CN102260510A - 一种添加长焰煤的焦炭及炼焦方法 - Google Patents

一种添加长焰煤的焦炭及炼焦方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种焦炭及炼焦方法，特别涉及一种添加长焰煤的焦炭及炼焦方法。主要解决现有添加长焰煤焦炭如果比例加大后出现的结焦性变差、焦炭强度低的技术问题。一种添加长焰煤的焦炭，由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：1/3焦煤12-18％，气煤22-25％，肥煤20-24％，焦煤28-32％，长焰煤5.1-7％，瘦煤2-6％。炼焦方法包括如下步骤：(1)进行长焰煤的破碎，粒径3mm以下的长焰煤占其总质量85～100％；(2)把所得到的长焰煤煤粉通过加热装置加热脱除挥发分，脱除的挥发分占长焰煤总质量25～35％。(3)处理后的长焰煤与其它煤按上述配煤，然后进入顶装焦炉炼焦，(4)出焦后冷却。本发明主要用于在保证质量前提下节约主焦煤的用量并降低生产成本。

Description

一种添加长焰煤的焦炭及炼焦方法
技术领域
本发明涉及一种焦炭及炼焦方法，特别涉及一种添加长焰煤的焦炭及炼焦方法。
背景技术
现代炼焦工业主要用来生产高炉炼铁用的焦炭，即冶金焦。随着炼铁高炉的日益大型化，对焦炭质量，特别是焦炭强度的要求越来越高。一般认为，为生产高强度的焦炭，配煤时应采用较高比例的强黏结性煤，如焦煤和肥煤。然而，强粘结性煤的价格较高。近年来，国内炼焦规模不断扩大，炼焦用煤特别是主焦煤如焦煤和肥煤日益紧缺。在保证焦炭质量的前提下，扩大炼焦用煤来源，从而节约主焦煤的用量并降低生产成本，已成为业内急需解决的问题。
长焰煤的没有黏结性，一般不结焦，属于非炼焦用煤，主要作为动力和化工用煤。然而，长焰煤具有低灰低硫的优点，与常规的炼焦用煤相比，其价格也明显低些。如能将长焰煤用于生产冶金焦，不仅可以降低焦炭的灰分和硫分，还能够降低炼焦的成本，并扩大炼焦用煤的来源。
采用顶装焦炉进行炼焦生产，只能配用少量长焰煤，否则就会使配煤的粘结性大幅度降低，所得到的焦炭的机械强度明显变坏，焦炭质量不稳定，产品也难以达到优质冶金焦的技术指标要求。可见，顶装焦炉进行炼焦生产时，配入长焰煤仍存在一定的技术问题。
中国专利申请CN 1786113A公开了一种型焦的生产方法，首先弱粘煤、不粘煤或者长焰煤经低温干馏后制成半焦，将半焦和沥青混合，然后在1100～1300℃下进行焙烧从而得到型焦产品。该方法的优点是无需常规的主焦煤，但是所得型焦的质量不高，无法满足高炉炼铁的要求。中国专利申请CN101591549A《一种炼焦用原料煤的预处理方法》，公开了一种微波加热快速生产焦炭的方法，该方法可用于炼焦用煤的预热，但是该方法采用微波发生装置作为原料煤的加热热源，难以工业化应用。
中国专利申请200910035416.6<一种低成本高强度焦炭及炼焦方法>公开了一种长焰煤生产高强度焦炭的方法，通过控制关键指标，主要指配煤的粘结性能指标、配煤的微强粘比指标，以及长焰煤的细度和长焰煤的配入比例，使焦炭质量能够达到大高炉炼铁的需要。
应用上述工艺，要想进一步提高长焰煤配比，则配合煤的粘结特性降低，结焦性变差，焦炭强度降低，不能满足高炉对冶金焦炭的需求。
煤干燥技术用于处理入炉配合煤，将炼焦煤料在装炉前除掉一部分水分，将配合煤的水分从10％降低到7％左右，该技术可以提高焦炉生产能力，减少焦炉加热用煤气消耗量。但由于水分低使装煤困难，装煤粉尘增加和结石墨增加等，给该工艺的使用带来了困难。
为了克服上述专利的不足，开发了长焰煤预处理技术，提出了一种长焰煤用于配煤炼焦的预处理方法，以减少长焰煤对配煤质量的不利影响，在顶装焦炉上能够生产出质量稳定的高强度的冶金焦炭。
发明内容
本发明的目的在于提供一种添加长焰煤的焦炭及炼焦方法，主要解决现有添加长焰煤焦炭如果比例加大后出现的结焦性变差、焦炭强度低的技术问题。使得在配煤原料中加入经过预处理的长焰煤后，能确保配煤的粘结性，在顶装焦炉上能够生产出质量稳定的高强度的冶金焦炭。
本发明的技术方案为，一种添加长焰煤的焦炭，由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：1/3焦煤12-18％，气煤22-25％，肥煤20-24％，焦煤28-32％，长焰煤5.1-7％，瘦煤2-6％。
一种添加长焰煤的炼焦方法，包括如下步骤：(1)进行长焰煤的破碎，粒径3mm以下的长焰煤占其总质量85～100％；(2)把所得到的长焰煤煤粉通过加热装置加热脱除挥发分，脱除的挥发分占长焰煤总质量25～35％。(3)处理后的长焰煤与其它煤按以下质量百分比配煤，然后进入顶装焦炉炼焦：
1/3焦煤12-18％，气煤22-25％，肥煤20-24％，焦煤28-32％，长焰煤5.1-7％，瘦煤2-6％。(4)出焦后冷却：之后进行焦炭质量检测，测定焦炭灰分、焦炭硫分、焦炭反应性及反应后强度等指标。
上述长焰煤是指在中国煤炭分类国家标准(GB5751-86)中对煤化度最低的烟煤的称谓，该标准规定长焰煤的干燥无灰基挥发分Vdaf＞37％，粘结指数G＜35。
上述长焰煤的破碎可采用常规的破碎机械如锤碎机、颚式破碎机等设备进行破碎。
