CN101705104B - 一种煤粉活化剂和由该煤粉活化剂配制的炼焦用煤 - Google Patents

Abstract

本发明提供的煤粉活化剂，包括具有以下重量百分比的成分：树脂粘土1％～14％，葡萄糖5％～26％，钼酸钴0.5％～5％，胆甾醇苯酸酯0.5％～29％，硼酐1％～29％，黏土1％～15％，钛白粉1％～15％，硬脂酸钠1％～17％，氯化铁1％～5％，白土1％～10％，无水硼砂1％～26％，变性淀粉1％～16％，焦油渣1％～25％。本发明的煤粉活化剂添加后能与配合煤直接混合，使配合煤活性组分和惰性组分在炭化过程中更容易结合在一起；焦炭各向异性组织含量提高；煤的流动度提高，有利于中间相形成阶段分子重排，促进了中间相转化过程，形成强度更高的焦炭，能够替代或部分替代焦煤炼焦；加入剂量小，效益高，综合成本低。

Description

一种煤粉活化剂和由该煤粉活化剂配制的炼焦用煤

技术领域

本发明涉及炼焦配煤领域，具体涉及一种煤粉活化剂，由该煤粉活化剂配制的炼焦用煤。

背景技术

焦炭是冶金行业的重要原料和燃料，随着我国钢铁行业的快速发展，钢铁产量的飞速增长，对焦炭的需求量越来越大，质量的要求也越来越高。焦炭质量严重受我国炼焦煤资源短缺的制约。因此，研制用非焦煤替代或部分替代焦煤炼焦是非常迫切的，尤其对我国且有重要的战略意义。

我国的煤炭资源虽然丰富，但适宜炼焦的煤种不多，资源的地区分布也极其不均衡，特别是焦煤和肥煤等优质的炼焦煤的储量更少，又加上用量不断增大，炼焦煤资源相对短缺。炼焦煤储量仅占我国煤炭总储量的26.25％，其中强粘性煤稀缺，肥煤、气肥煤和焦煤分别占炼焦煤储量的12.81％和23.61％，而且这些强粘性煤储量中还包括相当数量的难选、高硫煤资源，不能用作炼焦原料，因此，我国强粘结性煤资源是稀缺和宝贵的。所以，利用我国现有的煤炭资源优势，通过开发和扩大炼焦用煤的种类，降低炼焦成本，提高焦炭质量，成为解决炼焦煤短缺的有效途径，并能够适应长期发展的需要。

研究利用非炼焦煤资源代替或部分代替昂贵的焦煤资源炼焦，能够大幅度降低焦炭生产成本，弥补我国焦煤资源的不足。现有技术在配有非炼焦煤的炼焦混合煤中加入活化剂，在低焦煤、肥煤比例下炼出较高质量的焦炭。现有的活化剂一般由水溶性高分子化合物、表面活性剂、盐类等构成，在应用时，有的是通过水溶液喷入配合煤中，会造成煤的水含量增大，不利于炼焦，且配入量大，成本高，硫含量过高，不利于焦炭质量的提高。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种煤粉活化剂，该煤粉活化剂能够直接与配合煤混合，与配合煤混合均匀，炼出的焦炭质量高，本发明还提供了由该煤粉活化剂配制的炼焦用煤。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种煤粉活化剂，包括具有以下重量百分比的成分：

树脂粘土：1％～14％，葡萄糖：5％～26％，钼酸钴：0.5％～5％，胆甾醇苯酸酯：0.5％～29％，硼酐：1％～29％，黏土：1％～15％，钛白粉：1％～15％，硬脂酸钠：1％～17％，氯化铁1％～5％，白土：1％～10％，无水硼砂：1％～26％，变性淀粉：1％～16％，焦油渣：1％～25％。

