CN103146408B

CN103146408B - 一种非炼焦煤复合煤粉改性剂、使用该非炼焦煤复合煤粉改性剂制备的改性煤及该改性煤的制备方法

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Publication number: CN103146408B
Application number: CN201310082891.5A
Authority: CN
Inventors: 朱子宗
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: CN103146408A

Abstract

本发明公开了一种非炼焦煤复合煤粉改性剂、使用该非炼焦煤复合煤粉改性剂制备的改性煤及该改性煤的制备方法。该煤粉改性剂组分及质量百分比为：苯乙酸0.1-10%，硼砂0.1-25%，氧化硼0.1-30%，硼酸30-50%，十二烷基苯磺酸钙0.1-10%，N-酰基谷氨酸盐0.1-15%，粉末聚乙烯0.1-10%，无规聚丙烯0.1-20%，钠基膨润土或/和钙基膨润土0.1-5%，铁精矿粉0.1-15%。改性煤的组分及质量百分比为：非炼焦煤复合煤粉改性剂0.01—3%，非炼焦煤97—99.99%。改性煤制备方法：把非炼焦煤复合煤粉改性剂磨成粉、非炼焦煤粉碎，将非炼焦煤和非炼焦煤复合煤粉改性剂放入反应器内充分混合、反应。本发明的优点：经过改性的非炼焦煤占炼焦配合煤的质量比高达70%以上，不但能节约炼焦煤资源，而且可大幅度降低炼焦成本。

Description

一种非炼焦煤复合煤粉改性剂、使用该非炼焦煤复合煤粉改性剂制备的改性煤及该改性煤的制备方法

技术领域

本发明涉及配煤炼焦技术领域，具体涉及一种非炼焦煤复合煤粉改性剂、使用该非炼焦煤复合煤粉改性剂制备的改性煤及该改性煤的制备方法。

背景技术

世界煤炭资源虽然丰富，但是炼焦用煤资源非常有限。因此，节约使用和扩大炼焦用煤的范围受到国内外广泛重视。随着我国钢铁工业的快速发展和高炉大型化，对焦炭需求量和质量的要求也随之提高。2012年我国铁、钢产量分别为6.8亿吨、7.2亿吨，焦炭产量4.43亿吨，折合炼焦用原煤约6亿吨。我国煤炭资源虽然丰富、煤种齐全，但存在经济可采储量少（截至2004年底探明的经济可采储量约1145亿吨），优质炼焦用煤短缺、而且强黏结性煤稀缺，在建和可供建井的储量中，高挥发性弱黏结煤占47%，在尚未利用的炼焦煤资源中占51.4%。受开采条件和运输能力的限制，国内的产量已经不足以满足我国焦炭的消费需求。为此，2009年以来每年不得不进口高价炼焦煤4500万吨以上，以满足我国钢铁行业快速发展的需求。因而，开发扩大炼焦煤资源、增大高挥发性弱黏煤，不黏煤，甚至无烟煤在炼焦配煤中的用量成为炼焦研究人员的重要课题。

在我国的煤炭资源中，变质程度较低的长焰煤、不黏煤和弱黏煤，以及变质程度较高的无烟煤由于在单独炼焦时不软化、不熔融、黏结性差或胶质层厚度薄等原因不能生成块状焦炭，一般不作炼焦用煤，以上煤种统称为非炼焦煤。以不黏煤、长烟煤和褐煤最多，各占我国总资源量的16%，15%和13%，无烟煤占11%。分布地域广、价格便宜，而且灰分、硫分低。开发将变质程度较高的无烟煤和变质程度较低的不黏煤、弱黏煤等应用于炼焦生产，不但能降低炼焦成本，而且可扩大炼焦用煤资源，符合我国资源长期发展战略。

我国很多学者对无烟煤、不黏煤和弱黏煤在炼焦中的配入条件、用量、粒度对焦炭质量的影响等方面做了研究，众多研究表明在配煤炼焦中添加3%～5%无烟煤或添加少量的不黏煤或弱黏结性煤不会影响焦炭的质量，焦炭质量基本符合要求。近期，国内外在着力于开发扩大弱黏结性甚至无黏结性煤配入比例的炼焦新工艺研究方面主要包括：开发捣固炼焦技术、配型煤炼焦技术、煤调湿技术、选择性粉碎等新工艺。在这些研究中，煤调湿是装炉煤水份控制工艺，是炼焦用煤的预处理技术；选择性粉碎是针对不同的煤种选择性的调整粒度，没有改变煤的成分和性能；捣固炼焦虽然能利用部分弱黏煤和高挥发性煤，由于捣固率低、规模较小。我国宝钢为了配入一些弱黏结煤，同时满足4000m³以上大型高炉焦炭质量的需要，从日本引进配型煤炼焦技术，通过多年实践，取得了一些效果。而在传统配煤炼焦中直接配入非炼焦煤的用量都很有限，大量使用上述煤种则还没有很好的解决办法。