上述长焰煤煤粉的加热装置为常规的气流干燥机或气流床加热设备，加热介质为蒸汽或焦炉蓄热室引出的废热气体。
上述长焰煤煤粉的加热方式为恒温加热方式，加热温度控制在250～350℃之间，加热时间控制在1～2h之间。
本发明的有益效果：
1、优化了长焰煤煤粉预处理的细度
将长焰煤粒径3mm以下的煤粉的质量控制在大于85％，以便于在预热条件下，长焰煤内在水分、含氧量降低及挥发分的脱除。
2、减少了对炼焦煤装炉的影响
传统煤干燥工艺，将配合煤进行干燥到水分在7％左右，给装煤运输等操作带来了困难。本发明将长焰煤进行单独煤干燥，然后与其它炼焦煤混合，配煤水分降低幅度很小，不会对焦炉装煤操作带来影响。
3、减少了长焰煤对配煤粘结性能的影响。
传统配煤技术使用长焰煤配煤炼焦，随着配煤配比的提高，使配煤的粘结性下降，焦炭质量下降。本发明提供的长焰煤的预处理方法，将长焰煤的大部分挥发分脱除后，使长焰煤变质程度加深，具有一定的粘结性。加入到常规的炼焦用煤中，减少对配合煤中氢元素的消耗，减轻了加入长焰煤后对配合煤粘结性的降低程度。
4、提高了长焰煤配煤的配比。
未经预处理的长焰煤配煤炼焦，其配比只能在2～5％，若再提高，所得配合煤的粘结指数显著降低，相应得到的焦炭的机械强度也下降。本发明经过预处理后的长焰煤，其粘结指数下降幅度减小，对应的可以在保证焦炭强度的前提下，可以提高长焰煤的配比达到5.1～7％。
5、本发明预处理方法工艺简便。
利用成熟的流化床预处理工艺技术处理长焰煤，用于顶装焦炉的配煤炼焦，具有可操作性，工艺简便。
6、预处理方法能够节能降耗。
加热来源为从焦炉蓄热室引出的废热气体，能够有效利用了炼焦过程的废热资源，提高长焰煤配煤比例，可以拓宽了炼焦用煤的来源，降低炼焦成本。
以长焰煤从20℃升高到300℃，配煤配比为6％为例进行计算，则增加预处理后的处理成本计算如下。
处理长焰煤所消耗的能量Q为(300-20)k*1.26kJ/(kg.K)/(29270kJ/kg标准煤)＝0.012kg标准煤/kg
长焰煤配煤比例6％，吨标准煤价格1000元计算，则吨配合煤的处理成本增加为12kg标准煤/吨长焰煤*6％*1000元/吨＝0.72元/吨配合煤
采用预处理后，长焰煤配比从3％增加到6％，则产生的效益分析
(气煤成本-长焰煤成本)*3％＝400元/吨*3％＝12元/吨煤
则产生的效益为(12-0.72)元/吨煤＝11.28元/吨煤
因此，即便采用外接热源，仍会产生较好的经济效益，若采用蓄热室废气进行加热，其处理成本将进一步降低，其经济效益将更为明显。
具体实施方式
本发明添加长焰煤的焦炭，由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：1/3焦煤12-18％，气煤22-25％，肥煤20-24％，焦煤28-32％，长焰煤5.1-7％，瘦煤2-6％。具体配比见表3，表3为实施例具体实施例，方案1未经过预处理，方案2长焰煤配比5.2％经过300℃预处理，方案3长焰煤配比6.7％经过350℃预处理，方案4长焰煤配比6％经过250℃预处理，在焦炉顶装煤得到的焦炭质量。
炼焦方法，包括如下步骤：(1)进行长焰煤的破碎，粒径3mm以下的长焰煤占其总质量85～100％；(2)把所得到的长焰煤煤粉通过加热装置加热脱除挥发分，脱除的挥发分占长焰煤总质量25～35％。(3)处理后的长焰煤与其它煤按表3质量百分比配煤，然后进入顶装焦炉炼焦：焦炉炭化室高度为6m，结焦时间为20h，焦饼中心温度为950℃±50℃。(4)出焦后冷却：之后进行焦炭质量检测，测定焦炭灰分、焦炭硫分、焦炭反应性及反应后强度等指标。
焦炭的元素组成和强度指标等按照国标测定。
表1为各煤种的工艺指标，以下所有实施例均采用所给出的煤种；
表2为长焰煤预处理前后的长焰煤对配合煤黏结性的影响结果。从表2可以看出处理后配煤的粘结指数G从61.5分别提高到65.7、66.1、66.7，即提高了4-6，更有利于配煤炼焦，保证焦炭质量。
处理后粘结指数G有所提高，焦炭质量得到了保证。焦炭热强度达到了65％，完全能够满足大高炉炼铁的需求。
表1
  煤种   Mt   Vdaf   Ad   St，d   X   Y   G值
  气煤   7.8   36.72   8.13   0.77   44.2   12.1   82
  肥煤   10   35.71   9.79   1.53   34.1   27.5   95
  1/3焦   14.4   31.75   9.95   0.35   40   15   85
  焦煤   12.2   22.29   10.23   0.97   25.2   12.8   83
  瘦煤   11.1   16.6   10.07   0.4   26.1   7.2   50
  长焰煤   9.76   37.1   5.93   0.37   0   0   0
表2
  方案   G值   预热时间   预处理温度
  未处理长焰煤与生产配合煤2∶8   61.5   2h
  处理后长焰煤与生产配合煤2∶8   65.7   2h   250℃
  处理后长焰煤与生产配合煤2∶8   66.1   2h   300℃
  处理后长焰煤与生产配合煤2∶8   67.3   2h   350℃
表3

