CN102963880A - 一种采用压球工艺生产的煅后石油型焦及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明采用压球工艺制备煅后石油型焦的方法，其特征是：采用煅前石油焦为原料；采用压球机压球工艺生产，具体步骤包括：原料选择→粒度控制→挥发分含量调整→压球机线压比和压球尺寸确定→压球机压球→合格球体的分离→煅烧设备和煅烧温度→锻后石油型焦，所制得的锻后石油型焦体积密度为1.54g/cm³，耐压强度达到41Mpa，本发明保护了资源、充分利用了资源、净化了环境，生产出高质量的锻后石油型焦产品。

Description

一种采用压球工艺生产的煅后石油型焦及其生产方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，炭材料及其原料的生产方法，特别涉及一种以粉状焦炭为原料，采用压球工艺生产型焦炭的方法。

背景技术

炭材料的原料、冶金焦等普遍存在体积密度、强度低，质量波动大，特别在生产、储存、运输、使用过程中，产生大量粉料、粉尘，严重污染环境，同时造成资源浪费，制约经济发展。以生产煅后石油焦为例，当煅前石油焦中小于3mm粒度含量达到50％以上时，回转窑煅烧飞损超过10％，生产出的煅后石油焦体积密度在1.0g/cm³左右，气孔率大于30％。采用压球工艺生产型焦炭技术生产煅后石油焦，可减少回转窑煅烧飞损50％，煅后石油焦体积密度提高到1.5g/cm³，气孔率小于20％。以压球工艺生产的煅后石油焦为原料，生产出的预焙阳极，与普通煅后石油焦相比较减少结合剂煤沥青加入量20％。体积密度达1.62g/cm³。因此，采用压球工艺生产型焦炭技术，既保护了资源，充分利用了资源，也净化了环境，又可生产出高质量的型焦炭产品。

发明内容

本发明克服了上述存在的缺陷，目的是提供一种采用压球工艺生产型焦炭的方法。

本发明采用压球工艺生产型焦炭的方法内容简述：

本发明采用压球工艺生产型焦炭的方法，其特征在于：采用煅前石油焦或煅后石油焦、沥青焦、电煅煤、冶金焦、天然石墨、人造石墨、炭素制品生产返回料、回收料，其中一种或上述一种以上混合物为原料；

采用压球机压球工艺生产型焦炭的工艺方法，根据原料种类、挥发分大小不同，压球时原料最大粒度控制在5～0.1mm；调整原料挥发分含量，控制在7～20％范围内；控制压球机压球时最低线压比大于0.8t/mm。

型焦炭的特征是：球形或三维尺寸不相等的椭圆球体形状；体积密度大于1.3g/cm³；耐压强度大于20Mpa；球体受压平行面气孔率小于受压垂直面气孔率；具有石墨化各向异性特性。

生产型焦炭的方法具体实施步骤：原料选择→粒度控制→挥发分含量调整→压球机线压比和压球尺寸确定→压球机压球→合格球体的分离→煅烧设备和煅烧温度→煅烧型焦炭。

原料选择

采用煅前石油焦或煅后石油焦、沥青焦、电煅煤、冶金焦、天然石墨、人造石墨、炭素制品生产返回料、回收料，其中一种或上述一种以上混合物为原料；

压球时最大粒度的控制

根据原料种类、挥发分大小不同，进入压球机的原料最大粒度控制在5～0.1mm，按原料中颗粒和粉料所占的不同比例，选择两种筛分、破碎工艺：

(1)、当原料中块料数量比较多时，先用破碎机破碎，再进行筛分，筛下料进入下一工序，筛上料返回到破碎机中继续破碎后再筛分；

(2)、当原料中粉料数量比较多时，先筛分，筛下料进入下一工序，筛上料返回到破碎机破碎后再筛分；

当最大粒度要求小于1mm时，取筛下料进入粉碎、粉磨设备中，粉碎、粉磨后物料，直接进入下一工序；

当原料粒度小于压球原料最大粒度时，直接进入下一工序；

调整原料中挥发分含量

原料挥发分含量调整值控制在7～20％范围内，采用三种调整方法：

(1)、相对于调整值高、低不同挥发分含量原料采用按比例调整：将合格粒度的一种或一种以上高于调整值挥发分含量原料与合格粒度的一种或一种以上低于调整值挥发分含量原料按调整值，在100～350℃热态或常温状态直接进行配比、混合。挥发分含量经检测达到调整值，直接送到压球机供料槽压球；