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提高褐煤、无烟煤、不黏煤、弱黏煤和长烟煤的黏结性和结焦性，增加这些煤种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，

本发明提供一种非炼焦煤复合煤粉改性剂，其组分及质量百分比含量为：苯乙酸0.1-10%，硼砂0.1-25%，氧化硼0.1-30%，硼酸30-50%，十二烷基苯磺酸钙0.1-10%，N-酰基谷氨酸盐0.1-15%，粉末聚乙烯0.1-10%，无规聚丙烯0.1-20%，钠基膨润土或/和钙基膨润土0.1-5%，铁精矿粉0.1-15%。

本发明又提供一种使用上述非炼焦煤复合煤粉改性剂制备的改性煤，其组分及质量百分比含量为：非炼焦煤复合煤粉改性剂0.01-3%，非炼焦煤97-99.99%。

本发明还提供一种改性煤的制备方法，把非炼焦煤复合煤粉改性剂磨成粉、非炼焦煤粉碎，将非炼焦煤和非炼焦煤复合煤粉改性剂放入反应器内充分混合、反应，反应器内温度控制在25-300℃内，反应时间控制在30分钟以上。

上述的非炼焦煤为褐煤、无烟煤、长烟煤、不粘煤和弱黏煤中的任何一种或多种的混合物。

上述改性煤的制备方法中，非炼焦煤复合煤粉改性剂的粒度≤0.125mm；非炼焦煤的粒度≤3mm。

上述改性煤的制备方法中，所述的反应器为带自动加热装置的混料机。

把改性煤与炼焦煤一起破碎、混合组成炼焦配合煤、装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦，炼出焦炭。该焦炭的冷态指标：抗碎强度（M25）≥88%、耐磨强度（M10）≤8.5%；其热态指标：反应性（CRI）≤35%、反应后强度（CSR）≥50%。焦炭各项指标均可达到国家冶金焦炭质量标准《GB/T1996-2003》的标准。所说的炼焦煤为焦煤、肥煤、气煤、瘦煤中的一种或多种。

由于本发明利用非炼焦煤复合煤粉改性剂对非炼焦煤改性，所得改性的非炼焦煤占炼焦配合煤的质量比最高达70%以上，与现有技术相比，非炼焦煤在炼焦配合煤中的质量百分比显著增加，不但能节约大量炼焦煤资源，而且可大幅度降低炼焦成本。

具体实施方式

本发明的原理是：在褐煤、无烟煤、长烟煤、不黏煤或弱黏煤中的一种或多种煤的混合物中配加非炼焦煤复合煤粉改性剂后，在温度场下非炼焦煤复合煤粉改性剂与周围的煤作用，促使非炼焦煤复合煤粉改性剂与煤粉一起生成低熔点的胶质体液相，胶质体液相包围褐煤或无烟煤或不黏煤或弱黏煤或长烟煤，并渗透填充固体颗粒间隙，促进其与褐煤、无烟煤、不黏煤、弱黏煤、长烟煤之间的界面结合；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。同时，非炼焦煤复合煤粉改性剂通过与煤间的化学反应、分子链的裂解和缩合，以及自身张力作用，能改变褐煤、无烟煤、不黏煤、弱黏煤、长烟煤的分子结构，使其具有一定的粘结性和结焦性能，与炼焦煤一起配煤炼焦能形成裂纹少，基质强度增强、气孔率降低、焦炭气孔分布改善的优质焦炭。

以下实施例中，非炼焦煤复合煤粉改性剂的粒度≤0.125mm；非炼焦煤的粒度≤3mm。

实施例1

非炼焦煤复合煤粉改性剂的制备（非炼焦煤复合煤粉改性剂定量为100kg），其组分及质量百分比含量为：

苯乙酸3%，硼砂5%，氧化硼10%，硼酸35%，十二烷基苯磺酸钙9.8%，N-酰基谷氨酸盐8%，粉末聚乙烯9%，无规聚丙烯10%，钠基膨润土和钙基膨润土0.2%，铁精矿粉10%。

