CN110330993B - 一种基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法 - Google Patents

Abstract

一种基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法，属于配型煤炼焦领域，针对现有配型煤炼焦方法存在的问题，目的在于节约保护稀缺炼焦煤资源、充分利用无烟粉煤等无粘结性或弱粘结性煤资源，采用双功能粘结剂，在常温下与成型用煤料混合调湿后送入加压设备成型，成型后型煤按20%~45%的比例与炼焦配煤配合后进入焦炉炼焦。本发明采用的双功能粘结剂原料来源广泛，可满足大规模生产型煤需求；其冷、热态兼具的优良粘结性能，实现了煤料与粘结剂直接冷态粘结和在炼焦受热过程中的粘结；该方法能够在保证焦炭质量前提下大幅提高成型用煤料中无烟煤等非粘结性煤的配比，降低焦炭生产成本，或采用常规炼焦煤制作型煤显著改善焦炭质量，提高经济效益。

Description

一种基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法

技术领域

本发明属于配型煤炼焦技术领域，具体涉及一种基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法，采用双功能粘结剂，利用无烟煤等非粘结性粉煤配制型煤炼焦的方法。

背景技术

我国煤炭资源丰富，其中炼焦煤资源占煤炭资源的37%左右，品种齐全，但其中50%以上为粘结性较弱的高挥发分气煤，粘结性强的肥煤、焦煤不足30%。目前我国焦炭年产量约4.4亿吨，消炼焦煤约5.6亿吨；而在炼焦生产中，为保证焦炭质量，优质炼焦煤的配入量需达50%～60%，即约3.3亿吨，资源储量与需求不相适应的矛盾较为突出。另外，大量无烟粉煤用于发电燃烧，资源利用欠合理，效益利润低。采用配型煤炼焦技术，充分利用价格低廉的无烟粉煤或弱粘结煤，获取稳定的焦炭质量，已成为保护稀缺炼焦资源、降低焦炭生产成本的有效途径，国内外在此方面已进行了大量研究。

专利公开号为CN 101333445A、CN 101381645A及CN 101649216A直接从装炉煤中切取一定比例的煤料与焦油渣、焦、煤尘或废塑料等混合，经搅拌、混捏后压制成型；成型后的型煤经皮带送回到装炉煤运输***，而后供焦炉炼焦使用。此类工艺中，成型用煤料与入炉散煤料相同，主要目的是将焦油渣进行无害化处理，解决焦化环保问题。由于焦油渣存量有限，型煤产量受到限制而不能进行大规模型煤生产，同时也无法利用无烟煤等非粘结性粉煤进行配型煤炼焦。

专利公开号为CN 1919987A，提供了一种利用焦化有机废弃物与弱粘结煤为原料生产型煤的方法及***，该方法采用焦化厂有机废弃物作为粘结剂，与弱粘结煤按照一定比例均匀混合冷压成型，将此型煤用作炼焦原料，可以达到焦化有机废弃物彻底无害化处理和资源化利用，多配弱粘结煤和改善冶金焦炭质量的综合效果。该专利所述的弱粘结煤主要指炼焦用的气煤和瘦煤，并不包括无烟粉煤、焦粉等无粘结性煤料；另外，焦化有机废弃物还需在外部加热条件下进行预处理，过程复杂且污染物排放严重。

为利用华东地区丰富的弱粘结性煤炭资源，提高焦炭质量，适应高炉需求，宝钢Ⅰ期工程引进了新日铁配型煤炼焦工艺，粘结剂主要采用软沥青—改质石油沥青和焦油沥青，炼焦煤中型煤配入比例约30%，可使气煤等弱粘结煤的配入比例增大15%左右。但工艺流程复杂，占地面积大，投资庞大。

鉴于此，宝钢Ⅲ期工程引进了简化流程型煤工艺，其特点是成型用煤料与入炉粉煤的煤比不同，装置占地面积和建设投资明显减少，电、蒸汽等动力消耗显著降低。粘结剂仍为软沥青，型煤配比设定为15%。由于使用软沥青作为粘结剂，使得型煤制作成本增加，难以广泛应用。

发明内容

本发明针对现有配型煤炼焦方法存在的问题，目的在于节约保护稀缺炼焦煤资源、合理充分利用无烟粉煤等无粘结性或弱粘结性煤资源，提供一种基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法，包括如下步骤：