(2)、高于调整值挥发分含量原料采用加热降低挥发分调整：将合格粒度的一种或一种以上高于调整值挥发分含量原料送到100～350℃温度可调热搅拌机或热搅拌与真空负压共同作用的专用密封设备中，在不断热态搅拌下，使原料可挥发成分快速挥发，含量不断降低，挥发分含量经检测达到调整值，在热态或冷态下送到压球机供料槽压球；

(3)、增加挥发分含量调整：取合格粒度的低于调整值挥发分或无挥发分原料，以石油提取物重油到沥青之间产物、煤焦油提取物蒽油到煤沥青之间产物其中一种或上述一种以上混合物为结合剂，采用冷态、热态二种调整方法：

A：冷态调整；将合格粒度的一种或一种以上低于调整值挥发分或无挥发分含量原料送到混合机中，加入常温液体状态的石油提取物重油到沥青之间产物、煤焦油提取物蒽油到煤沥青之间产物其中一种或上述一种以上混合物，经过不断搅拌混合均匀，挥发分含量经检测达到调整值，送入到压球机供料槽压球；

B：热态调整；将合格粒度的一种或一种以上低于调整值挥发分含量或无挥发分含量原料送到100～350℃温度可调的热混合机中，在不断热态搅拌下，加入固体粉状或液体状态的石油提取物重油到沥青之间产物、煤焦油提取物蒽油到煤沥青之间产物其中一种或上述一种以上混合物，使原料挥发分含量提高到调整值，挥发分含量经检测达到调整值，热态或冷态送到压球机供料槽压球；

压球机线压比和压球尺寸确定

压球机正常工作线压比大于0.8t/mm，压制球形或三维尺寸不相等的椭圆形球体，最长方向球体尺寸小于100mm；

压球机压球

将调整好挥发分含量的冷态或热态原料送入到压球机供料槽中，经过预压、压球实现成球；

合格球体的分离

原料经压球机出来后用筛分设备进行分离，按原料种类、用途、使用要求或煅烧设备允许煅烧的压球粒度选择筛孔大小，筛上料不需要煅烧时可以直接作为炭材料原料或冶金焦使用，需要煅烧时进入煅烧设备进行煅烧，筛下料返回到压球机供料槽与准备压球的原料一起，按比例配入重新压球；

煅烧设备和煅烧温度

选择罐式煅烧炉或回转窑、电煅烧炉、竖窑、隧道窑等其中一种作为煅烧设备，取上一工序压球筛上料送入煅烧设备中进行煅烧，煅烧温度控制在600～2000℃之间。

煅烧型焦炭

从煅烧设备出来，达到室温的即为煅烧型焦炭。

本发明采用压球工艺生产型焦炭的方法，生产的型焦炭是球形或三维尺寸不相等的椭圆球体形状，体积密度大于1.3g/cm³，耐压强度大于20Mpa，球体受压平行面气孔率小于受压垂直面气孔率，具有石墨化各向异性特性。本发明保护了资源、充分利用了资源、净化了环境，生产出高质量的型焦炭产品。

具体实施方式

本发明采用压球工艺生产型焦炭的方法是这样实现的，下面做具体说明。本发明采用压球工艺生产型焦炭的方法具体实施步骤：原料选择→粒度控制→挥发分含量调整→压球机线压比和压球尺寸确定→压球机压球→合格球体的分离→煅烧设备和煅烧温度→煅烧型焦炭。