按上述份额配制成非炼焦煤复合煤粉改性剂，经球磨、混匀。

改性煤的制备（改性煤定量为1000Kg），其组分及质量百分比含量为：本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂0.05%，长焰煤49.95%，无烟煤占50%。

改性煤的制备方法为：把本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂磨成粉、非炼焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，将称量好的非炼焦煤和非炼焦煤复合煤粉改性剂放入反应器内充分混合、反应、改性，反应器内温度控制在30℃，搅拌速度控制在20转/分，反应时间控制在30分钟。

焦炭的炼制：以1000Kg的量称取炼焦配合煤，按炼焦配合煤重量的10%称量本实施例的改性煤，然后与35%的主焦煤、30%的肥煤、15%的气煤、5%的1/3焦煤和5%的瘦煤一起破碎、混合、装入顶装焦炉按常规生产工艺炼焦。

炼出的焦炭的冷态指标检测结果： M25：91.5%，M10：7.2 %；焦炭的热态指标：CRI: 32.5%，CSR：60.9%。

实施例2

苯乙酸10%，硼砂25%，氧化硼0.3%，硼酸30%，十二烷基苯磺酸钙0.2%，N-酰基谷氨酸盐15%，粉末聚乙烯0.2%，无规聚丙烯18%，钠基膨润土1%，铁精矿粉0.3%。

改性煤的制备（改性煤定量为1000Kg），其组分及质量百分比含量为：本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂0.1%，长焰煤30%、不黏煤30%、无烟煤39.9%。

改性煤的制备方法为：把本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂磨成粉、非炼焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，将称量好的非炼焦煤和非炼焦煤复合煤粉改性剂放入反应器内充分混合、反应、改性，反应器内温度控制在80℃，搅拌速度控制在30转/分，反应时间控制在45分钟。

焦炭的炼制：以1000Kg的量称取炼焦配合煤，按炼焦配合煤重量的15%称量本实施例的改性煤，然后与30%的主焦煤、30%的肥煤、15%的气煤和10%的瘦煤一起破碎、混合、装入顶装焦炉按常规生产工艺炼焦。

炼出的焦炭的冷态指标检测结果： M25：89.9%，M10：7.4 %；焦炭的热态指标： CRI: 33.8%，CSR：59.7%。

实施例3

苯乙酸0.3%，硼砂0.3%，氧化硼30%，硼酸50%，十二烷基苯磺酸钙8.5%，N-酰基谷氨酸盐0.2%，粉末聚乙烯0.5%，无规聚丙烯0.2%，钙基膨润土5%，铁精矿粉5%。

改性煤的制备（改性煤定量为1000Kg），其组分及质量百分比含量为：本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂0.5%，不黏煤14.5%、弱黏煤20%，长焰煤30%、无烟煤35%。

改性煤的制备方法为：把本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂磨成粉、非炼焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，将称量好的非炼焦煤和非炼焦煤复合煤粉改性剂放入反应器内充分混合、反应、改性，反应器内温度控制在100℃，搅拌速度控制在30转/分，反应时间控制在45分钟。

焦炭的炼制：以1000Kg的量称取炼焦配合煤，按炼焦配合煤重量的30%称量本实施例的改性煤，然后与20%的主焦煤、35%的肥煤、15%的瘦煤一起破碎、混合、捣固，装入捣固焦炉按常规生产工艺炼焦。

炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：91.5%，M10：6.5 %；焦炭的热态指标： CRI: 28.2%，CSR：64.7%。

实施例4

苯乙酸2%，硼砂2%，氧化硼8%，硼酸40%，十二烷基苯磺酸钙3%， N-酰基谷氨酸盐5%，粉末聚乙烯10%，无规聚丙烯10%，钠基膨润土5%，铁精矿粉15%。

改性煤的制备（改性煤定量约1000Kg），其组分及质量百分比含量为：本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂1%，5%褐煤、不黏煤5%、弱黏煤25%，无烟煤30%，长焰煤34%。

改性煤的制备方法为：把本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂磨成粉、非炼焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，将称量好的非炼焦煤和非炼焦煤复合煤粉改性剂放入反应器内充分混合、反应、改性，反应器内温度控制在200℃，搅拌速度控制在30转/分，反应时间控制在60分钟。

