CN115159989A - 大截面矿热炉用炭块生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大截面矿热炉用炭块生产方法，属于炭块生产技术领域。本发明通过添加2,4‑2硝基甲苯作为添加剂来调节糊料的塑性，保证糊料塑性柔而不结、散而不干，保证炭块内外理化指标的均一。
Description
本申请是申请日为2020年10月14日、申请号为202011094291.7、发明名称为《大截面矿热炉用炭块生产方法》的分案申请。
技术领域
本发明涉及炭块生产技术领域，特别涉及一种大截面矿热炉用炭块生产方法。
背景技术
炭素材料是矿热炉炉衬的主要用材，炉底炭块的质量直接决定了矿热炉炉衬寿命。800mm×800mm×4000mm大截面炭块在发达国家早已广泛应用，我国长期以来由于受设备、工艺技术的限制，大多生产400mm×400mm×1500mm小截面炭块，无法满足大型矿热炉对大截面炭块的需求。随着高耗能产业的迅猛发展，矿热炉的炉型也不断的向大型化发展，对炉衬寿命和炉底安全性的要求越来越高，大截面的炭块生产就有着急迫和现实的意义。大截面炭块尺寸大、用料多，易产生内外不均质的现象，合格的大截面炭块首先要解决的问题就是炭块内外理化指标的均一。
发明内容
有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种理化指标均一的大截面矿热炉用炭块生产方法。
一种大截面矿热炉用炭块生产方法，由备料、混料、排气、成型和焙烧组成；
所述备料步骤具体包括如下步骤：
步骤101：准备骨料，所述骨料包括第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤，所述第一无烟煤的粒度为8～12mm，所述第二无烟煤的粒度为4～8mm，所述第三无烟煤的粒度为0.5～4mm，所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为采用低温煅烧得到煅烧无烟煤；所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤的纯度均≥85％；
步骤102：准备粉料，所述粉料包括碳粉、冶金焦，所述碳粉的粒度为200目；所述碳粉、冶金焦的纯度均为70±3％；
步骤103：准备粘接剂，所述粘接剂包括沥青、添加剂，所述沥青为高软化点煤沥青，所述添加剂为2,4-2硝基甲苯；
所述混料步骤为：
步骤201：按照下列原料及其重量份配料：10～14份的第一无烟煤、18～22份的第二无烟煤、22～26份的第三无烟煤、8～14份的碳粉、30～34份的冶金焦、12.5～16.5份的粘接剂；
步骤202：将步骤201配制的第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤、碳粉、冶金焦在120℃以上充分混合形成一次混合物；
步骤203：向所述一次混合物中加入步骤201配制的沥青，形成二次混合物，25分钟后向二次混合物中加入步骤201配制的添加剂，再充分混合5分钟以上，形成糊料，所述添加剂与二次混合物的质量百分比为1或4％；
所述排气步骤具体为：将糊料在130℃以上保温，并充分搅拌；
所述成型步骤为：将排气后的糊料采用振动成型形成生坯；所述生坯的比重为1.62；
所述焙烧步骤为：将生坯按照一定温度曲线烧制成炭块。
优选的，所述成型步骤中采用模压振动成型机，所述模压振动成型机的模具设有抽空设备。
优选的，在步骤203中，所述再充分混合的时间为5～10分钟。
优选的，所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为优质太西无烟煤。
优选的，在步骤201中，按照下列原料及其重量份配料：12份的第一无烟煤、20份的第二无烟煤、24份的第三无烟煤、10份的碳粉、32份的冶金焦、14.5份的粘接剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过添加2,4-2硝基甲苯作为添加剂来调节糊料的塑性，保证糊料塑性柔而不结、散而不干，保证炭块内外理化指标的均一。
附图说明
图1炭块截面取样位置图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对结合实施例作进一步的说明。
本发明实施例提供了一种大截面矿热炉用炭块生产方法，包括备料、混料、成型、焙烧的步骤；
所述备料步骤具体包括如下步骤：
步骤101：准备骨料，所述骨料包括第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤，所述第一无烟煤的粒度为8～12mm，所述第二无烟煤的粒度为4～8mm，所述第三无烟煤的粒度为0.5～4mm，所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为采用低温煅烧得到煅烧无烟煤；
步骤102：准备粉料，所述粉料包括碳粉、冶金焦，所述碳粉的粒度为200目以下；
步骤103：准备粘接剂，所述粘接剂包括沥青、添加剂，所述沥青为高软化点煤沥青，所述添加剂为2,4-2硝基甲苯；
所述混料步骤具体包括如下步骤：
步骤201：按照下列原料及其重量份配料：10～14份的第一无烟煤、18～22份的第二无烟煤、22～26份的第三无烟煤、8～14份的碳粉、30～34份的冶金焦、12.5～16.5份的粘接剂；