作为优选，所述煤粉活化剂包括具有以下重量百分比的成分：

树脂粘土：3％～12％，葡萄糖：10％～22％，钼酸钴：1％～5％，胆甾醇苯酸酯：3％～26％，氯化铁1％～4％，硼酐：6％～26％，黏土：3％～13％，钛白粉：3％～12％，硬脂酸钠：3％～15％，白土：2％～8％，无水硼砂：3％～22％，变性淀粉：3％～14％，焦油渣：5％～22％。

作为优选，所述煤粉活化剂包括具有以下重量百分比的成分：

树脂粘土：5％～10％，葡萄糖：12％～18％，钼酸钴：1％～3％，胆甾醇苯酸酯：8％～20％，硼酐：10％～18％，黏土：5％～10％，钛白粉：6％～10％，硬脂酸钠：5％～10％，氯化铁2％～3％，白土：4％～8％，无水硼砂：8％～18％，变性淀粉：5％～10％，焦油渣：10％～20％。

一种添加了所述煤粉活化剂的炼焦用煤，包括具有以下重量百分比的成分：

所述煤粉活化剂：0.03％～30％，

非炼焦煤：5％～95％，

炼焦煤：余量。

作为优选，所述非炼焦煤的质量百分比为10％～85％。

作为优选，所述炼焦煤为焦煤、1/3焦煤、肥煤、气煤、瘦煤、贫瘦煤、气肥煤中的一种或几种。

本发明提供的煤粉活化剂能够与配合煤直接混合均匀；添加煤粉活化剂后，配合煤在煤热解过程中粘接指数G提高，胶质层最大厚度y增加，胶质体的流动度增大，使得配合煤活性组分和惰性组分在炭化过程中更容易结合在一起；煤粉活化剂的供氢性能也能使配合煤炼焦后所得到的焦炭各向异性组织含量提高；煤粉活化剂对配合煤具有溶剂化作用，促进可溶物的生成，提高煤的流动度，也有利于中间相形成阶段分子重排，促进了中间相转化过程，改善中间相的形成；从而形成强度更高的焦炭，能够替代或部分替代焦煤炼焦；向配合煤中加入剂量的比例较小，效益高，综合成本低。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明的煤粉活化剂包括具有以下重量百分比的成分：树脂粘土：1％～14％，葡萄糖：5％～26％，钼酸钴：0.5％～5％，胆甾醇苯酸酯：0.5％～29％，硼酐：1％～29％，黏土：1％～15％，钛白粉：1％～15％，硬脂酸钠：1％～17％，氯化铁1％～5％，白土：1％～10％，无水硼砂：1％～26％，变性淀粉：1％～16％，焦油渣：1％～25％。

作为优选，所述煤粉活化剂包括具有以下重量百分比的成分：树脂粘土：3％～12％，葡萄糖：10％～22％，钼酸钴：1％～5％，胆甾醇苯酸酯：3％～26％，硼酐：6％～26％，黏土：3％～13％，钛白粉：3％～12％，硬脂酸钠：3％～15％，氯化铁1％～4％，白土：2％～8％，无水硼砂：3％～22％，变性淀粉：3％～14％，焦油渣：5％～22％。

更为优选，所述煤粉活化剂包括具有以下重量百分比的成分：树脂粘土：5％～10％，葡萄糖：12％～18％，钼酸钴：1％～3％，胆甾醇苯酸酯：8％～20％，硼酐：10％～18％，黏土：5％～10％，钛白粉：6％～10％，硬脂酸钠：5％～10％，氯化铁2％～3％，白土：4％～8％，无水硼砂：8％～18％，变性淀粉：5％～10％，焦油渣：10％～20％。

本发明提供的炼焦用煤是向配合煤中添加本发明提供的煤粉活化剂而成，其中该煤粉活化剂的重量百分比为0.03％～30％，非炼焦煤的重量百分比为5％～95％，优选为10％～85％，余下的为炼焦煤。

