CN103173258B - 一种粉焦或粉煤成型的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉焦或粉煤成型的工艺。首先粉焦或粉煤和成型剂组分1(沥青)分别干燥脱水;再将粉焦或粉煤按一定比例与成型剂组分1(沥青)、组分2(喹啉)和组分3(水)在常温下充分混匀;将粉焦或粉煤与成型剂的混合体在常温下压型,使得粉焦成型获得生坯;将生坯在中温下预处理使得生坯中的沥青固化,获得半熟坯;再将半熟坯在高温下烧结获得成型熟炭块。本发明的优点在于:对粉焦或粉煤的粒度没有特殊要求(2mm以下皆可)、成型剂用量少且成本低、工艺操作简单(常温混料、常温压型)、设备需求简单(只需要混料机、成型机和烧结炉),为不同后续工艺需求提供一种中温处理工艺,很大的提升了生块的强度,高温烧结所制备的炭块强度可控(根据需要调整成型压力)且品质均匀性好、电阻率低、真密度高。
Description
技术领域
本发明属于化工和材料领域,具体涉及一种粉料成型的工艺。
背景技术
石油焦在石化行业只是石油冶炼的副产品,石化行业对其没有严格的质量标准。随着需求量的急速增加其焦化时间和焦化温度就很难保证,这也是当前粉焦大量增加的源头所在[1]。石油焦中粉焦含量增加带来的主要危害为[2,3]:对煅烧实收率的影响,粉焦小于1mm的物料在煅烧过程碳质烧损相当严重;石油焦中粉焦含量增加,在罐式煅烧炉煅烧时会发生“放炮”,给煅烧炉安全生产带来很大隐患;在回转窑煅烧时由于粉焦不随窑体转动,而是停留在回转窑最下层,使得粉焦的煅烧温度低,生产出的煅烧焦真密度达不到要求,严重影响预焙阳极的质量。粉焦量过大,也使得在阳极生产配料工序中制备的大颗粒骨料少,满足不了生产的需要,极大地影响了设备的生产能力和企业的经济效益。
目前高硫焦和高硫(灰)煤所占的比例越来越多,目前无烟煤脱灰效果较好的方法是采用选煤机多次精选[4],但需要将其破碎到0.074mm以下;而成本较低的石油焦脱硫方法主要为湿法处理[5],而湿法处理需要将焦或粉煤破碎到很细的粒度才具有较好的脱硫率。要获得高质量的石油焦和煤,需要对其进行脱硫或脱灰处理,这也一定程度上增加了粉焦或粉煤的比例。
粉焦成型专利[6]和[7]使用粉焦和沥青按一定比例的方法,将混合料加热至50~130℃用成型模具将其压制成团块,该方法存在以下问题:由于采用石油沥青或焦油沥青,必须“将混合料热至50~130℃用成型模具将其压制成料团块”,其工艺较复杂,不能在常温下成型,所以不适合大批量工业生产,不能满足生产需要,达不到用提高粉焦利用价值的目的。专利[8]、[9]、[10]、[11]介绍了使用其他种类粘结剂代替沥青的粉焦成型方法,专利[8]所用粘结剂中加入了酸和碱,带入了Na等杂质元素;专利[9]和[10]分别采用聚乙烯醇、水玻璃、膨润土的混合粘结剂以及膨润土(纸浆)粘结剂,膨润土、纸浆中含有大量杂质元素,所得粉焦团块不能用于炭阳极生产等冶金行业,具有一定的局限性,而且专利[9]成型所用压力为90MPa,对设备的要求较高;专利[11]所使用粘结剂中掺入了一部分水泥,不可避免的带入了很多杂质元素,而且焦块需要自然干燥12天,工艺周期太长;专利[8]-[11]所采用的粘结剂都会带入很多杂质元素,制得的焦块只适合用作燃料,适用范围较窄。为了简化粉焦或粉煤成型工艺,降低成型对原料和设备的要求,提高粉焦或粉煤团块的强度,实现粉焦或粉煤在常温常压下成型,特提出了本发明。
参考文献
[1]吉延新,魏新伟,李宪磊,等.石油焦质量下滑对预焙阳极的危害及控制[J].炭素技术,2010,29(1):52-55.
