CN102083942A - 制备用于生产冶金焦炭用配料的煤混合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备生产冶金焦炭用配料的方法。该方法包括制备两种形式双组分混合物的组分：从两种具有高粘结性的高成焦煤，主要是富化煤制得的组分，用于制得富组合物；和从两种具有低粘结性中等成焦煤，主要是贫化煤制得的组分，用于制得到贫组合物。

Description

制备用于生产冶金焦炭用配料的煤混合物的方法
本发明涉及焦炭化学产品，特别是涉及生产冶金焦炭用配料的制备。
已知有一个选配炼焦用最佳煤配料的方法(俄罗斯专利，No.2088634，C10B57/04，G01 N33/22，1997年8月27日公布)，该方法包括：配制不同组分含量的配料；准备每一个配料的试样；使用K等级煤试样作为基准配料。然后，把每一个试样分开炼焦，磨碎，色层分离，测定每一个配料组分焦炭的中孔总体积。根据测试配料焦炭中孔的总体积对数值与基准配料焦炭中孔总体积的对数值最小偏差来判断测试组分是否符合最佳成分。
这个方法使用起来很复杂，耗时，虽然能够使用各种等级的煤来制备具有选定特性的煤配料。
已知有一个从工业煤，例如肥煤、气肥煤、焦炭低粘结煤、贫化粘结煤来制备生产冶金焦炭配料的方法，在该方法中，使用腐藻煤作为粘结添加物，首先降低灰分和黄铁矿硫，然后，超细磨粉到5-50微米尺寸颗粒，均匀地与其它组分混合，并加入一定量的发电等级的煤。
在该方法中只能使用一组范围较狭的组分(Ж、ΓЖ、KC、ОС等级的煤)，不能用来在不同炼焦化工厂选配要求宽组分范围的煤配料组分。
此外，使用在使用前要求特殊处理的粘结添加物，使准备配料的方法复杂化。
制备生产冶金焦炭用煤配料的一种方法(美国专利，No.6830660，C10B57/00，57/04，53/00，2004年12月14日公布)可使用范围最宽的一组组分。它是由大量原料煤，包括低、中和中高粘结度的中等成焦煤及高、中高粘结度的高等炼焦煤来制备混合物，在这种情况下，具有反射性能R0为0.9-1.1和粘结度不小于3.0的煤属于中等成焦煤。
这样，通过由从大量等级的煤挑选出的几个煤制备混合物，可以从廉价、容易获得的品种的煤生产高质量的焦炭。
为了准备这样一些配料，必须使用具有准确给定性质(焦化性，粘结性)等级的煤。但是，众所周知，即使在一个产地，天然煤的等级在性能和质量指标上的变化很大。因此，为了得到所需的配料组分，必须进行复杂的工艺处理，从而使从容易获得的等级煤准备炼焦配料的方法复杂化。
本发明的制备炼焦用煤配料方法的目的是研制出为得到高质量焦炭满足一定要求的有差异的混合物的组合物。从一大组天然煤作为已准备好组分而制备的这些具有给定性质的有差异的组合物，大大简化了准备炼焦配料的制备工艺。
已有为获得冶金焦炭的配料(俄罗斯专利No.2305122，C10B 57/04，2007年8月27日公布)，它是从一定组原料煤：肥煤、气肥煤、焦炭低粘结煤、焦炭贫化煤以不同的方案获得的。这种配料可以有二个、三个或四个组分，在每一种情况下，根据具体使用的所需组合来选择组分。
这个已知配料的缺点是，为准备有差异的配料组分，具有有限的原料组分。在二个组分的混合物中，很难达到所希望参数值(R0或FSI)，而多组分混合物在焦炭生产的煤准备车间里来制备时，工艺复杂，从而大大地使配料成本费上涨。
因此，制备新配料的任务是简化获得高质量品种的焦炭制备工艺，研制制备炼焦用配料的有差异的组合物。
因此本发明提供一种制备生产冶金焦炭用配料的煤混合物的方法，包括由大量原料煤制备混合物，所述原料煤包含具有低度和中度粘结度的中等成焦煤以及具有高粘结度的高成焦煤，其特征在于配制两种形式的双组分混合物的组分：由两种高成焦煤，主要是富化煤制得的组分，由所制得的组分制得富组合物；由两种中等成焦煤，主要是贫化煤制得的组分，由其制得贫组合物。
在这种情况下，由具有自由膨胀指数FSI为5及5以上和镜质组反射性能R0小于1.15％的煤制得的组合物属于具有高粘结度的富组合物。
由具有自由膨胀指数FSI为4.5及小于4.5和镜质组反射性能R0大于1.15％的煤制得的组合物属于具有低和中度粘结度的贫组合物。
制备组合物的任务以下列方式来解决。
用于由高粘结度煤生产炼焦用配料的富煤混合物组合物含有肥(Ж)煤和气(Γ)煤，具有下列组分重量百分比：
肥煤--3～97；
气煤--3～97。
用于由高粘结度煤生产炼焦用配料的富煤混合物组合物含有肥(Ж)煤和气肥(ΓЖ)煤，具有下列组分重量百分比：