在成型用煤料中加入占成型用煤料7~20wt%的双功能粘结剂，在常温下搅拌调湿至水分含量为成型用煤料的8~17wt%，混合均匀后，静置5~20min进行预粘结；

将预粘结后的煤料送入加压成型设备，在10~50MPa压力下，成型得到型煤；

在炼焦配煤中配入占炼焦配煤20~45wt%的型煤后，进入焦炉炼焦；

所述双功能粘结剂包括如下质量分数的组份：70~92wt%煤基粘结剂、6~23 wt%水玻璃、2~7 wt%聚乙烯醇。

所述成型用煤料是包括无烟煤、贫煤或焦粉的配合煤或直接从炼焦配煤中切取出的煤料。

所述配合煤中无烟煤、贫煤或焦粉的比例为占配合煤的40~75 wt%。

所述煤基粘结剂包括如下质量分数的组份：100~200目的不黏煤38~55 wt%、溶剂水38~55 wt%、甲醇1~5 wt%和Fe/Na增粘催化剂1~5 wt%，在高压反应釜中均匀混合，并在高压反应釜中通入CO和N₂或H₂的混合气1~5 MPa，将反应釜升温至310~360℃反应20~60 min制得。

本发明的有益效果如下：

1. 采用该方法生产焦炭，能够在保证焦炭质量前提下大幅提高型煤原料中无烟煤或弱粘结性煤的配比，降低焦炭生产成本；若采用常规炼焦煤制作型煤，则可显著改善焦炭质量，提高经济效益。

2. 利用原料来源广泛的双功能粘结剂制备型煤用于炼焦，可实现型煤的大规模生产，以满足配型煤炼焦需求；双功能粘结剂兼具优良的冷、热态粘结性能，煤料与粘结剂可直接进行冷态粘结，尤其是其中的煤基粘结剂可与无烟煤在炼焦加热过程中可通过形成碳-碳聚合结构来实现煤料粘结。

3. 双功能粘结剂中70~92 wt%为煤基粘结剂，突破了国内外研发机构以软沥青、改性沥青等有机粘结剂为主的范畴，解决了该类有机类粘结剂价格昂贵的难题。

附图说明

图1为本发明实施例1的流程图；

图2为本发明实施例3的流程图。

具体实施方式

实施例1

1. 双功能粘结剂的制备

按照质量比为反应性较弱的200目不黏煤38 wt%、水55 wt%、甲醇3 wt%和Fe/Na增粘催化剂4 wt%在高压反应釜中均匀混合，而后在反应釜中通入CO和少量H₂的混合气5 MPa（其中CO含量为95 vol%），将反应釜升温至350℃反应45 min制得煤基粘结剂。

将70 wt%煤基粘结剂、23 wt%水玻璃、7 wt% 聚乙烯醇均匀混合制得双功能粘结剂。

2. 配煤

如图1所示，成型用煤料的配比为：气煤20 wt%，肥煤15 wt%，焦煤15 wt%，无烟煤50 wt%。炼焦配煤的配比为：气煤20%，肥煤30%，焦煤35%，瘦煤15%。

3. 配型煤炼焦

在成型用煤料中加入20 wt%的双功能粘结剂，并在常温下搅拌调湿至水分含量为成型用煤料的15 wt%，混合均匀后静制20 min进行预粘结；将预粘结后煤料连续送入加压成型设备，并在40 MPa压力下成型制得型煤。

制得的型煤在皮带机上与炼焦配煤按照一定比例同步混合输送至煤塔，而后进入焦炉在1100℃~1350℃的温度下进行炼焦。型煤配入量为炼焦配煤的30 wt%。

试验焦炭样按国家标准测试焦炭质量指标。包括：抗碎强度（M₄₀）和耐磨性能指标（M₁₀）、反应性（CRI）和反应后强度（CSR），试验结果如表1所示。

采用基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法，用于成型用煤料中大幅增加了无烟煤配入量，但焦炭质量指标基本保持同一水平，获得了强度指标优异的冶金焦炭，大大节约了炼焦成本。

表1 焦炭质量指标

实施例2

1. 双功能粘结剂的制备

按照质量比为反应性较弱的150目不黏煤45 wt%、水49 wt%、甲醇3 wt%和Fe/Na增粘催化剂3 wt%在高压反应釜中均匀混合，而后在反应釜中通入CO和少量H₂的混合气4.5MPa（其中CO含量为95 vol%），将反应釜升温至340℃反应40 min制得煤基粘结剂。