步骤202：将步骤201配制的第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤、碳粉、冶金焦在120℃以上充分混合形成一次混合物；
步骤203：向一次混合物中加入步骤201配制的沥青，形成二次混合物，25分钟后向二次混合物中加入步骤201配制的添加剂，再充分混合5分钟以上，形成糊料，所述添加剂与沥青物的质量百分比为1～4％；
所述成型步骤为：将糊料采用振动成型形成生坯；
所述焙烧步骤为：将生坯按照一定温度曲线烧制成炭块。
800mm×800mm×4000mm生坯的糊料用量为4.6吨，如此大吨位的糊料用量要想保持生坯的良好内部结构，则必须保证糊料塑性柔而不结、散而不干，普通沥青的处理方式无法满足要求。
800mm*800mm*4000mm大截面炭块用沥青需要高沥青软化点来保证焙烧后的炭块有足够的强度，但高沥青软化点的糊料易板结，成型后生坯内多干料夹杂。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过添加2,4-2硝基甲苯作为添加剂来调节糊料的塑性，保证糊料塑性柔而不结、散而不干，保证炭块内外理化指标的均一。
进一步，焙烧步骤中的温度曲线为：将成型后的生坯先按照不大于5℃/h的升温速度，升温至300℃，再按照不大于1℃/h的升温速度，升温至600℃，再按照不大于3℃/h的升温速度，升温至1320℃，并保温至少48h，形成炭块。
进一步，成型步骤中采用模压振动成型机，所述模压振动成型机的模具设有抽空设备。
采用抽真空方式，排除糊料内大量烟气，解决内部裂纹。
进一步，所述生坯的比重为1.62。
进一步，在混料步骤与成型步骤之间还包括排气步骤，所述排气步骤具体为：将糊料在130℃以上保温，并充分搅拌，以排除糊料中的烟气。
通过排气步骤排除糊料内大量烟气，以解决内部裂纹。
进一步，在排气步骤中，将糊料在130℃保温。
进一步，在焙烧步骤之后还包括加工步骤，所述加工步骤中，加工误差在-1～0mm以内。
进一步，在步骤203中，25分钟后向二次混合物中加入添加剂，再充分混合5～10分钟，形成糊料。
进一步，所述碳粉的粒度为200目，第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为优质太西无烟煤，第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤的纯度均≥85％，碳粉、冶金焦的纯度均为70±3％。
进一步，在步骤201中，按照下列原料及其重量份配料：12份的第一无烟煤、20份的第二无烟煤、24份的第三无烟煤、10份的碳粉、32份的冶金焦、14.5份的粘接剂。
以下通过实施例和对比例进一步说明本发明，下面的实施例只是用于详细说明本发明，并不以任何方式限制发明的保护范围。
如下实施例1～3以及对比例1制得的炭块的取样规格如图1所示，实施例1～3以及对比例1制得的炭块的理化指标如表1～4。
实施例1：准备骨料，所述骨料包括第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤，所述第一无烟煤的粒度为8～12mm，所述第二无烟煤的粒度为4～8mm，所述第三无烟煤的粒度为0.5～4mm，所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为采用低温煅烧得到煅烧无烟煤；准备粉料，所述粉料包括碳粉、冶金焦，所述碳粉的粒度为200目；第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为优质太西无烟煤，第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤的纯度均≥85％，碳粉、冶金焦的纯度均为70±3％，准备粘接剂，所述粘接剂包括沥青、添加剂，所述沥青为高软化点煤沥青，所述添加剂为2,4-2硝基甲苯；按照下列原料及其重量份配料：12份的第一无烟煤、20份的第二无烟煤、24份的第三无烟煤、10份的碳粉、32份的冶金焦、14.5份的粘接剂；将配制的第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤、碳粉、冶金焦在120℃以上充分混合形成一次混合物；向一次混合物中加入沥青，形成二次混合物，25分钟后向二次混合物中加入添加剂，再充分混合5～10分钟，形成糊料，所述添加剂与沥青物的质量百分比为1％；将糊料在130℃保温，并充分搅拌，以排除糊料中的烟气，将糊料采用振动成型形成生坯，所述生坯的比重为1.62，将生坯按照一定温度曲线烧制成炭块，该温度曲线为，将成型后的生坯先按照不大于5℃/h的升温速度，升温至300℃，再按照不大于1℃/h的升温速度，升温至600℃，再按照不大于3℃/h的升温速度，升温至1320℃，并保温至少48h。制得的炭块的理化指标如表1所示。
表1加1％添加剂取样位置的理化指标
| 项目 | 体积密度 | 灰分 | 抗压强度 | 显气孔率 |
| 单位 | g/cm<sup>3</sup> | ％ | MPa | ％ |
| a | 1.53 | 6.20 | 36 | 14.1 |
| b | 1.54 | 6.15 | 34 | 14.4 |
| c | 1.53 | 6.08 | 35 | 14.8 |