原料选择

采用煅前石油焦或煅后石油焦、沥青焦、电煅煤、冶金焦、天然石墨、人造石墨、炭素制品生产返回料、回收料，其中一种或上述一种以上混合物为原料；

压球时最大粒度的控制

根据原料种类、挥发分大小不同，进入压球机的原料最大粒度控制在5～0.1mm。原料最大粒度取小值，提高压球体积密度、强度，但降低成球率。按照原料中颗粒和粉料所占的不同比例，选择两种筛分、破碎工艺：

(1)、当原料中块料数量比较多时，先用破碎机破碎，再进行筛分，筛下料进入下一工序，筛上料返回到破碎机中继续破碎后再筛分；

(2)、当原料中粉料数量比较多时，先筛分，筛下料进入下一工序，筛上料返回到破碎机破碎后再筛分；

当最大粒度要求小于1mm时，增加粉碎、粉磨设备。取筛下料进入粉碎、粉磨设备中，粉碎、粉磨后物料，直接进入下一工序。

当原料来料粒度小于压球原料最大粒度时，取消筛分、破碎工序，直接进入下一工序。

调整原料中挥发分含量

挥发分含量测定：将待测定原料装入密封的坩埚，快速放入1200℃恒温试验电炉中，煅烧30min后取出，自然冷却到室温。称取原料煅烧挥发损失的质量与煅烧前原料总质量百分比即为挥发分含量。

压球用原料挥发分含量调整不是一个固定值，而是以煅烧压制球体时体积收缩最大，同时又不产生气泡时的最大挥发分含量作为最佳调整值，一般控制在7～20％范围内。当要求型焦炭体积密度大、强度高、导电性好时，挥发分含量取大值。采用三种调整方法：

(1)、相对于调整值高、低不同挥发分含量原料采用按比例调整：将合格粒度的一种或一种以上高于调整值挥发分含量原料与合格粒度的一种或一种以上低于调整值挥发分含量原料按调整值，在100～350℃热态或常温状态直接进行配比、混合。挥发分含量经检测达到调整值，直接送到压球机供料槽压球。

(2)、高于调整值挥发分含量原料采用加热降低挥发分含量调整：将合格粒度的一种或一种以上高于调整值挥发分含量原料送到100～350℃温度可调热搅拌机或热搅拌与真空负压共同作用的专用密封设备中，在不断热态搅拌下，使原料可挥发成分快速挥发，含量不断降低，挥发分含量经检测达到调整值，在热态或冷态下送到压球机供料槽压球。

(3)、增加挥发分含量调整：取合格粒度的低于调整值挥发分或无挥发分原料，以石油提取物重油到沥青之间产物、煤焦油提取物蒽油到煤沥青之间产物其中一种或上述一种以上混合物为结合剂，采用冷态、热态二种调整方法：

A：冷态调整：将合格粒度的一种或一种以上低于调整值挥发分或无挥发分含量原料送到混合机中，加入常温液体状态的石油提取物重油到沥青之间产物、煤焦油提取物蒽油到煤沥青之间产物其中一种或上述一种以上混合物，经过不断搅拌混合均匀，挥发分含量经检测达到调整值，送入到压球机供料槽压球。

B：热态调整：将合格粒度的一种或一种以上低于调整值挥发分含量或无挥发分含量原料送到100～350℃温度可调的热混合机中，在不断热态搅拌下，加入固体粉状或液体状态的石油提取物重油到沥青之间产物、煤焦油提取物蒽油到煤沥青之间产物其中一种或上述一种以上混合物，使原料挥发分含量提高到调整值，挥发分含量经检测达到调整值，热态或冷态送到压球机供料槽压球。