非炼焦煤为单独不能炼制成焦的煤，一般为不粘煤、弱粘结性煤、白煤、贫煤和无烟煤。炼焦煤是单独炼制时，能软化形成胶质体并结为焦炭的烟煤，包括焦煤、1/3焦煤、肥煤、气煤、瘦煤、贫瘦煤、气肥煤，配制炼焦煤时可以根据不同地方的煤质和煤种对单种煤的配比进行调整。将非炼焦煤和炼焦煤混合即构成配合煤，应用配煤技术，将非炼焦煤与炼焦煤配合使用能够节约优质炼焦煤，合理利用煤炭资源，扩大炼焦资源。本发明将煤粉活化剂加入非炼焦煤与炼焦煤组成的配合煤中，炼出的焦炭可达到替换前的焦炭水平，也可以将煤粉活化剂直接加入现有的炼焦煤中，可以显著改善焦炭质量。

煤粉活化剂添加入配合煤后，对配合煤起到的主要作用有：

(1)供氢增塑作用

本发明提供的煤粉活化剂由于包含上述成分，具有供氢能力，可以去掉煤热解过程中含氧官能团，使产生的游离基被氢饱和，配合煤经过热分解，氧桥等交联键打开后，发生煤大分子结构的重排，侧链在加热时发生断裂，与自由氢结合成小分子化合物，使产物的芳构化程度提高，结构向炼焦煤转变，从而实现增塑的目的。煤粉活化剂的供氢性能也能使配合煤炼焦后所得到的焦炭各向异性组织含量提高。同时，热解过程中产生的游离氢也可以提高煤粉活化剂的供氢能力。

(2)溶剂化作用

煤粉活化剂的溶剂化效能与煤粉活化剂的分子结构有关，当其结构与煤分子结构相近时，溶剂化作用越明显，具有足够的芳香度的煤粉活化剂，可以提高其溶剂效能。

煤粉活化剂对配合煤具有溶剂化作用，在炼焦过程中，配合煤加热到350℃～500℃时，煤中有机质分子激烈分解，侧链从缩合芳环上断裂并进一步分解。热分解产物形成气、液、固三相组成胶质体，随着温度升高至450℃～550℃，胶质体的分解速度大于生成速度，一部分产物呈气体析出后，另一部分则与固态颗粒融为一体，发生热缩聚而固化生成焦炭。热缩聚过程中，液态产物的二次分解产物、变形粒子和不熔组分结合在一起，生成不同结构的焦炭。在超过软化点温度时，煤粉活化剂部分会成为液态，部分溶解配合煤，促进可溶物的生成，提高配合煤的流动度，有利于中间相形成阶段分子重排，促进了中间相转化过程，改善中间相的形成；在煤裂解阶段300℃～550℃，溶剂化作用还可加速煤分子的侧链从缩合芳环上断裂并进一步分解，并与相对分子量较小的组分、分子量中等的组分发生相互反应，形成粘结性更好的液态粘结组分，增加胶质体的数量，改善胶质体的质量。

(3)粘结作用

配合煤加入煤粉活化剂共炭化时，具有较好的热稳定性，即在塑性阶段，配合煤的粘结性提高，惰性组分和活性组分接触更充分、紧密，煤粉活化剂能够与配合煤作用形成足够、稳定的液相，胶质体的数量和质量均得到改善，胶质体中液态产物较多，且流动性适宜，就能填充固体颗粒间的间隙，并发生粘结作用。胶质体中液态产物的热稳定性好，从生成胶质体到胶质体固化之间的温度区间宽，则胶质体的存在时间长，产生的粘结作用就充分，从而提高焦炭质量。

通过上述的主要作用，添加煤粉活化剂后，配合煤在煤热解过程中粘接指数G提高，胶质层最大厚度y增加，胶质体的流动度增大，胶质体更容易渗透到配合煤的各个部位，充分包围煤中的惰性组分，使得配合煤活性组分和惰性组分在炭化过程中更容易结合在一起，形成强度更高的焦炭。配合煤的粘结性G值和胶质层最大厚度y的提高，使得配合煤挥发分析出的阻力增大，则配合煤在热解过程中，煤的膨胀压力就会增加，奥亚膨胀度b也就越大，有利于焦炭的各向异性程度发展，有助于提高焦炭的强度。