| d | 1.54 | 5.96 | 36 | 14.1 |
| e | 1.54 | 6.05 | 37 | 14.5 |
实施例2：准备骨料，所述骨料包括第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤，所述第一无烟煤的粒度为8～12mm，所述第二无烟煤的粒度为4～8mm，所述第三无烟煤的粒度为0.5～4mm，所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为采用低温煅烧得到煅烧无烟煤；准备粉料，所述粉料包括碳粉、冶金焦，所述碳粉的粒度为200目；第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为优质太西无烟煤，第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤的纯度均≥85％，碳粉、冶金焦的纯度均为70±3％，准备粘接剂，所述粘接剂包括沥青、添加剂，所述沥青为高软化点煤沥青，所述添加剂为2,4-2硝基甲苯；按照下列原料及其重量份配料：12份的第一无烟煤、20份的第二无烟煤、24份的第三无烟煤、10份的碳粉、32份的冶金焦、14.5份的粘接剂；将配制的第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤、碳粉、冶金焦在120℃以上充分混合形成一次混合物；向一次混合物中加入沥青，形成二次混合物，25分钟后向二次混合物中加入添加剂，再充分混合5～10分钟，形成糊料，所述添加剂与沥青物的质量百分比为3％；将糊料在130℃保温，并充分搅拌，以排除糊料中的烟气，将糊料采用振动成型形成生坯，所述生坯的比重为1.62，将生坯按照一定温度曲线烧制成炭块，该温度曲线为，将成型后的生坯先按照不大于5℃/h的升温速度，升温至300℃，再按照不大于1℃/h的升温速度，升温至600℃，再按照不大于3℃/h的升温速度，升温至1320℃，并保温至少48h。制得的炭块的理化指标如表2所示。
表2加3％添加剂取样位置的理化指标
| 项目 | 体积密度 | 灰分 | 抗压强度 | 显气孔率 |
| 单位 | g/cm<sup>3</sup> | ％ | MPa | ％ |
| a | 1.55 | 6.20 | 42 | 14.1 |
| b | 1.55 | 6.15 | 39 | 13.8 |
| c | 1.54 | 6.08 | 37 | 14.4 |
| d | 1.56 | 5.96 | 40 | 14.1 |
| e | 1.57 | 6.05 | 45 | 1.6 |
实施例3：准备骨料，所述骨料包括第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤，所述第一无烟煤的粒度为8～12mm，所述第二无烟煤的粒度为4～8mm，所述第三无烟煤的粒度为0.5～4mm，所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为采用低温煅烧得到煅烧无烟煤；准备粉料，所述粉料包括碳粉、冶金焦，所述碳粉的粒度为200目；第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为优质太西无烟煤，第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤的纯度均≥85％，碳粉、冶金焦的纯度均为70±3％，准备粘接剂，所述粘接剂包括沥青、添加剂，所述沥青为高软化点煤沥青，所述添加剂为2,4-2硝基甲苯；按照下列原料及其重量份配料：12份的第一无烟煤、20份的第二无烟煤、24份的第三无烟煤、10份的碳粉、32份的冶金焦、14.5份的粘接剂；将配制的第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤、碳粉、冶金焦在120℃以上充分混合形成一次混合物；向一次混合物中加入沥青，形成二次混合物，25分钟后向二次混合物中加入添加剂，再充分混合5～10分钟，形成糊料，所述添加剂与沥青物的质量百分比为4％；将糊料在130℃保温，并充分搅拌，以排除糊料中的烟气，将糊料采用振动成型形成生坯，所述生坯的比重为1.62，将生坯按照一定温度曲线烧制成炭块，该温度曲线为，将成型后的生坯先按照不大于5℃/h的升温速度，升温至300℃，再按照不大于1℃/h的升温速度，升温至600℃，再按照不大于3℃/h的升温速度，升温至1320℃，并保温至少48h。制得的炭块的理化指标如表3所示。
表3加4％添加剂取样位置的理化指标
| 项目 | 体积密度 | 灰分 | 抗压强度 | 显气孔率 |
| 单位 | g/cm<sup>3</sup> | ％ | MPa | ％ |
| a | 1.53 | 6.18 | 34 | 14.4 |
| b | 1.52 | 6.14 | 35 | 14.7 |
| c | 1.52 | 6.10 | 32 | 14.8 |
| d | 1.54 | 6.03 | 33 | 14.1 |
| e | 1.53 | 6.05 | 34 | 14.5 |
