。

2.由于采用了分层加热捣固中空成型工序，增大了焦坯的堆积密度、减少煤粒间的空隙，因此减少了结焦过程中为填充空隙所需胶质体液相产物的数量，实现了较少量的胶质体在煤粒之间形成较强界面结合的目的；另外，堆密度增加之后，由于焦坯的透气性较差、结焦过程中产生的干馏气体不易析出、胶质体膨胀压力增大、煤粒受压挤紧，因此进一步加强了煤粒间的结合力、改善了煤粉的粘结性，增强了焦炭的强度，使焦炭质量得以大幅度提高，经济效益显著；同时，也增加了非粘结性或弱粘结性煤的用量，从而扩大了配煤范围，有效地节约了粘结性煤资源。

3.由于焦坯采用了中空多孔的饼状结构，因此能够形成众多条的高温热流通道，有效地增大了半焦在干馏时的受热面积，从而将干馏时间缩短至＜40分钟；与传统的炼焦方法相比，采用同等容积的炭化室生产型焦，本发明的生产率可提高十倍以上。同理，中空多孔结构的焦坯还能够形成众多条的散热通道，有利于增大散热面积，缩短熄焦时间。另外，由于直接将塑性混合煤粉捣固成用户所需的中空多孔状结构的规格型焦，熄焦后不对型焦成品进行破碎，因此实现了零焦粉生产，避免了不必要的资源浪费。

4.由于采用了半焦热胀及结晶约束工序，因此可防止焦坯在炭化过程中煤粉因热胀及结晶而导致焦坯的外形及中空孔变形、损坏，有利于在进行干馏或高压水蒸气浸拂熄焦时保证热流或散热通道的畅通。

5.由于采用了高压水蒸气浸拂熄焦工序，熄焦时水蒸气与红焦发生反应，生成的氢气和一氧化碳气体可导入焦炉内加热，因此既节约能源、又不会产生熄焦裂纹，焦炭的强度高、质量好；高压水蒸气浸拂熄焦不仅彻底克服了传统湿法熄焦耗水量大，废气、废水以及灰尘污染严重的缺陷，而且也克服了传统干法熄焦设备投资巨大的缺陷。

具体实施方式：下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

将发热量7000卡/克、挥发份16％、粘结指数35％、含硫量0.5％、水份8％、灰份12％的粘结性煤200吨配以发热量7000卡/克、含硫量0.5％、水份8％、灰份12％无烟煤的800吨按以下方法生产：

(1)破碎混合，将以上无烟煤和粘结性煤破碎后混合均匀，得混合煤粉；并确保该混合煤粉的灰份为12％、煤粉粒度为3mm；

(2)高温预热，将所述的混合煤粉送入300℃～450℃的加热装置中搅拌、均混，直至该煤粉的焦质层厚度y值均≥8mm，得塑性混合煤粉；其目的是使混合煤粉均匀受热，粘结性煤中的塑性粘结性物质充分析出；

(3)分层加热捣固中空成型，对保温的所述塑性混合煤粉进行分层加热、分层捣固压实制成中空多孔的饼状焦坯；捣固过程中的加热温度为600℃、每层煤粉捣固压实后的厚度≤5mm、每层煤粉所受的捣固打击能量≥2.5千焦耳；应当注意的是：在完成一层塑性混合煤粉的捣固成型以后，必须待温度上升到600℃方可进行下一层塑性混合煤粉的捣固成型，其目的是提高焦坯芯部的堆积密度、增加焦坯整体强度；

(4)半焦热胀及结晶约束，将保温的所述焦坯置于模具中加热到750℃，待煤粉结晶固化后脱模，得半焦；在此过程中，由于煤粉会因热胀及结晶而导致焦坯的外形及中空孔变形、损坏，因此需将焦坯置于模具中进行约束；

(5)半焦干馏，将保温的所述半焦加热到1050℃以上，得红焦；在此过程中，应当将各半焦的中空孔排列对齐以形成众多的高温热流通道，从而达到增大半焦受热面积，缩短干馏时间、提高生产率的目的；

(6)高压水蒸气浸拂熄焦，用高压水蒸气对所述的红焦进行吹拂，直至红焦冷却至200℃以下，得型焦；在此过程中，应当将各红焦的中空孔排列对齐以形成众多的散热气流通道，从而达到增大红焦散热面积，缩短熄焦时间、提高生产率的目的。

实施例2

将发热量7800卡/克、挥发份14％、粘结指数30％、含硫量0.6％、水份7％、灰份13％的粘结性煤220吨配以发热量7800卡/克、含硫量0.45％、水份8％、灰份11％的无烟煤780吨按实施例1的方法生产；并确保工序(1)中混合煤粉的灰份为10％、煤粉粒度为2mm。

实施例3

将发热量8000卡/克、挥发份19％、粘结指数36％、含硫量0.3％、水份5％、灰份10％的粘结性煤300吨配以发热量7500卡/克、含硫量0.3％、水份3％、灰份8％的焦粉700吨按实施例1的方法生产；并确保工序(1)中混合煤粉的灰份为9％、煤粉粒度为3mm。

实施例4

将发热量7000卡/克、挥发份13％、粘结指数35％、含硫量0.5％、水份10％、灰份12％的粘结性煤280吨配以发热量7200卡/克、含硫量0.55％、水份7％、灰份11％的焦粉720吨按实施例1的方法生产；并确保工序(1)中混合煤粉的灰份为10％、煤粉粒度为2.6mm。