肥煤--3～97；
气肥煤--3～97。
用于由高粘结度煤生产炼焦用配料的富煤混合物组合物含有气肥(ΓЖ)煤和气(Γ)煤，具有下列组分重量百分比：
气肥煤--3～97；
气煤---3～97。
用于由高粘结度煤生产炼焦用配料的富煤混合物组合物含有气肥贫化(ΓЖ0)煤和气肥(ΓЖ)煤和肥(Ж)煤，具有下列组分重量百分比：
气肥贫化煤--3～97；
气肥煤或肥煤--3～97。
用于由高粘结度煤生产炼焦用配料的富煤混合物组合物含有气肥贫化(ΓЖ0)煤和气(Γ)煤，具有下列组分重量百分比：
气肥贫化煤--3～97；
气煤--3～97。
用于由高粘结度煤生产炼焦用配料的富煤混合物组合物含有焦炭肥(КЖ)煤和气肥(ΓЖ)煤，具有下列组分重量百分比：
焦炭肥煤--3～97；
气肥煤--3～97。
用于由中度粘结煤生产炼焦用配料的贫煤混合物组合物含有焦炭(К)煤和焦炭贫化(КО)煤，具有下列组分重量百分比：
焦炭煤--3～97；
焦炭贫化煤--3～97。
用于由中度粘结煤生产炼焦用配料的贫煤混合物组合物含有焦炭(К)煤和焦炭低粘结(KC)煤或焦炭低粘结低变形(KCH)煤，具有下列组分重量百分比：
焦炭煤--3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤--3～97。
用于由中度粘结煤生产炼焦用配料的贫煤混合物组合物含有焦炭贫化(KO)煤和焦炭低粘结(KC)煤或焦炭低粘结低变形煤，具有下列组分重量百分比：
焦炭贫化煤--3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤--3～97。
用于由中度粘结煤生产炼焦用配料的贫煤混合物组合物含有贫粘结煤(TC)和焦炭低粘结(KC)煤或流体低粘结低变形(KCH)煤，具有下列组分重量百分比：
贫粘结煤--3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤--3～97。
用于由中度粘结煤生产炼焦用配料的贫煤混合物组合物含有贫化粘结(OC)煤和焦炭低粘结(KC)煤或焦炭低粘结低变性(KCH)煤，具有下列组分重量百分比：
贫化粘结煤--3～97
焦炭低粘结或焦炭低粘结低变形煤--3～97。
用于由中度粘结煤生产炼焦用配料的贫煤混合物组合物含有低粘结(CC)煤和焦炭贫化(KO)煤或焦炭低粘结(KC)煤，具有下列组分重量百分比：
低粘结煤--3～97；
焦炭贫化煤或焦炭低粘结煤--3～97。
用于由中度粘结煤生产炼焦用配料的贫煤混合物组合物含有焦炭(K)煤和贫粘结(TC)煤或贫化粘结(OC)煤或低粘结(CC)煤，具有下列组分重量百分比：
焦炭煤--3～97；
贫粘结煤或贫化粘结煤或低粘结煤--3～97。
众所周知，贫化煤降低了配料的收缩性。在配料中加了贫化煤之后，将降低焦炭的裂纹率，提高其粒度。但是，由于粘结性不够，将导致提高焦炭的磨损性，增加焦炭大小的不均匀性，使焦炭质量变坏。
此外，贫化煤会生成少量液相，但不足以使这些煤颗粒混合物参与到粘结过程中。因此，在最佳粘结性配料中，应生成的液相要足以使整个炼焦料的颗粒表面润湿。
如果液相少，则配料没有足够的粘结性，是贫化的配料。如果配料有过量的粘结性，即是富配料，则可在这种配料中加入贫化组分(P.E.Лейбович，焦炭化学生产工艺，莫斯科，1982年，55页)，也就是说，尽可能最大限度使各组分含量平均，以确保煤配料质量的均匀性。
所有煤配料富组分都具有大的粘结性余量，从而能够在足够宽的范围在配料中改变它们的含量，而不使总的粘结性水平变差(见Ю.С.Кафтана等人，具有不同体积炉室炼焦炉的差异组分的研究设计--Ж.NN.焦炭和化学1990.11)。
在本发明的组合物中，组分的含量可在3质量％～97质量％范围内变化，根据这一点来改变贫化组分的含量。
因为综合指标服从混合物中相加性的规则，它们用于开发具有给定指标R0和FSI的有差异的配料组合物。
在选配配料组合物时发现了自由膨胀指数-FSI(或塑性层厚度-у)和镜质组反射性能-R0(或挥发物质产出率-V)指标的最佳比例关系，这是生产高质量焦炭所要求的。
如果在配料中粘结(富)组分占多数，则生成大量易流动的产品，这些产品具有低的粘性(FSI等于6～8，R0等于0.8～1.1％)。在这种情况下，焦炭强力膨胀，具有高的反应性能，孔隙大，机械强度差。如果在配料中不好的粘结(贫化)组分占多数(FSI等于1～4单位，R0等于1.20～2.00％)则焦炭的膨胀差，孔隙小。这种焦炭具有低的机械强度和很低的反应性能。