压球机线压比和压球尺寸确定

要求压球机正常工作线压比大于0.8t/mm，根据型焦炭用途、使用要求并综合煅烧设备对煅烧原料的粒度要求，压制球形或三维尺寸不相等的椭圆形球体，一般最长方向球体尺寸小于100mm。

压球机压球

将调整好挥发分含量的冷态或热态原料送入到压球机供料槽中，经过预压、压球实现成球工艺过程。

合格球体的分离

原料经压球机出来后，即有整球，也有碎球以及不同粒度级别的粉料，需要用筛分设备进行分离。按原料种类、用途、使用要求或煅烧设备允许煅烧的压球粒度选择筛孔大小，筛上料不需要煅烧时可以直接作为炭材料原料或冶金焦使用，需要煅烧时进入煅烧设备进行煅烧，筛下料返回到压球机供料槽与准备压球的原料一起，按比例配入重新压球。

煅烧设备和煅烧温度

选择罐式煅烧炉、回转窑、电煅烧炉、竖窑、隧道窑等其中一种作为煅烧设备。取上一工序压球筛上料送入煅烧设备中进行煅烧，根据型焦炭用途，最高煅烧温度控制在600～2000℃之间。

煅烧型焦炭

从煅烧设备出来，达到室温的即为煅烧型焦炭。根据选择原料种类的不同可以直接作为炭素制品、石墨化制品、糊料的原料或冶金焦使用。

实施例1

预焙阳极用煅后石油型焦生产方法

(1)、原料选择：取挥发分9.8％的以粉料为主的煅前石油焦为原料；

(2)、粒度控制：采用筛孔5mm振动筛进行筛分，筛上料送到颚式破碎机破碎，破碎后的原料进入振动筛进行筛分，形成筛上料破碎、筛分闭路循环。筛下料送入到网孔1mm的锤式粉碎机进行粉碎。

(3)、挥发分调整：取粉碎后的原料放入160℃热混合机使其加热到120℃以上，向混合机中不断加入粒度小于2mm软化点68℃中温煤沥青粉，热态混合均匀，取煅烧收缩率最大时，检测挥发分含量达到15％后，挥发分调整完毕；

(4)、压球机线压比和压球尺寸确定：设定压球机线压比0.9t/mm，压制35×25×20三维尺寸不相等的椭圆形球体；

(5)、压球机压球：将调整好挥发分含量的热态原料送入到压球机供料槽中，经过预压、压球实现成球；

(6)、合格球体的分离：原料经压球机出来后用孔隙10mm固定篦条筛进行分离，筛上料进入煅烧设备进行煅烧，筛下料返回到压球机供料槽与准备压球的原料一起，按比例配入重新压球；

(7)、煅烧设备和煅烧温度：筛上料进入回转窑按常规煅烧煅前石油焦方法进行煅烧，最高煅烧温度1350℃；

(8)、煅后石油型焦：从回转窑出来，达到室温的即为煅后石油型焦。体积密度1.54g/cm³；耐压强度41Mpa；可以作为预焙阳极和石墨化电极等炭素制品的原料使用。

实施例2

冶金型焦生产方法

(1)、原料选择：选取冶金焦生产、运输、使用过程中产生的粒度小于2mm冶金焦粉为原料；

(2)、粒度控制：因原料粒度小于压球原料最大粒度，取消破碎、筛分工艺，直接进入下一工序；

(3)、挥发分调整：取合格粒度的原料放入140℃热混合机使其加热到100℃以上，向混合机中不断加入石油渣与沥青混合物，热态混合均匀，取煅烧收缩率最大时，检测挥发分含量达到13％后，挥发分调整完毕；

(4)、压球机线压比和压球尺寸确定：设定压球机线压比0.85t/mm，压制45×32×28三维尺寸不相等的椭圆形球体；

(5)、压球机压球：将调整好挥发分含量的热态原料送入到压球机供料槽中，经过预压、压球实现成球；

(6)、合格球体的分离：原料经压球机出来后用孔隙20mm固定篦条筛进行分离，筛上料进入煅烧设备进行煅烧，筛下料返回到压球机供料槽与准备压球的原料一起，按比例配入重新压球；

