CN103059888B - 一种适应于长焰煤、不黏煤和/或弱黏煤的煤粉改性剂和使用该煤粉改性剂的配煤炼焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适应于长焰煤、不黏煤和/或弱黏煤的煤粉改性剂和配煤炼焦方法。该改性剂组分及质量百分比为60-85%的硼酸，1-20%的己二酸或十二烷二酸或丙氨酸或其中二者的混合物或三者的混合物；1-25%的丙酸钙，1-20%的仲烷基磺酸钠或硬脂酸钾或硬脂酸乳酸钙或其中二者的混合物或三者的混合物。该配煤炼焦方法包括：以炼焦配合煤质量的0.1-10‰称取煤粉改性剂，1-55%称取低碳高氢类煤粉，将它们放入改性器内改性；然后将改性煤与45-99%的炼焦煤一起混匀装入炼焦炉按常规生产工艺炼出优质焦炭，前述的低碳高氢类煤粉为长焰煤、不黏煤或弱黏煤中的任何一种或多种的混合物。本发明优点：提高了低碳高氢类煤粉在炼焦配合煤中的质量百分比，大幅降低了炼焦成本，经济效益显著。

Description

一种适应于长焰煤、不黏煤和/或弱黏煤的煤粉改性剂和使用该煤粉改性剂的配煤炼焦方法

技术领域

本发明属于煤炭加工技术领域，具体涉及一种适应于长焰煤、不黏煤和/或弱黏煤的煤粉改性剂和配煤炼焦方法。

背景技术

随着我国钢铁行业快速发展，国产炼焦煤已远远不能满足冶金行业发展的需求，焦炭质量要求越来越高与煤质越来越差的矛盾日益突出，进口高价煤仅能解决短期困局，开发非炼焦煤炼焦是拓展炼焦煤资源的重要途径之一。在我国的煤炭资源中，变质程度较低的低碳高氢类长焰煤、不黏煤和弱黏煤，储量丰富、分布地域广、价格便宜，但由于其变质程度较低、含氧官能团多、氢键缔合强度高、黏结性能差，结焦膨胀性高等问题而没有被用于炼焦。通过对低碳高氢类煤粉改性，使其达到炼焦煤的性质，替代或部分替代炼焦煤炼焦，对降低炼焦成本、扩大炼焦用煤资源有重要意义。同时，以氢代碳，低碳炼焦对发展低碳经济、减少二氧化碳排放量贡献重大，符合国家长期发展战略。

中国专利文献CN10226051A于2011年11月30日公开了“一种添加长焰煤的焦炭及炼焦方法”，该焦炭由以下质量百分比的配煤混合炼焦而成：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%；该炼焦方法包括以下步骤：（1）破碎长焰煤，粒径3mm以下的长焰煤占总质量的85-100%，（2）把所得的长焰煤煤粉通过加热脱除挥发分，脱除的挥发分占长焰煤总质量的25-35%，（3）处理后的长焰煤与其他煤按上述配煤，然后进入顶装焦炉炼焦，（4）出焦后冷却。该方法将长焰煤用量提高到7%，虽然比以前的炼焦技术有明显进步，但长焰煤的用量较低，不能从根本解决我国炼焦煤资源短缺的难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题就是增加长焰煤、不黏煤或弱黏煤的煤粉在炼焦配合煤中的质量百分比，降低炼焦的成本。

为了解决上述问题，

本发明提供一种适应于长焰煤、不黏煤和/或弱黏煤的煤粉改性剂，其组分及质量百分比含量为：60-85%的硼酸，1-20%的己二酸或十二烷二酸或丙氨酸或其中二者的混合物或三者的混合物；1-25%的丙酸钙，1-20%的仲烷基磺酸钠或硬脂酸钾或硬脂酸乳酸钙或其中二者的混合物或三者的混合物。

本发明还提供一种使用上述改性剂的配煤炼焦方法，包括以下步骤：

步骤1、低碳高氢类煤粉改性

以炼焦配合煤质量的0.1-10‰称取上述低碳高氢类煤粉改性剂，以炼焦配合煤质量的1-55%称取低碳高氢类煤粉，将前述的低碳高氢类煤粉改性剂和低碳高氢类煤粉放入改性器内，在改性器内充分混合、反应、改性；