为了确保易流动产品的最佳体积和粘度值，必须使欲炼焦的煤混合物的FSI为5，塑性层厚度为15mm)，镜质组反射性能应为1.15％(挥发物的产率约为30％)。这些参数对应于等级K的高质量煤，不加添加物就能得到好的焦炭。但是，这些煤的资源很少。为了使煤的混合物质量参数接近于K等级煤，必须加入一些粘结和贫化煤。为了简化制备配料的工艺，最好预先准备好两组组分--高粘结的(富煤，即富有等级为Ж，Γ，ΓЖ，КЖ的煤)和低粘结性的(贫化，即富有等级为КО，CC，OC，TC的煤)。
富组分应具有FSI指数不小于5(塑性层厚度大于15mm)和R0值小于1.15％。贫化组分应具有FSI指数最多41/2(塑性层厚度最多14mm)和R0值大于1.15％。当具有这些性质的组分彼此混合或与各个煤混合时，得到具有最佳特性的配料。
炼焦配料既可由两个组合物-富组合物和贫化组合物配制，也可由几个组分包括富组分和各个贫化煤或贫化组合物和各个富煤配制。在配料中，按整个配料重量计，富组分含量的范围为20％到80％。贫化组分可为5％～70％。下面给出制备给定质量并含各种富或贫化组合物炼焦用的配料的实施例：
1.为获得冶金焦炭的配料，它含有表中实施例1的富组分和焦炭贫化煤，具有下列组分重量百分比：
富组合物(按实施例1)--40；
焦炭贫化煤--60
2.为获得冶金焦炭的配料，它含有与焦炭贫化煤和贫粘结煤混合的表中实施例7的富组合物，具有下列组分重量百分比为：
富组合物--40；
焦炭贫化煤--35；
3.为获得冶金焦炭的配料，它含有表中实施例40的贫化组合物和肥煤，具有下列组分重量百分比：
贫化组合物--60；
肥煤--40
4.为获得冶金焦炭的配料，它含有表中实施例43的贫化组合物和气肥煤，组分的重量百分比为：
贫化组合物--60；
气肥煤-40
5.为获得冶金焦炭的配料，它含有表中实施例46的贫分组合物和表中实例4的加肥组分，具有下列组分重量百分比：
贫化组合物--40；
加肥组分--60
从富组合物和贫化组合物配制配料混合物的实施例。
从矿井“纪念日”和“奥辛宁科夫斯卡亚”开采得到等级为Ж的原煤和在矿井“叶萨鸟尔斯卡亚”开采得到的等级为ΓЖ的原煤，配制炼焦用的配料富组分。在中央富选工厂“库兹涅茨卡亚”原煤经富选得到等级ΓЖ和Ж比例为30∶70的组分混合物。配备好的配料富组合物的镜质组反射性能为1.00％，自由膨胀指数7，塑性层厚度为19mm，这使它在与贫化组合物或有低粘结性的高镜质组反射性能的精煤的混合物可适合于炼焦。
从露天矿“诺沃巴恰茨基”开采得到的等级为KO的原煤和在露天矿“克拉斯诺布罗斯基”开采得到的等级为KC的原煤，配制炼焦用的配料贫化组合物。在中央富选工厂“别列佐夫斯基”原煤经富选得到比例为30∶70的等级为KO和KC煤的组分混合物。配制好的配料贫化组合物的镜质组反射性能为1.29％，自由膨胀指数为3，塑性层厚度为9mm。
配制好的贫化组合物和配制好的富组合物的混合物，适用于制备合格的炼焦配料。在配料中贫化组合物和富组合物的比例取决于炼焦炉的类型，可以有各种不同的比例配制。例如，50∶50的比例给出配料的自由膨胀指数为5，反射性能为1.10％，塑性层厚度为16mm。配料中贫化组合物与富组合物的比例为40∶60，给出的自由膨胀指数为6，反射性能为1.00％，塑性层厚度为17mm，第一个配料更适合于狭小焦化室的炼焦炉，第二个配料适合于宽大焦化室的炼焦炉。
类似方法完成的具有各方案数值的混合物配制的其它实例，在表中列出。
Figure BPA00001226114300071
Figure BPA00001226114300081
Figure BPA00001226114300091
表2两个组合物组成的配料的实施例
Figure BPA00001226114300092
权利要求书(按照条约第19条的修改)
(国际局于2009年4月14日收到，用修改后的权利要求1～16代替原权利要求1～16)
1.制备生产冶金焦炭用配料的煤混合物的方法，该方法包括由大量原料煤制备混合物，所述原料煤包含具有低和中粘结度的中等成焦煤以及具有高粘结度的高成焦煤，其特征在于配制两种形式的双组分混合物的组分：由两种高成焦煤，主要是富化煤制得的组分，用于制得富组合物；由两种中等成焦煤，主要是贫化煤制得的组分，用于制得贫组合物。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于由具有自由膨胀指数FSI为5或更高和镜质组反射性能R0小于1.15％的煤制得的组合物属于具有高粘结度的富组合物。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于由具有自由膨胀指数FSI为4.5及小于4.5和镜质组反射性能R0大于1.15％的煤制得的组合物属于具有低和中粘结度的贫组合物。