(7)、煅烧设备和煅烧温度：筛上料进入罐式煅烧炉，按12小时一个周期进行煅烧，最高煅烧温度1000℃；

(8)、冶金型焦：从罐式煅烧炉出来，达到室温的即为冶金型焦。体积密度1.35g/cm³；耐压强度28Mpa；可以代替普通冶金焦用于高炉炼铁、冶炼、铸造、加热炉作为燃料使用。

实施例3

石墨化型炭生产方法

(1)、原料选择：选取石墨化炭素制品生产返回料、回收料为原料；

(2)、粒度控制：因原料中大块料数量比较多，先用残极破碎机、颚式破碎机破碎，再用筛孔5mm振动筛进行筛分，筛上料返回到破碎机中继续破碎后再筛分，形成筛上料破碎、筛分闭路循环。筛下料送入到网孔0.8mm的锤式粉碎机进行粉碎。

(3)、挥发分调整：取粉碎后的原料放入180℃热混合机使其加热到120℃以上，向混合机中不断加入粒度小于1mm软化点82℃中温煤沥青粉，热态混合均匀，取煅烧收缩率最大时，检测挥发分含量达到14％后，挥发分调整完毕；

(4)、压球机线压比和压球尺寸确定：设定压球机线压比0.95t/mm，压制32×22×18三维尺寸不相等的椭圆形球体；

(5)、压球机压球：将调整好挥发分含量的热态原料送入到压球机供料槽中，经过预压、压球实现成球；

(6)、合格球体的分离：原料经压球机出来后用孔隙8mm固定篦条筛进行分离，筛上料进入煅烧设备进行煅烧，筛下料返回到压球机供料槽与准备压球的原料一起，按比例配入重新压球；

(7)、煅烧设备和煅烧温度：筛上料进入电煅烧炉进行煅烧，最高煅烧温度1800℃；

(8)、石墨化型炭：从电煅烧炉出来，达到室温的即为石墨化型炭。体积密度1.59g/cm³；耐压强度39Mpa；可以作为石墨化电极等炭素制品的原料使用。

Claims (2)

1.一种采用压球工艺制备煅后石油型焦的方法，该压球包括以下步骤：

(1)、原料选择：取挥发分为9.8％的以粉料为主的煅前石油焦为原料；

(2)、粒度控制：采用筛孔5mm振动筛进行筛分，筛上料送到颚式破碎机破碎，破碎后的原料进入振动筛进行筛分，形成筛上料破碎、筛分闭路循环；筛下料送入到网孔1mm的粉碎机进行粉碎；

(3)、挥发分调整：取粉碎后的原料放入160℃热混合机使其加热到120℃以上，向混合机中不断加入粒度小于2mm软化点68℃中温煤沥青粉，热态混合均匀，取煅烧收缩率最大时，检测挥发分含量达到15％后，挥发分调整完毕；

(4)、压球机线压比和压球尺寸确定：设定压球机线压比0.9t/mm，三维尺寸不相等的椭圆形球体；

(5)、压球机压球：将调整好挥发分含量的热态原料送入到压球机供料槽中，经过预压、压球实现成球；

(6)、合格球体的分离：原料经压球机出来后用孔隙10mm固定篦条筛进行分离，筛上料进入煅烧设备进行煅烧，筛下料返回到压球机供料槽与准备压球的原料一起，按比例配入重新压球；

(7)、煅烧设备和煅烧温度：筛上料进入回转窑按常规方法进行煅烧，最高煅烧温度1350℃；

(8)、煅后石油型焦：将其从回转窑中取出，达到室温的即获得煅后石油型焦。

2.一种锻后石油型焦，其特征在于采用如权利要求1的压球工艺制备，体积密度为1.54g/cm³；耐压强度为41Mpa。