将80 wt%煤基粘结剂、17 wt%水玻璃、3 wt% 聚乙烯醇均匀混合制得双功能粘结剂。

2. 配煤

如图1所示，成型用煤料的配比为：气煤20 wt%，肥煤20wt%，焦煤20wt%，无烟煤40wt%。炼焦配煤的配比为：气煤20%，肥煤30%，焦煤35%，瘦煤15%。

3. 配型煤炼焦

在成型用煤料中加入15 wt%的双功能粘结剂，并在常温下搅拌调湿至水分含量为成型用煤料的13 wt%，混合均匀后静制15 min进行预粘结；将预粘结后煤料连续送入加压成型设备，并在30 MPa压力下成型制得型煤。

制得的型煤在皮带机上与炼焦配煤按照一定比例同步混合输送至煤塔，而后进入焦炉在1100℃~1350℃的温度下进行炼焦。型煤配入量为炼焦配煤的35 wt%。

试验焦炭样按国家标准测试焦炭质量指标。包括：抗碎强度（M₄₀）和耐磨性能指标（M₁₀）、反应性（CRI）和反应后强度（CSR），试验结果如表1所示。

采用基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法，用于成型用煤料中大幅增加了无烟煤配入量，但焦炭质量指标基本保持同一水平，获得了强度指标优异的冶金焦炭，大大节约了炼焦成本。

表2 焦炭质量指标

实施例3

1. 双功能粘结剂的制备

质量比为反应性较弱的100目不黏煤55 wt%、水43 wt%、甲醇1 wt%和Fe/Na增粘催化剂1 wt%在高压反应釜中均匀混合，而后在反应釜中通入CO和少量N₂的混合气4.0 MPa（其中CO含量为90 vol%），将反应釜升温至330℃反应30 min制得煤基粘结剂。

将92 wt%煤基粘结剂、6 wt%水玻璃、2 wt% 聚乙烯醇均匀混合制得双功能粘结剂。

2. 配煤

如图2所示，成型用煤料为直接从炼焦配煤中切取出的煤料，因此其配比与炼焦配煤的配比相同，为：气煤25%，肥煤20%，焦煤25%，瘦煤30%。

3. 配型煤炼焦

在成型用煤料中加入10 wt%的双功能粘结剂，并在常温下搅拌调湿至水分含量为成型用煤料的10 wt%，混合均匀后静制10 min进行预粘结；将预粘结后煤料连续送入加压成型设备，并在15 MPa压力下成型制得型煤。

制得的型煤在皮带机上与炼焦配煤按照一定比例同步混合输送至煤塔，而后进入焦炉在1100℃~1350℃的温度下进行炼焦。型煤配入量为炼焦配煤的45 wt%。

试验焦炭样按国家标准测试焦炭质量指标，试验结果如表3所示。

在相同原料煤条件下，采用基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法，可减少优质焦肥煤的配入量，且获得各项指标优于常规配煤炼焦生产的焦炭，提高了产品的经济效益。

表3 焦炭质量指标

Claims (1)

1.一种基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法，其特征在于：包括如下步骤：

在成型用煤料中加入占成型用煤料7~20wt%的双功能粘结剂，在常温下搅拌调湿至水分含量为成型用煤料的8~17wt%，混合均匀后，静置5~20min进行预粘结；

将预粘结后的煤料送入加压成型设备，在10~50MPa压力下，成型得到型煤；

在炼焦配煤中配入占炼焦配煤20~45wt%的型煤后，进入焦炉在1100℃~1350℃的温度下进行炼焦；

所述双功能粘结剂包括如下质量分数的组份：70~92wt%煤基粘结剂、6~23 wt%水玻璃、2~7 wt%聚乙烯醇；

所述成型用煤料是包括无烟煤、贫煤或焦粉的配合煤或直接从炼焦配煤中切取出的煤料；

所述煤基粘结剂包括如下质量分数的组份：100~200目的不黏煤38~55 wt%、溶剂水38~55 wt%、甲醇1~5 wt%和Fe/Na增粘催化剂1~5 wt%，在高压反应釜中均匀混合，并在高压反应釜中通入CO和N₂或H₂的混合气1~5 MPa，其中CO含量为90 vol%或者95 vol%，将反应釜升温至310~360℃反应20~60 min制得；

所述配合煤中无烟煤、贫煤或焦粉的比例为占配合煤的40~75 wt%。

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