4.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由肥煤和气煤组成，具有下列组分重量百分比：
肥煤：3～97；
煤：3～97。
5.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由肥煤和气肥煤组成，具有下列组分重量百分比：
肥煤：3～97；
气肥煤：3～97。
6.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由气肥煤和气煤组成，具有下列组分重量百分比：
气肥煤：3～97；
气煤：3～97。
7.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由气肥贫化煤和气肥煤或肥煤组成，具有下列组分重量百分比：
气肥贫化煤：3～97；
气肥煤或肥煤：3～97。
8.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由气肥贫化煤和气煤组成，具有下列组分重量百分比：
气肥贫化煤：3～97；
气煤：3～97。
9.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由焦炭肥煤和气肥煤组成，具有下列组分重量百分比：
焦炭肥煤：3～97；
气肥煤：3～97。
10.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由焦炭煤和焦炭贫化煤组成，具有下列组分重量百分比：
焦炭煤：3～97；
焦炭贫化煤：3～97。
11.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由焦炭煤和焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤组成，具有下列组分重量百分比：
焦炭煤：3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤：3～97。
12.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由焦炭贫化煤和焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤组成，具有下列组分重量百分比：
焦炭贫化煤：3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤：3～97。
13.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由贫粘结煤和焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤组成，具有下列组分重量百分比：
贫粘结煤：3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤：3～97。
14.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由贫化粘结煤和焦炭低粘度煤或焦炭低粘结低变形煤组成，具有下列组分重量百分比：
贫化粘结煤：3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤：3～97。
15.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由低粘结煤和焦炭贫化煤或焦炭低粘结煤组成，具有下列组分重量百分比：
低粘结煤：3～97；
焦炭贫化煤或焦炭低粘结煤：3～97。
16.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它仅仅由焦炭煤和贫粘结煤或贫化粘结煤或低粘结煤，具有下列重量百分比：
焦炭煤：3～97
贫粘结煤或贫化粘结煤或低粘结煤：3～97。

Claims (15)