[2]杜桂玲,贾鲁宁,于易如等.石油焦粉焦的来源、危害及对策[J].轻金属,2009,(3):35-38.
[3]肖劲,夏训松.石油焦筛分及回转窑无风嘴煅烧技术探讨[J].中国科技信息,2009,(16):39-41.DOI:10.3969/j.issn.1001-8972.2009.16.019.
[4]肖劲,杨思蔚,赖延清等.化学氧化法脱除石油焦中的硫[J].化工环保,2010,30(3):199-202.DOI:10.3969/j.issn.1006-1878.2010.03.004.
[5]姜瑶瑶,周仕学,谭琦等.酸碱法对无烟煤深度脱灰的研究[C].//有色矿冶.2006:151-152.
[6]专利号201110380266.X,一种石油焦粉焦聚团材料及其制备方法
[7]专利号97109222.2,焦粉团块及其制作
[8]专利号201110394605.X,一种制备型煤的方法
[9]专利号201010522262.6,一种焦粉型焦粘结剂及基于该粘结剂的型焦制备方法
[10]专利号200310104894.0,一种冷压焦粉球及其应用
[11]专利号90108067.5,一种焦粉成型的方法
发明内容
本发明的目的在于提供一种将粉状焦或粉状煤进行快速成型的工艺。该方法对所用原料粉焦或者粉煤的粒度没有特殊要求(2mm以下皆可)、成型剂用量少且成本低、工艺操作简单(常温混料、常温压型)、成型压力小、设备需求简单(只需要混料机、成型机和烧结炉),所制备的炭块强度可控(根据需要调整成型压力)且品质均匀性好、电阻率低、真密度高。
本发明的技术方案是:
一种粉焦或粉煤成型的工艺,包括以下步骤:
(1)将待成型的粒度控制在2mm以下的粉焦或粉煤在120℃烘箱中烘干24h,,作为成型原料;将沥青在120℃烘箱中烘干12h,并破碎至粒度控制在-200目,作为成型剂的组分1,喹啉作为成型剂组分2,水作为成型剂的组分3;
(2)将成型剂组分1、组分2和组分3按配比在常温下与成型原料混合均匀;成型剂组分1、组分2、组分3与成型原料的重量比为:80-100:30-55:100-130:1000;
(3)将上述混合均匀的物料在常温下加压成型,压力控制范围为10~16MPa,保压时间控制在5~10s;
(4)将成型后的生块置于烧结炉中进行中温处理,获得沥青炭化后的半熟块,中温处理温度控制在300~500℃,升温速率为10~20℃/min,保温时间为0.5~2h;
(5)将半熟块置于烧结炉中进行高温烧结,烧结温度控制在1000~1400℃,保温时间为0.2~1h。
所述的粉焦包括海绵焦、针状焦、弹丸焦、冶金焦或化工焦,粉煤包括褐煤、烟煤或无烟煤;沥青包括煤沥青、石油沥青或者改性沥青。
步骤(5)完成后得到的炭块形状包括球形、椭球形、圆柱形、方形或圆锥形。
本发明的突出特点:
1、对原料(粉焦或粉煤)和成型剂(沥青和喹啉)没有特殊要求,只需要将粉焦或粉煤干燥脱水并筛分至2mm以下、将沥青干燥脱水并粉碎至-200目即可。
2、成型剂来源广泛且用量少,能有效控制成型成本。
3、混料和成型工序均在常温下进行,避免高温带来沥青烟气的散发导致影响粘结效果和环境污染,并省掉了加热混料和加热成型中的热系统,有效减少了设备成本和能耗成本,且操作方便。
4、制备的成型块形状可调,只需更换模具即可,且模具制作简单,不需要加热系统。
5、在高温烧结前设计一段中温处理的工艺,可明显提升生块的强度,为不同后续工艺提供方便。烧结成型的炭块物理性能(强度和真密度)可通过调整成型压力来控制,做到制备出来的炭块适合不同领域的要求。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明的方法作进一步说明。但本发明并不限于下述实施例,在不脱离前后所述宗旨的范围下,变化实施都包含在本发明的技术范围内。
对照例1
1)称取100g粉焦(<1mm)和10g沥青(0.48mm~0.75mm),在常温下使用三维混料机充分混合均匀,得到粉料,用量筒量取2mL的喹啉和12mL的水,将喹啉和水同时缓慢加入到粉料中,并在常温下充分搅拌10min至混合均匀,得到原料。