步骤2、配煤炼焦

经步骤1所得的改性煤按炼焦配合煤质量的1-55%称量，其余为炼焦煤，混合组成炼焦配合煤，炼焦配合煤经破碎，混匀，装入炼焦炉按常规生产工艺步骤炼焦。

上述步骤1中，低碳高氢类煤粉改性剂的粒径≤0.5mm，低碳高氢类煤粉的粒径要求破碎到≤3mm。

上述步骤1中，改性器内的温度控制在15℃-350℃，反应时间控制在10分钟以上。

上述步骤1中，改性器可采用市场出售的混料机，可配置自动加热装置。

上述低碳高氢类煤粉包括长焰煤、不黏煤、弱黏煤或其混合物；上述炼焦煤包括焦煤、肥煤、气煤、瘦煤或其混合物。

本发明方法所炼出的焦炭，其冷态指标：抗碎强度（M40）≥76%、耐磨强度（M10）≤9%；其热态指标：反应性（CRI）≤35%、反应后强度（CSR）≥55%，各项指标均可达到国家冶金焦炭质量标准《GB/T1996-2003》、《GB/T4000-2008》的标准。

由于本发明利用改性剂将长焰煤、不黏煤或弱黏煤的煤粉改性，所得改性煤占炼焦配合煤的质量比最高达50%以上，与现有技术相比，长焰煤、不黏煤或弱黏煤的煤粉在炼焦配合煤中的质量百分比明显增大，大量节约炼焦煤资源，大幅度降低了炼焦成本。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为配合煤的G值与煤粉改性剂用量关系图；

图2为配合煤的y值与煤粉改性剂量关系图。

具体实施方式

本发明的构思是：按酸类物质和分子活性剂组份以重量百分比配制煤粉改性剂；将煤粉改性剂与低碳高氢类煤粉按一定比例称重、装入煤粉改性器内充分混匀并改性，将改性煤与常规炼焦煤中的一种或多种按一定比例混匀，装入常规顶装焦炉或捣固焦炉按众所周知的炼焦方法和工艺即可炼出优质焦炭。

长焰煤、不黏煤和弱黏煤等属于无黏结性或弱黏结性的惰性成分、本身不会产生稳定的胶质体，结焦过程中颗粒表面吸附一部分焦煤热解生成的液相产物，使塑性体内液相量减少，配合煤的黏结性指数（G）下降，胶质层厚度（y）下降。图1表述了：配合煤的G值与煤粉改性剂用量的关系；图2表述了配合煤的y值与煤粉改性剂量的关系；由图1、2可知，直接在炼焦配煤中加入长焰煤和不黏煤后，配合煤的G值和y值下降。在加入煤粉改性剂对长焰煤、不黏煤和弱黏煤等改性后，由于煤粉改性剂具有供氢作用, 中等温度热解时长焰煤芳香环上的侧链和氧桥减少, 对其分子进行适量裁剪和重构, 增强其芳构化程度，实现从长焰煤到炼焦煤结构上的转变，G值提高，即煤的黏结性增加；煤粉改性剂本身具有黏结性，还与周围其它煤作用，改变其链接结构，使其基本结构单元发生变化，芳香核发生裂解和稠化，促使生成低熔点的胶质体液相，配合煤塑性体内液相数量和质量得到提高，煤粒之间结合程度增加，配合煤的胶质层厚度y值增加。通过温度场的不断变化，胶质体的流动度进一步改善，使得胶质体更容易渗透到配合煤的各个部位，充分包围煤中的惰性组分，在炭化过程中活性组分和惰性组分充分结合在一起，对焦炭质量有明显改善。

以下实施例中，煤粉改性剂粒径小于0.5mm，煤粉粒径小于3mm。

实施例1

低碳高氢类煤粉改性剂的制备：酸类物质中选取硼酸0.6kg、己二酸0.02 kg；表面活性剂物质中选取丙酸钙0.23kg、硬脂酸钾0.15kg，共计1.0kg原料，经研磨、混合均匀；

低碳高氢类煤粉改性：取上述改性剂0.5 kg（占炼焦配合煤重量的0.5‰），长焰煤100 kg（占炼焦配合煤重量的10%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在25℃，反应时间15分钟；

配煤炼焦：取上述改性煤100 kg（占炼焦配合煤重量的10%），然后与500kg的焦煤、400kg的1/3焦煤一起破碎、混合、装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；