1.制备生产炼焦用配料的煤混合物的方法，该方法包括由大量原料煤制备混合物，所述原料煤包含具有低度和中度粘结度的中等成焦煤以及具有高粘结度的高成焦煤，其特征在于配制两种形式的双组分混合物的组分：由两种高成焦煤，主要是富化煤制得的组分，用于制得富组合物；由两种中等成焦煤，主更是贫化煤制得的组分，用于制得贫组合物。
2.根据权利要求1方法，其特征在于由具有自由膨胀指数FSI为5或更高和镜质组反射性能R0小于1.15％的煤制得的组合物属于具有高粘结度的富组合物。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于由具有自由膨胀指数FSI为4.5或更高和镜质组反射性能R0大于1.15％的煤制得的组合物属于具有低和中度粘结度的贫组合物。
4.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征在于它含有肥煤和气煤，具有下列组分重量百分比：
肥煤：3～97；
其特征在于它含有肥煤和气肥煤，具有下列组分重量百分比：
肥煤：3～97；
气肥煤：3～97。
6.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征在于它含有气肥煤和气煤，具有下列组分重量百分比从：
气肥煤：3～97；
气煤：3～97。
7.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征特征在于它含有气肥贫化煤和气肥煤或肥煤，具有下列组分重量百分比：
气肥贫化煤：3～97；
气肥煤或肥煤：3～97。
8.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征在于它含有气肥贫化煤和气煤，具有下列组分重量百分比：
气肥贫化煤：3～97；
气煤：3～97。
9.用于由高粘结度煤生产冶金焦炭用配料的富煤混合物组合物，其特征在于它含有焦炭肥煤和气肥煤，具有下列组分重量百分比：
焦炭肥煤：3～97；
气肥煤：3～97。
10.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它含有焦炭煤和焦炭贫化煤，具有下列组分重量百分比：
焦炭煤：3～97；
焦炭贫化煤：3～97。
11.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它含有焦炭煤和焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤，具有下列组分重量百分比：
焦炭煤：3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤：3～97。
12.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它含有焦炭贫化煤和焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤，具有下列组分重量百分比：
焦炭贫化煤：3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤：3～97。
13.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它含有贫粘结煤和焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤，具有下列组分重量百分比：
贫粘结煤：3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤：3～97。
14.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它含有贫化粘结煤和焦炭低粘度煤或焦炭低粘结低变形煤，具有下列组分重量百分比：
贫化粘结煤：3～97；
焦炭低粘结煤或焦炭低粘结低变形煤：3～97。
15.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它含有低粘结煤和焦炭贫化煤或焦炭低粘结煤，具有下列组分重量百分比：
低粘结煤：3～97；
焦炭贫化煤或焦炭低粘结煤：3～97。
16.用于由中度粘结煤生产冶金焦炭用配料的贫煤混合物组合物，其特征在于它含有焦炭煤和贫粘结煤或贫化粘结煤或低粘结煤，具有下列组分重量百分比：
焦炭煤：3～97；
贫粘结煤或贫化粘结煤或低粘结煤：3～97。
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