CN102925183A - 一种热捣固炼焦方法 - Google Patents

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唐复平
庞克亮
栗红
任伟
李金莲
曹亚丹
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Abstract

本发明提供一种热捣固炼焦方法，包括下述步骤：首先将粒度小于5mm的配合煤装入热捣固装置中，以一定的升温速率升至捣固温度：460-550℃，并恒温5-30 min；然后进行热捣固操作；再将捣固后的热配合煤移至炭化室内继续进行炼焦操作，炼焦终温为1050℃，恒温2-20h后，当焦炭冷却至100℃以下取出并进行反应性试验；所述的升温速率为：室温～300℃为2-20 ℃/min；300 ℃～热捣固温度为2-10 ℃/min。采用本发明工艺可提高焦炭质量，达到降低焦炭的反应性、提高焦炭的反应后强度、改变焦炭气孔结构的有益效果，使焦化过程中强粘结煤的配入比例降低，从而降低生产成本。

Description

一种热捣固炼焦方法
技术领域
本发明属于煤炭加工技术领域，涉及捣固炼焦技术，尤其涉及一种热捣固炼焦方法。
背景技术
我国煤炭资源相对丰富，已探明可采储量7300多亿吨，其中炼焦煤储量约占37%。但煤炭资源的分布很不平衡，主要集中在华北地区，其次是西北地区，而东北地区和中南地区煤炭资源相对较少，只占30%左右。我国炼焦煤煤种虽然齐全，但分布很不均衡，焦煤、肥煤是生产焦炭的主力煤种，而在中国的炼焦煤资源中，焦煤仅占不足24%，肥煤、气肥煤仅占约13%，去除高灰、高硫、难洗选、不能用于炼焦的部分，优质的焦煤和肥煤占查明煤炭资源储量的比例不足6% 和3%。目前优质焦煤、肥煤短缺已成为部分企业保障焦炭质量的障碍。
针对焦煤、肥煤稀缺煤种资源短缺的问题，除了加大对资源管理的力度、勘探力度、进行保护性、有规划的开采，以及加强煤炭资源回收率等措施，还应大力发展新型炼焦工艺，改善焦炭质量以及减少肥煤、主焦煤的配比，从而实现炼焦工艺用煤与我国炼焦煤的储量相匹配。目前，如捣固炼焦、配型煤技术、煤调湿技术和干熄焦技术等新工艺的应用备受生产企业关注。
我国20世纪30年代开始采用捣固炼焦术。据统计，目前全国建成和在建的捣固焦炉生产规模已达2769万t。虽然捣固炼焦可以使焦炭反应性降低3-5个点，使反应后强度增加3-5个点，但是面对我国资源现状，这还不能使现有炼焦用煤比例与我国炼焦用煤储量相匹配，因此，需开发更为有效、先进、高效的捣固炼焦工艺。
公开号为CN201459018U的中国专利公开了一种捣固炼焦炉装煤炉门消烟除尘装置，其主要是针对冷态捣固炼焦工艺而言。公开号为CN1818021的中国专利“一种热态捣固炼焦工艺”，其特征是先将煤经粉碎、混料后，进入煤仓，然后经传送带送至炭化室一侧的上料溜槽，待炭化室的煤达到200-450℃ 时，煤处于软熔状态，然后由设置在炭化室顶部的捣固机构对软熔状态的煤进行捣固，使煤在炭化室内直接捣固成密度较大的煤饼。
目前，涉及捣固炼焦的专利绝大多数是在常温状态下对煤样进行捣固，虽可部分提高焦炭质量，但焦炭质量还有进一步上升空间。另外，随着人们对焦炭在高炉中行为认识的深入，以往评价焦炭冷态强度指标的抗裂强度M40和耐磨强度M10越来越多的被焦炭热强度指标反应性CRI和反应后强度CSR所代替。由于评价焦炭质量指标的不同也会对捣固工艺的最佳操作温度产生影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术所存在的不足，提供一种操作方便易行的热捣固炼焦方法。
本发明热捣固炼焦方法是这样实现的：首先将粒度小于5mm的配合煤装入热捣固装置中，以一定的升温速率升至捣固温度：460-550℃，并恒温5-30 min；然后进行热捣固操作；再将捣固后的热配合煤移至炭化室内继续进行炼焦操作，炼焦终温为1050℃，恒温2-20h后，当焦炭冷却至100℃以下取出；最后将制成的焦炭进行称重后放入反应性测定装置内与CO2反应1~2h，CO2流量按着GB/T4000-1996选取；所述的升温速率为：室温～300℃为2-20 ℃/min；300 ℃～热捣固温度为2-10℃/min。
本发明根据煤的热解过程，以黏结性烟煤为例，煤的热解过程分为三个阶段，即：干燥脱气阶段；半焦形成阶段和半焦收缩阶段。在干燥脱气阶段煤中的水分析出，使煤不具粘结性；同时，在半焦收缩阶段所形成的半焦收缩、固化、硬度增大，因此，这两个阶段均不适合进行热捣固操作。而半焦形成阶段是从煤的软化温度（350-400℃）到550℃，在煤的软化阶段初期所形成的焦质体较少，此时捣固焦炭的质量并不能达到最佳质量，而当温度超过450℃后，焦油才大量析出，此时，煤样具有很好的粘结性，因此，捣固温度460-550℃是焦炭热捣固操作的最佳温度区间，根据配合煤比例不同，会略有差异。