2)将混合后的原料用液压机在15.92MPa压制,保压5s,制得圆柱体尺寸为d:2cm×h:5cm左右的生坯,但生坯强度非常差,落下强度为0次/1m。
实施例1
1)称取100g粉焦(<1mm)和10g沥青(0.48mm~0.75mm),在常温下使用三维混料机充分混合均匀,得到粉料,用量筒分别量取2mL的喹啉和12mL的水,将喹啉和水同时缓慢加入到粉料中,并在常温下充分搅拌10min至混合均匀,得到原料。
2)将混合后的原料用液压机在15.92MPa压制,保压5s,制得圆柱体尺寸为d:2cm×h:5cm左右的生坯,具有较好的强度。
3)将生坯放于450℃电阻炉中进行中温处理,具体的升温曲线为:
4)将生坯放于1300℃电阻炉中进行高温烧结处理,具体的升温曲线为:
5)制得的熟炭块抗压强度为6.04MPa,真密度为2.05g·cm-3,完全符合制备炭阳极对石油焦的质量要求,也完全可用在其他相关领域。
实施例2
1)称取100g粉焦(<1mm)和10g沥青(0.48mm~0.75mm),在常温下使用三维混料机充分混合均匀,得到粉料,用量筒分别量取5mL的喹啉和12mL的水,将喹啉和水同时缓慢加入到粉料中,并在常温下充分搅拌10min至混合均匀,得到原料。
2)将混合后的原料用液压机在15.92MPa压制,保压5s,制得圆柱体尺寸为d:2cm×h:5cm左右的生坯,具有较好的强度。
3)将生坯放于450℃电阻炉中进行中温处理,具体的升温曲线为:
4)将生坯放于1300℃电阻炉中进行高温烧结处理,具体的升温曲线为:
5)制得的熟炭块抗压强度为3.79MPa,真密度为2.08g·cm-3,完全符合制备炭阳极对石油焦的质量要求,也完全可用在其他相关领域。
实施例3
1)称取100g粉煤(<1mm)和10g沥青(0.48mm~0.75mm),在常温下使用三维混料机充分混合均匀,得到粉料,用量筒分别量取4mL的喹啉和12mL的水,将喹啉和水同时缓慢加入到粉料中,并在常温下充分搅拌10min至混合均匀,得到原料。
2)将混合后的原料用液压机在9.55MPa压制,保压5s,制得圆柱体尺寸为d:2cm×h:5cm左右的生坯,具有较好的强度。
3)将生坯放于450℃电阻炉中进行中温处理,具体的升温曲线为:
4)将生坯放于1200℃电阻炉中进行高温烧结处理,具体的升温曲线为:
5)制得的熟炭块抗压强度为3.58MPa,真密度为1.88g·cm-3。
Claims (3)
1.一种粉焦或粉煤成型的工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将待成型的粒度控制在2mm以下的粉焦或粉煤在120℃烘箱中烘干24h,作为成型原料;将沥青在120℃烘箱中烘干12h,并破碎至粒度控制在-200目,作为成型剂的组分1,喹啉作为成型剂组分2,水作为成型剂的组分3;
(2)将成型剂组分1、组分2和组分3按配比在常温下与成型原料混合均匀;成型剂组分1、组分2、组分3与成型原料的重量比为:80-100:30-55:100-130:1000;
(3)将上述混合均匀的物料在常温下加压成型,压力控制范围为10~16MPa,保压时间控制在5~10s;
(4)将成型后的生块置于烧结炉中进行中温处理,获得沥青炭化后的半熟块,中温处理温度控制在300~500℃,升温速率为10~20℃/min,保温时间为0.5~2h;
(5)将半熟块置于烧结炉中进行高温烧结,烧结温度控制在1000~1400℃,保温时间为0.2~1h。
2.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于,所述的粉焦包括海绵焦、针状焦、弹丸焦、冶金焦或化工焦,粉煤包括褐煤、烟煤或无烟煤;沥青包括煤沥青、石油沥青或者改性沥青。
3.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于,步骤(5)完成后得到的炭块形状包括球形、椭球形、圆柱形、方形或圆锥形。
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