焦炭的炼制：以1000Kg的量称取炼焦配合煤，按炼焦配合煤重量的50%称量本实施例的改性煤，然后与20%的主焦煤、30%的肥煤一起破碎、混合、捣固、装入捣固焦炉按常规生产工艺炼焦。

炼出的焦炭的冷态指标检测结果： M25：90.3%，M10：7.5 %；焦炭的热态指标： CRI: 29.0%，CSR：63.5%。

实施例5

苯乙酸5%，硼砂10%，氧化硼18%，硼酸30%，十二烷基苯磺酸钙5%， N-酰基谷氨酸盐3%，粉末聚乙烯1%，无规聚丙烯10%，钠基膨润土和钙基膨润土3%，铁精矿粉15%。

改性煤的制备（改性煤定量为1000Kg），其组分及质量百分比含量为：本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂2%，弱黏煤33%，无烟煤30%，褐煤35%。

改性煤的制备方法为：把本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂磨成粉、非炼焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，将称量好的非炼焦煤和非炼焦煤复合煤粉改性剂放入反应器内充分混合、反应、改性，反应器内温度控制在250℃，搅拌速度控制在30转/分，反应时间控制在45分钟。

焦炭的炼制：以1000Kg的量称取炼焦配合煤，按炼焦配合煤重量的60%称量改性本实施例的煤，然后与10%的气煤和30%的肥煤一起破碎、混合、捣固、装入捣固焦炉按常规生产工艺炼焦。

炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：89.7%，M10：7.1 %；焦炭的热态指标： CRI:28.5%，CSR：66.5%。

实施例6

苯乙酸3%，硼砂8%，氧化硼20%，硼酸30%，十二烷基苯磺酸钙5%， N-酰基谷氨酸盐3%，粉末聚乙烯3%，无规聚丙烯10%，钠基膨润土和钙基膨润土3%，铁精矿粉15%。

改性煤的制备（改性煤定量为1000Kg），其组分及质量百分比含量为：本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂3%，弱黏煤25%，无烟煤40%，褐煤32%。

改性煤的制备方法为：把本实施例的非炼焦煤复合煤粉改性剂磨成粉、非炼焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，将称量好的非炼焦煤和非炼焦煤复合煤粉改性剂放入反应器内充分混合、反应、改性，反应器内温度控制在300℃，搅拌速度控制在30转/分，反应时间控制在60分钟。

焦炭的炼制：以1000Kg的量称取炼焦配合煤，按炼焦配合煤重量的72%称量本实施例的改性煤，然后与28%的肥煤一起破碎、混合、捣固、装入捣固焦炉按常规生产工艺炼焦。

炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：88.6%，M10：7.5 %；焦炭的热态指标： CRI:30.1%，CSR：62.9%。

Claims

1.一种非炼焦煤复合煤粉改性剂，其组分及质量百分比含量为：苯乙酸0.1-10%，硼砂0.1-25%，氧化硼0.1-30%，硼酸30-50%，十二烷基苯磺酸钙0.1-10%，N-酰基谷氨酸盐0.1-15%，粉末聚乙烯0.1-10%，无规聚丙烯0.1-20%，钠基膨润土或/和钙基膨润土0.1-5%，铁精矿粉0.1-15%。

2.一种使用权利要求1所述非炼焦煤复合煤粉改性剂制备的改性煤，其组分及质量百分比含量为：非炼焦煤复合煤粉改性剂0.01-3%，非炼焦煤97-99.99%。

3.一种权利要求2所述的改性煤的制备方法，其特征是：把非炼焦煤复合煤粉改性剂磨成粉、非炼焦煤粉碎，将非炼焦煤和非炼焦煤复合煤粉改性剂放入反应器内充分混合、反应，反应器内温度控制在25-300℃内，反应时间控制在30-60分钟。

4.根据权利要求3所述的改性煤的制备方法，其特征是：非炼焦煤复合煤粉改性剂的粒度≤0.125mm；非炼焦煤的粒度≤3mm。

5.根据权利要求3所述的改性煤的制备方法，其特征是：所述的反应器为带自动加热装置的混料机。

6. 根据权利要求1所述的改性煤的制备方法，其特征是：所述的非炼焦煤为褐煤、无烟煤、长烟煤、不粘煤和弱黏煤中的任何一种或多种的混合物。