所得焦炭的冷态指标：M40：83.5%，M10：6.2 %；焦炭的热态指标：CRI: 28.5%，CSR：63.9%。

实施例2

低碳高氢类煤粉改性剂的制备：酸类物质中选取硼酸1.2kg、十二烷二酸0.1 kg、丙氨酸占0.1 kg；表面活性剂物质中选取丙酸钙0.2kg、仲烷基磺酸钠0.2 kg，硬脂酸钾0.2 kg，共计2.0kg原料，装入球磨机经球磨、混合均匀；

低碳高氢类煤粉改性：取上述改性剂1.5 kg（占炼焦配合煤重量的1.5‰），不黏煤150 kg（占炼焦配合煤重量的15%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在85℃，反应时间30分钟；

配煤炼焦：取上述改性煤150 kg（占炼焦配合煤重量的15%），再与焦煤300kg、肥煤300kg、1/3焦煤250kg一起破碎、混合、装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；

所得焦炭的冷态指标： M40：81.3%，M10：6.5 %；焦炭的热态指标： CRI: 30.6%，CSR:61.7%。

实施例3

低碳高氢类煤粉改性剂的制备：酸类物质中选取硼酸2.8kg、己二酸0.08 kg、十二烷二酸0.12 kg、丙氨酸0.2kg；表面活性剂物质中选取丙酸钙0.2kg、仲烷基磺酸钠0.12 kg，硬脂酸钾0.16kg，硬脂酸乳酸钙0.32 kg，共计4.0kg原料，装入混料机混合均匀；

低碳高氢类煤粉改性：取上述改性剂3.5 kg（占炼焦配合煤重量的3.5‰），低碳高氢类弱黏煤250 kg（占炼焦配合煤重量的25%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在100℃，反应时间35分钟；

配煤炼焦：取上述改性煤250 kg（占炼焦配合煤重量的25%），再与300kg的焦煤、200kg的肥煤、200kg的1/3焦煤和50kg的瘦煤一起破碎、混合、装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；

所得焦炭的冷态指标：M40：78.5%， M10：7.5 %；焦炭的热态指标：CRI: 32.0%，CSR:60.0%。

实施例4

低碳高氢类煤粉改性剂的制备：酸类物质中选取硼酸3.75kg、己二酸0.1 kg、十二烷二酸0.15 kg、丙氨酸0.25 kg；表面活性剂物质中选取丙酸钙0.25kg、仲烷基磺酸钠0.15 kg，硬脂酸钾0.2 kg，硬脂酸乳酸钙0.15 kg，共计5.0kg原料，装入混料机混合均匀；

低碳高氢类煤粉改性：取上述改性剂5 kg（占炼焦配合煤重量的5‰），长焰煤150 kg、不黏煤150 kg（共占炼焦配合煤重量的30%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在150℃，反应时间45分钟；

配煤炼焦：取上述改性煤300kg（占炼焦配合煤重量的30%），再与250kg的焦煤、200kg的肥煤、200kg的气煤和50kg的瘦煤一起破碎、混合、捣固，装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；

所得焦炭的冷态指标： M40：87.7%，M10：6.9 %；焦炭的热态指标：CRI: 31.4%，CSR:61.2%。

实施例5

低碳高氢类煤粉改性剂的制备：酸类物质中选取硼酸8kg、己二酸0.2 kg、十二烷二酸0.3 kg、丙氨酸0.5 kg；表面活性剂物质中选取丙酸钙0.3kg、仲烷基磺酸钠占0.3 kg，硬脂酸钾占0.2 kg，硬脂酸乳酸钙占0.2 kg，共计10.0kg原料，装入混料机混合均匀；

低碳高氢类煤粉改性：取上述改性剂10 kg（占炼焦配合煤重量的10‰），400 kg的低碳高氢类煤，其中：不黏煤200 kg、 弱黏煤200 kg，放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在200℃，反应时间50分钟；

配煤炼焦：取上述改性煤400kg（占炼焦配合煤重量的40%），再与200 kg的焦煤、200 kg的肥煤、150 kg的1/3焦煤和50kg的瘦煤一起破碎、混合、捣固，装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；

所得焦炭的冷态指标：M40：85.9%，M10：7.1%；焦炭的热态指标： CRI: 32.0%、反应后强度CSR:60.5%。

实施例6

低碳高氢类煤粉改性剂的制备：酸类物质中选取硼酸6.0kg、丙氨酸2.0kg；表面活性剂物质中选取丙酸钙0.2kg，硬脂酸乳酸钙1.8kg，共计10.0kg原料，装入混料机混合均匀；