在传统的焦炉中，配合煤的入炉温度是在1050℃左右，当配合煤进入焦炉后便开始层层结焦，从炉墙到炭化室中间形成一个温度梯度场，同时，在炭化室内进行捣固操作对炉墙会造成严重的破坏，因此，无法进行纵向的热捣固操作，本发明将炼焦操作在两个装置中串联进行，先在一个热捣固装置中对煤样进行热捣固操作，然后再将捣固后的热配合煤移至传统焦炉中继续进行炼焦操作。
采用本发明热捣固炼焦工艺，可以提高焦炭质量，达到降低焦炭的反应性、提高焦炭的反应后强度、改变焦炭气孔结构的有益效果，使得焦化过程中强粘结煤的配入比例降低，从而使企业的生产成本大幅降低，更重要的是保护了有限的优质资源。另外，本发明开拓了新的提高焦炭质量的方法。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
将小于200目的配合煤装入20ml坩埚内，放入马弗炉内，以室温～300℃：10 ℃/min；300 ℃～480℃：3 ℃/min的升温速率升至捣固温度后恒温10min，将装有配合煤的坩埚从马弗炉内取出，用捣固锤进行捣固操作，然后将装有捣固后的热配合煤的坩埚放入马弗炉内，在1050℃下恒温2h，待焦炭冷却至100℃以下后取出进行反应性试验。
热捣固温度为480℃。测定反应性时，与CO2反应2h。配合煤比例：气煤-8％，1/3焦煤-14％，肥煤-24％，焦1-21％，焦2-23％，瘦煤-10％。焦炭的反应性为：45.5。
对比例1
将小于200目的配合煤装入20ml坩埚内，用捣固锤进行捣固操作，升温过程及恒温时间同上，放入1050℃马弗炉内恒温2h，待焦炭冷却至100℃以下后取出进行反应性试验。
测定反应性时，与CO2反应2h。配合煤比例同上，焦炭的反应性为47.5，与热捣固炼焦相比增加了2个百分点。
实施例2
将小于1mm的配合煤装入200ml坩埚内，并放入马弗炉内，以室温～300 ℃：5 ℃/min；300 ℃～530℃：5 ℃/min的升温速率升至捣固温度后恒温20min，将装有配合煤的坩埚从马弗炉内取出，用捣固锤进行捣固操作，然后将装有捣固后的热配合煤的坩埚放至1050℃马弗炉内，恒温5h，待焦炭冷却至100℃以下后取出进行反应性试验。
捣固温度530℃。测定反应性时，与CO2反应1h。配合煤比例：气煤-8％，1/3焦煤-14％，肥煤-24％，焦1-21％，焦2-23％，瘦煤-10％。焦炭的反应性为：16.25。
对比例2
将小于1mm的配合煤装入200ml坩埚内，用捣固锤进行捣固操作，升温过程及恒温时间同上，放入1050℃马弗炉内恒温5h，待焦炭冷却至100℃以下后取出进行反应性试验。
测定反应性时，与CO2反应1h。配合煤比例同上，焦炭的反应性为39.10，比热捣固炼焦增加了22.85个百分点。
实施例3
将小于1mm的配合煤装入200ml坩埚内，并放入马弗炉内，以室温～300 ℃：15 ℃/min；300 ℃～500℃：3 ℃/min的升温速率升至捣固温度后恒温30min，将装有配合煤的坩埚从马弗炉内取出，用捣固锤进行捣固操作，然后将装有捣固后的热配合煤的坩埚放至1050℃马弗炉内，恒温3h，待焦炭冷却至100℃以下后取出进行反应性试验。
捣固温度500℃。测定反应性时，与CO2反应1h。配合煤比例：气煤-8％，1/3焦煤-14％，肥煤-24％，焦1-21％，焦2-23％，瘦煤-10％。焦炭的反应性为：19.76。
对比例3
将小于1mm的配合煤装入200ml坩埚内，用捣固锤进行捣固操作，升温过程及恒温时间同上，放入1050℃马弗炉内恒温3h，待焦炭冷却至100℃以下后取出进行反应性试验。
测定反应性时，与CO2反应1h。配合煤比例同上，焦炭的反应性为39.10，比捣固炼焦增加了19.34个百分点。

Claims (1)

1.一种热捣固炼焦方法，其特征在于包括下述步骤：首先将粒度小于5mm的配合煤装入热捣固装置中，以一定的升温速率升至捣固温度：460-550℃，并恒温5-30 min；然后进行热捣固操作；再将捣固后的热配合煤移至炭化室内继续进行炼焦操作，炼焦终温为1050℃，恒温2-20h后，当焦炭冷却至100℃以下取出并进行反应性试验；所述的升温速率为：室温～300℃为2-20 ℃/min；300 ℃～热捣固温度为2-10℃/min。
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