CN102634362A - 高强度型焦的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强度型焦的制备工艺，是采用热压成型和冷压成型的方法使配煤成型，然后升温炭化，配煤成型压力为3~8kN/cm2，本工艺通过控制配煤成型时的成型压力大小，使得配煤成型时，原料煤颗粒之间的距离减小，原料的体积密度增大，炭化结焦过程中对胶质体或芳香环粘结剂性物质的需求减少，克服了现有技术因粘结性物质数量不够（与普通焦炭相比）所带来强度不够的弱点，在不降低配煤中非炼焦煤含量，也不增加配煤中炼焦煤含量的同时，提升型焦炭化强度，将生产成本控制在较低水平范围内。
Description
技术领域
本发明涉及型焦，特别涉及一种高强度型焦的制备工艺。
背景技术
型焦的优点在于可以通过配煤，扩大低成本弱粘煤甚至不粘煤（如无烟煤）的使用量，降低高价格的烟煤或沥青的使用量。但是非炼焦煤的加入后，降低了普通焦炭炼焦所需的粘结剂指数，往往生产的型焦品质差，特别是型焦的强度。因此，型焦质量能否达标主要是取决于其强度指标。对于型焦产品而言，强度越好，其性能越好。
对于普通型焦生产配方和专利来讲，型焦的强度主要通过增加高粘结指数的烟煤和增加沥青的含量来进行提升。其主要原理如下：弱粘煤甚至不粘煤（如无烟煤）与粘结剂（烟煤或沥青）之间和粘结剂（烟煤和沥青）与粘结剂之间在高温炭化过程中形成的碳链（网），以此作为型焦强度的支撑。高粘结指数的烟煤或沥青越多，形成的碳链（网）就越多，强度越好，从而形成的型焦强度就越好。
因此，为提高型焦的强度，普通生产单位往往通过增加高粘结指数的炼焦煤的含量，以提升型焦的强度。如此一来，既减少了非炼焦煤的使用量，增加了炼焦煤的使用量，更增加了生产成本。
发明内容
本发明的发明目的在于针对上述不足，提供一种低成本高强度型焦的制备工艺，不降低配煤中非炼焦煤含量，也不增加配煤中炼焦煤含量，同时提升型焦强度。
本发明所述的高强度型焦的制备工艺，是采用热压成型或冷压成型的方法使配煤成型，然后升温炭化，配煤成型的压力为3~8kN/cm2。本发明所述的配煤热压成型或冷压成型方法均参照现有技术，所述配煤可以为烟煤与无烟煤的混合物或者是沥青与无烟煤的混合物，其混合比例也均参照现有技术。
由于炼焦煤中含有的胶质体或沥青中的芳香环粘结性物质，在炭化过程中发生分解和聚合反应形成碳链，从而将低结焦性的弱粘煤与不具备结焦性的无烟煤颗粒进行连接，起到增强或维持型焦强度的作用。但是，对于型焦生产而言，由于采用了一定比例的弱粘煤和不粘煤，原料中胶质体相对较少，碳链的数量和强度不够，由此导致型焦的强度不够。现有的型焦生产技术中，一般采用的成型机压力为1-1.5 kN/cm2，其型焦的强度主要通过增加高粘结指数的烟煤和增加沥青的含量来进行提升，使得非炼焦煤的使用量降低，炼焦煤用量增加，生产成本提高，经济效益减少。本方法采用的方式是在相同的配方下，加大型焦成型时的压力，减小原料煤颗粒之间的距离，增大原料的体积密度，减少炭化结焦过程中对胶质体或芳香环粘结剂性物质的需求，克服了因粘结性物质数量不够（与普通焦炭相比）所带来强度不够的弱点，在不降低配煤中非炼焦煤含量，也不增加配煤中炼焦煤含量的同时，提升型焦炭化强度，将生产成本控制在较低水平范围内。
现有技术认为，型煤成型压力越高，物料密度越高，型煤强度也相应提高，但型煤成型压力过高，会造成两个不良后果：（1）若型煤成型压力过大，成型好的型煤与成型磨具发生一定程度的粘黏，造成脱模困难。若强行脱模会照成型煤“掉渣”或裂纹，从而影响型煤个体结构的完整性，型焦炭化强度反而降低。（2）若型煤成型压力过大，会造成型煤原料粒子被压碎，型煤内部支撑骨架丧失，使型煤内聚力大为减少，从而大大降低型煤和炭化型焦的强度。
优选的，配煤成型压力为3~6kN/cm2。在上述成型压力范围内，既能使型煤内部结构更加紧密，也不会造成型煤内部原料粒子的压碎，更不会造成脱模困难和产生裂纹影响型煤结构的稳定，因此，为较优的成型压力范围。
本发明的有益效果：
综上所述，本发明方法优点在于：通过控制配煤成型时的成型压力大小，使得配煤成型时，原料煤颗粒之间的距离减小，原料的体积密度增大，炭化结焦过程中对胶质体或芳香环粘结剂性物质的需求减少，克服了现有技术因粘结性物质数量不够（与普通焦炭相比）所带来强度不够的弱点，在不降低配煤中非炼焦煤含量，也不增加配煤中炼焦煤含量的同时，提升型焦炭化强度，将生产成本控制在较低水平范围内。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
1、 配煤，以无烟煤和沥青按88:12的重量比进行配煤；
2、成型炭化和强度测试
对配煤进行热压成型和升温炭化，成型压力为1.5kN/cm2，炭化温度1000℃，炭化时间2h。型焦强度按工业型煤冷压强度测试方法《MT/T 748-1997》用以测试型焦样品抗压强度。
实施例2