Claims (8)

1.一种添加长焰煤的焦炭，其特征是由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：1/3焦煤12-18％，气煤22-25％，肥煤20-24％，焦煤28-32％，长焰煤5.1-7％，瘦煤2-6％。
2.根据权利要求1所述的一种添加长焰煤的焦炭，其特征是长焰煤需经破碎，粒径3mm以下的长焰煤占其总质量85～100％。
3.根据权利要求2所述的一种添加长焰煤的焦炭，其特征是长焰煤煤粉通过加热装置脱除挥发分，脱除的挥发分占长焰煤总质量25～35％。
4.一种添加长焰煤的炼焦方法，其特征是包括如下步骤：
(1)进行长焰煤的破碎，
(2)把所得到的长焰煤煤粉通过加热装置加热脱除挥发分，
(3)处理后的长焰煤与其它煤按以下质量百分比配煤，然后进入顶装焦炉炼焦：
1/3焦煤12-18％，气煤22-25％，肥煤20-24％，焦煤28-32％，长焰煤5.1-7％，瘦煤2-6％，
(4)出焦后冷却。
5.根据权利要求4所述的一种添加长焰煤的炼焦方法，其特征是步骤(1)中破碎后粒径3mm以下的长焰煤占其总质量85～100％。
6.根据权利要求4所述的一种添加长焰煤的炼焦方法，其特征是步骤(2)中脱除的挥发分占长焰煤总质量25～35％。
7.根据权利要求4所述的一种添加长焰煤的炼焦方法，其特征是步骤(2)中加热装置为常规的气流干燥机或气流床加热设备，所述气流为蒸汽或焦炉蓄热室引出的废热气体。
8.根据权利要求4所述的一种添加长焰煤的炼焦方法，其特征是步骤(2)中长焰煤煤粉的加热方式为恒温加热方式，加热温度控制在250～350℃之间，加热时间控制在1～2h之间。
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