低碳高氢类煤粉改性：取上述改性剂10 kg（占炼焦配合煤重量的10‰），550kg低碳高氢类煤粉，其中：长焰煤占150kg，不黏煤200kg， 弱黏煤200kg，放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在250℃，反应时间60分钟；

配煤炼焦：取上述改性煤550kg（占炼焦配合煤重量的55%），然后与150kg的焦煤和300kg的肥煤一起破碎、混合、捣固，装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；

炼出的焦炭的冷态指标： M40：84.7 %，M10：7.3 %；焦炭的热态指标: 34.2 %，CSR:56.7%。

实施例7

低碳高氢类煤粉改性剂的制备：选取硼酸6.0kg、十二烷二酸1.5kg，丙酸钙2.4kg，仲烷基磺酸钠0.1kg，共计10.0kg原料，装入混料机混合均匀；

低碳高氢类煤粉改性：取上述改性剂10 kg（占炼焦配合煤重量的10‰），500kg低碳高氢类煤粉，其中：长焰煤占100kg，不黏煤200kg， 弱黏煤200kg，放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在300℃，反应时间60分钟；

配煤炼焦：取上述改性煤500kg（占炼焦配合煤重量的50%），然后与200kg的焦煤和300kg的肥煤一起破碎、混合、捣固，装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；

炼出的焦炭的冷态指标： M40：84.5%，M10：7.0 %；焦炭的热态指标: 33.0 %，CSR:57.8%。

实施例8

低碳高氢类煤粉改性剂的制备：酸类物质中选取硼酸8.5kg、己二酸0.1 kg、十二烷二酸0.2 kg、丙氨酸0.2 kg；表面活性剂物质中选取丙酸钙0.4kg、仲烷基磺酸钠0.3 kg，硬脂酸钾0.2 kg，硬脂酸乳酸钙0.1 kg，共计10.0kg原料装入混料机混合均匀；

低碳高氢类煤粉改性：取上述改性剂10 kg（占炼焦配合煤重量的10‰），550 kg的低碳高氢类煤，其中，长焰煤150kg、不黏煤200kg、弱黏煤200kg；放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在350℃，反应时间60分钟；

配煤炼焦：取上述改性煤550kg（占炼焦配合煤重量的55%），与450 kg的肥煤一起破碎、混合、捣固，装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；

所得焦炭的冷态指标： M40：86.2%，M10：6.3 %；焦炭的热态指标： CRI: 32.6%、反应后强度CSR:58.5%。

Claims (5)

1.一种适用于长焰煤、不黏煤和/或弱黏煤的煤粉改性剂，其组分及质量百分比含量为60-85%的硼酸，1-20%的己二酸或十二烷二酸或丙氨酸或其中二者的混合物或三者的混合物；1-25%的丙酸钙，1-20%的仲烷基磺酸钠或硬脂酸钾或硬脂酸乳酸钙或其中二者的混合物或三者的混合物。

2.一种使用权利要求1所述煤粉改性剂的配煤炼焦方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1、低碳高氢类煤粉改性

以炼焦配合煤质量的0.1-10‰称取权利要求1所述的煤粉改性剂，以炼焦配合煤质量的1-55%称取低碳高氢类煤粉，将它们放入改性器内，在改性器内充分混合、反应、改性；

步骤2、配煤炼焦

经步骤1所得的改性煤按炼焦配合煤质量的1-55%称量，其余为炼焦煤，混合组成炼焦配合煤，炼焦配合煤经破碎、混匀，装入炼焦炉按常规生产工艺步骤炼焦；

上述的低碳高氢类煤粉为长焰煤、不黏煤或弱黏煤中的任何一种或多种的混合物。

3.根据权利要求2所述的配煤炼焦方法，其特征是：步骤1中，所述的煤粉改性剂的粒径≤0.5 mm；低碳高氢类煤粉的粒径≤3mm。

4.根据权利要求3所述的配煤炼焦方法，其特征是：步骤1中，改性器内的温度为15℃-350℃，反应时间控制在10分钟以上。

5.根据权利要求4所述的配煤炼焦方法，其特征是：步骤1中，改性器为混料机，并配置自动加热装置。