对比例1：准备骨料，所述骨料包括第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤，所述第一无烟煤的粒度为8～12mm，所述第二无烟煤的粒度为4～8mm，所述第三无烟煤的粒度为0.5～4mm，所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为采用低温煅烧得到煅烧无烟煤；准备粉料，所述粉料包括碳粉、冶金焦，所述碳粉的粒度为200目；第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为优质太西无烟煤，第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤的纯度均≥85％，碳粉、冶金焦的纯度均为70±3％，准备粘接剂，所述粘接剂包括沥青，所述沥青为高软化点煤沥青；按照下列原料及其重量份配料：12份的第一无烟煤、20份的第二无烟煤、24份的第三无烟煤、10份的碳粉、32份的冶金焦、14.5份的粘接剂；将配制的第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤、碳粉、冶金焦在120℃以上充分混合形成一次混合物；向一次混合物中加入沥青，充分混合30～35分钟，形成糊料，将糊料在130℃保温，并充分搅拌，以排除糊料中的烟气，将糊料采用振动成型形成生坯，所述生坯的比重为1.62，将生坯按照一定温度曲线烧制成炭块，该温度曲线为，将成型后的生坯先按照不大于5℃/h的升温速度，升温至300℃，再按照不大于1℃/h的升温速度，升温至600℃，再按照不大于3℃/h的升温速度，升温至1320℃，并保温至少48h。制得的炭块的理化指标如表4所示。
表4不加添加剂取样位置的理化指标
| 项目 | 体积密度 | 灰分 | 抗压强度 | 显气孔率 |
| 单位 | g/cm<sup>3</sup> | ％ | MPa | ％ |
| a | 1.50 | 6.09 | 34 | 16.5 |
| b | 1.52 | 6.10 | 32 | 15.3 |
| c | 1.51 | 5.21 | 31 | 15.5 |
| d | 1.53 | 6.05 | 33 | 14.9 |
| e | 1.52 | 6.12 | 32 | 15.2 |
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种大截面矿热炉用炭块生产方法，其特征在于：由备料、混料、排气、成型和焙烧组成；
所述备料步骤具体包括如下步骤：
步骤101：准备骨料，所述骨料包括第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤，所述第一无烟煤的粒度为8～12mm，所述第二无烟煤的粒度为4～8mm，所述第三无烟煤的粒度为0.5～4mm，所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为采用低温煅烧得到煅烧无烟煤；所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤的纯度均≥85％；
步骤102：准备粉料，所述粉料包括碳粉、冶金焦，所述碳粉的粒度为200目；所述碳粉、冶金焦的纯度均为70±3％；
步骤103：准备粘接剂，所述粘接剂包括沥青、添加剂，所述沥青为高软化点煤沥青，所述添加剂为2,4-2硝基甲苯；
所述混料步骤为：
步骤201：按照下列原料及其重量份配料：10～14份的第一无烟煤、18～22份的第二无烟煤、22～26份的第三无烟煤、8～14份的碳粉、30～34份的冶金焦、12.5～16.5份的粘接剂；
步骤202：将步骤201配制的第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤、碳粉、冶金焦在120℃以上充分混合形成一次混合物；
步骤203：向所述一次混合物中加入步骤201配制的沥青，形成二次混合物，25分钟后向二次混合物中加入步骤201配制的添加剂，再充分混合5分钟以上，形成糊料，所述添加剂与二次混合物的质量百分比为1或4％；
所述排气步骤具体为：将糊料在130℃以上保温，并充分搅拌；
所述成型步骤为：将排气后的糊料采用振动成型形成生坯；所述生坯的比重为1.62；
所述焙烧步骤为：将生坯按照一定温度曲线烧制成炭块。
2.如权利要求1所述的大截面矿热炉用炭块生产方法，其特征在于：所述焙烧步骤中的温度曲线为：将生坯先按照不大于5℃/h的升温速度，升温至300℃，再按照不大于1℃/h的升温速度，升温至600℃，再按照不大于3℃/h的升温速度，升温至1320℃，并保温至少48h。
3.如权利要求1所述的大截面矿热炉用炭块生产方法，其特征在于：所述成型步骤中采用模压振动成型机，所述模压振动成型机的模具设有抽空设备。
4.如权利要求1所述的大截面矿热炉用炭块生产方法，其特征在于：在步骤203中，所述再充分混合的时间为5～10分钟。
5.如权利要求1所述的大截面矿热炉用炭块生产方法，其特征在于：所述第一无烟煤、第二无烟煤、第三无烟煤均为优质太西无烟煤。
6.如权利要求1所述的大截面矿热炉用炭块生产方法，其特征在于：在步骤201中，按照下列原料及其重量份配料：12份的第一无烟煤、20份的第二无烟煤、24份的第三无烟煤、10份的碳粉、32份的冶金焦、14.5份的粘接剂。
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