本实施例操作与实施例1相同，区别在于成型压力为3kN/cm2。
实施例3
本实施例操作与实施例1相同，区别在于成型压力为4kN/cm2。
实施例4
本实施例操作与实施例1相同，区别在于成型压力为5kN/cm2。
实施例5
本实施例操作与实施例1相同，区别在于成型压力为6kN/cm2。
实施例6
本实施例操作与实施例1相同，区别在于成型压力为7kN/cm2。
实施例7
本实施例操作与实施例1相同，区别在于成型压力为10kN/cm2。
实施例1至实施例7所得型焦性能如表1：
表1. 不同压力下样品强度（配方为无烟煤88%,沥青12%，不同压力成型,）
| 成型压力（kN/cm2） | 1.5 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 10 |
| 样品强度抗压强度(kg /个) | 288 | 623 | 831 | 989 | 1031 | 1020 | 206 |
实施例8
1、配煤，以烟煤和无烟煤按30:70的重量比进行配煤；
2、成型炭化和强度测试
对配煤进行冷压成型和升温炭化，成型压力为1.5kN/cm2，炭化温度1000℃，炭化时间2h。型焦强度按工业型煤冷压强度测试方法《MT/T 748-1997》用以测试型焦样品抗压强度。
实施例9
本实施例操作与实施例8相同，区别在于成型压力为3kN/cm2。
实施例10
本实施例操作与实施例8相同，区别在于成型压力为4kN/cm2。
实施例11
本实施例操作与实施例8相同，区别在于成型压力为5kN/cm2。
实施例12
本实施例操作与实施例8相同，区别在于成型压力为6kN/cm2。
实施例13
本实施例操作与实施例8相同，区别在于成型压力为7kN/cm2。
实施例14
本实施例操作与实施例8相同，区别在于成型压力为10kN/cm2。
实施例7至实施例12所得型焦性能如表2：
表2. 不同压力下样品强度（配方为无烟煤88%,沥青12%，不同压力成型,）
| 成型压力（kN/cm2） | 1.5 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 10 |
| 样品强度抗压强度(kg/个) | 298 | 682 | 854 | 968 | 1064 | 1071 | 198 |
根据实施例1至实施例7数据可以看到，在其他条件相同情况下，在1.5-7.07kN/cm2的成型压力范围内，成型压力越高，形成的型焦强度越大。如配煤配方为无烟煤88%（wt%）和沥青12%(wt%)时，当分别采用1.5 kN/cm2、3 kN/cm2、4 kN/cm2、5 kN/cm2、6 kN/cm2和7 kN/cm2的成型压力时，对应型焦的抗压强度分别为288 kg/个、623 kg/个、831 kg/个、989 kg/个、1031 kg/个和1020 kg/个。但是当成型压力过大时如10kN/cm2，型焦强度发生了明显的降低，仅为206 kg/个。
根据实施例8至实施例14数据显示，当配煤配方为无烟煤70%（wt%）和烟煤30%(wt%)时，当分别采用1.5 kN/cm2、3 kN/cm2、4 kN/cm2、5 kN/cm2、6 kN/cm2和7 kN/cm2的成型压力时，对应的型焦的抗压强度分别为298 kg/个、692 kg/个、854 kg/个、968 kg/个、1064 kg/个和1071 kg/个。但是当成型压力过大时如10kN/cm2，型焦强度发生了明显的降低，仅为198 kg/个。
从研究结果来看，上述无论是何种配方，型焦的强度在一定的成型压力范围内，都是随着成型时的压力而增大，并且当成型压强达到3kN/cm2后，型焦的强度发生了质变的变化，如对于配方为无烟煤88%（wt%）,沥青12%（wt%）的配方而言，3kN/cm2成型压强生产的型焦强度为1.5kN/cm2生产的2.16倍。6kN/cm2成型压强生产的型焦强度为1.5kN/cm2生产的3.6倍
但是当成型压力过大时，成型压力为10kN/cm2时，上述无论是何种配方，型焦的强度都有明显的降低，如对于配方为无烟煤88%（wt%），沥青12%（wt%）的配方而言，10kN/cm2成型压强生产的型焦强度为6kN/cm2生产的19.8%。如对于配方为无烟煤70%（wt%）和烟煤30%(wt%)的配方而言，10kN/cm2成型压强生产的型焦强度为6kN/cm2生产的18.6%。
最后需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。
Claims (2)
1. 一种高强度型焦的制备工艺，是采用热压成型或冷压成型的方法使配煤成型，然后升温炭化，其特征在于：配煤成型压力为3~8kN/cm2。
2. 根据权利要求1所述的高强度型焦的制备工艺，其特征在于：配煤成型压力为3~6kN/cm2。
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