本发明中炼焦用煤的配制方法为：首先将构成煤粉活化剂的各种配料充分混合制成煤粉活化剂；然后将煤粉活化剂与配制好的非炼焦煤和炼焦煤充分均匀混合，具体可以根据焦化厂的运煤线路，在配煤皮带上方安装自动加剂设备，煤粉活化剂落到配合煤上后通过皮带传送进入高速粉碎机并通过高速粉碎机搅拌作用使之与配合煤充分混匀。

实施例1：

制备煤粉活化剂，各组分的重量百分比为：3％的树脂粘土，6％的葡萄糖，5％的钼酸钴，1％的胆甾醇苯酸酯，2％的硼酐，3％的黏土，13％的钛白粉，16％的硬脂酸钠，2％的氯化铁，9％的白土，3％的无水硼砂，13％的变性淀粉，24％的焦油渣。

然后将该煤粉活化剂与配合煤混合，其中该煤粉活化剂的重量百分比为1％；非炼焦煤为贫煤，重量百分比为20％；炼焦配合煤重量百分比为79％，配比为：焦煤25％，肥煤20％，气煤15％，瘦煤40％。其中各种煤均为国产煤。

实施例2：

制备煤粉活化剂，各组分的重量百分比为：12％的树脂粘土，23％的葡萄糖，3％的钼酸钴，18％的胆甾醇苯酸酯，28％的硼酐，2％的黏土，3％的钛白粉，2％的硬脂酸钠，1％的氯化铁，2％的白土，3％的无水硼砂，1％的变性淀粉，2％的焦油渣。

然后将该煤粉活化剂与配合煤混合，其中该煤粉活化剂的重量百分比为2％；非炼焦煤为白煤，重量百分比为50％；炼焦配合煤重量百分比为48％，配比为：焦煤25％，肥煤20％，气煤15％，瘦煤40％。其中各种煤均为国产煤。

实施例3：

制备煤粉活化剂，各组分的重量百分比为：5％的树脂粘土，10％的葡萄糖，4％的钼酸钴，5％的胆甾醇苯酸酯，18％的硼酐，8％的黏土，10％的钛白粉，4％的硬脂酸钠，2％的氯化铁，4％的白土，18％的无水硼砂，3％的变性淀粉，9％的焦油渣。

然后将该煤粉活化剂与配合煤混合，其中该煤粉活化剂的重量百分比为4％；非炼焦煤为不粘煤，重量百分比为75％；炼焦配合煤重量百分比为21％，配比为：焦煤25％，肥煤20％，气煤15％，瘦煤40％。其中各种煤均为国产煤。

实施例4：

制备煤粉活化剂，各组分的重量百分比为8％的树脂粘土，13％的葡萄糖，2％的钼酸钴，11％的胆甾醇苯酸酯，10％的硼酐，8％的黏土，8％的钛白粉，5％的硬脂酸钠，3％的氯化铁，6％的白土，8％的无水硼砂，5％的变性淀粉，13％的焦油渣。

然后将该煤粉活化剂与配合煤混合，其中该煤粉活化剂的重量百分比为5％；非炼焦煤为弱粘结煤，重量百分比为90％；炼焦配合煤重量百分比为5％，配比为：焦煤25％，肥煤20％，气煤15％，瘦煤40％。其中各种煤均为国产煤。

分别将实施例1-4中的炼焦用煤进行炼制，对所得的焦炭进行测试，测试方法为本领域技术人员所公知，实验结果见表1：

表1各炼焦用煤所炼焦炭的性能测试结果

本领域技术人员公知焦炭的耐磨强度M10是指焦炭能抵抗外来摩擦力而不形成碎屑或粉末的能力，抗碎强度M40是指焦炭能抵抗外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力。采用转鼓实验的方法，试验完成后，用孔径为40mm和10mm的筛子筛分，大于40mm粒级的百分数即为抗碎强度M40，小于10mm粒级的百分数为耐磨强度M10。由表1数据可以看到，本发明具体实施方式提供的炼焦用煤炼制的焦炭的M10比加剂前的配合煤炼出的焦炭有大幅度的减小，M40比加剂前的配合煤炼出的焦炭有显著的提高，因此加剂后的配合煤炼出的焦炭耐磨性能和抗碎能力较好。

对于气孔较多、裂纹较多的焦炭，反应性CRI较高，在高炉中反应就过快，由于碳的溶损，气孔壁变薄，反应后强度CSR就较低，焦炭容易粉碎和粉化，焦炭的骨架支撑作用就越差，并影响炉内柱料透气性，因此CRI越高，焦炭在高炉中的破坏越严重，疏松骨架作用就越差，所以炼出质量好的焦炭要降低CRI，提高CSR。表1中，加剂后的CRI比加剂前的配合煤炼出的焦炭显著降低，焦炭的CRI低于30％，加剂后的CSR比加剂前的配合煤炼出的焦炭显著提高，CSR达到60％左右，可以看出本发明炼出的焦炭的热性能较好。

本发明提供的粉煤活化剂用法简单易行，可直接添加入非炼焦煤和炼焦煤组成的配合煤中，能够均匀混合，不会造成煤的水含量增大，加入剂量少，可以通过物理化学作用提高配合煤的胶质体含量和质量，炼出的焦炭可以达到用非炼焦煤替换前的水平，使得低价格的非炼焦煤可以替代昂贵的炼焦煤，扩大了炼焦用煤的种类，降低炼焦成本，增加了钢铁企业的效益。

以上对本发明所提供的煤粉活化剂和由该煤粉活化剂配制的炼焦用煤进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种煤粉活化剂，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：

树脂粘土：1％～14％，葡萄糖：5％～26％，钼酸钴：0.5％～5％，胆甾醇苯酸酯：0.5％～29％，硼酐：1％～29％，黏土：1％～15％，钛白粉：1％～15％，硬脂酸钠：1％～17％，氯化铁1％～5％，白土：1％～10％，无水硼砂：1％～26％，变性淀粉：1％～16％，焦油渣：1％～25％。

2.根据权利要求1所述的煤粉活化剂，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：

树脂粘土：3％～12％，葡萄糖：10％～22％，钼酸钴：1％～5％，胆甾醇苯酸酯：3％～26％，硼酐：6％～26％，黏土：3％～13％，钛白粉：3％～12％，硬脂酸钠：3％～15％，氯化铁1％～4％，白土：2％～8％，无水硼砂：3％～22％，变性淀粉：3％～14％，焦油渣：5％～22％。

3.根据权利要求1所述的煤粉活化剂，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：

树脂粘土：5％～10％，葡萄糖：12％～18％，钼酸钴：1％～3％，胆甾醇苯酸酯：8％～20％，硼酐：10％～18％，黏土：5％～10％，钛白粉：6％～10％，硬脂酸钠：5％～10％，氯化铁2％～3％，白土：4％～8％，无水硼砂：8％～18％，变性淀粉：5％～10％，焦油渣：10％～20％。

4.一种添加了权利要求1至3中任一项所述的煤粉活化剂的炼焦用煤，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：

所述煤粉活化剂：0.03％～30％，

非炼焦煤：5％～95％，

炼焦煤：余量。

5.根据权利要求4所述的炼焦用煤，其特征在于，所述非炼焦煤的质量百分比为10％～85％。

6.根据权利要求4所述的炼焦用煤，其特征在于，所述炼焦煤为焦煤、1/3焦煤、肥煤、气煤、瘦煤、贫瘦煤、气肥煤中的一种或几种。