CN104087330B

CN104087330B - 一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法

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Publication number: CN104087330B
Application number: CN201410312837.XA
Authority: CN
Inventors: 季焕林; 朱子宗; 汪子龙; 武强; 曾见华
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2017-06-09
Anticipated expiration: 2034-07-02
Also published as: CN104087330A

Abstract

本发明公开一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法，属于煤炭加工技术领域。所述改质新疆煤使用的改质剂为硼(B)、硼化钙(CaB₆)以及硼碳化合物；所述硼碳化合物可以是富硼的硼碳化合物(B₃C、B₅C、B₆C、B₇C、B₈C、B₁₂C、B₁₂C₂、B₁₃C、B₁₃C₂、B₁₃C₃、B₂₅C)和富碳的硼碳化合物(B₁₂C₁₃、BC₂、BC₃)的一种或多种组成。所述改质剂的组成可以由硼(B)、硼化钙(CaB₆)和硼碳化合物三者其中之一组成或其中两者任意混合或三者任意混合组成。所述改质剂用量为炼焦配合煤质量的0.1％～1.3％。通过在配煤中配加本发明改质剂与新疆煤共炭化作用，可以达到大幅度提高新疆煤焦炭热态强度的目的，新疆煤焦炭热态强度可以提高5％～26％，焦炭质量能够满足现代大型高炉对焦炭的高质量要求。

Description

一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法

技术领域

本发明属于煤炭加工技术领域，具体涉及一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法。

背景技术

焦炭是炼焦煤在隔绝空气条件下加热到950～1050℃得到的具有一定强度、块度、裂纹和孔隙率的银灰色固体产物。焦炭主要用来作为钢铁工业高炉炼铁的原料。由于我国炼焦煤资源日益短缺，为降低焦炭消耗，高炉炼铁采用在风口喷吹燃料(煤粉、重油、天然气等)、富氧鼓风等强化冶炼手段来降低焦比。焦炭在高炉中所起的热源、还原剂、渗碳剂的作用在一定程度上会被风口喷吹的燃料所取代，但焦炭疏松料柱、保证料柱透气、透液性的骨架作用却无法替代，并且随着风口喷吹燃料的增加以及高炉大型化趋势的发展，焦炭的骨架作用将显得更为重要。现代大型高炉用焦炭不仅要有较高的冷态强度，更要求有较高的热态强度和抗高温煤气、熔渣和铁水的侵蚀能力。高炉能否具有优质、稳定、高强度焦炭的供应直接制约着高炉炼铁的长远发展。

地处我国西北边陲的新疆蕴藏着极其丰富的煤炭资源，预测煤炭资源量达2.19万亿t，约占中国预测煤炭资源总量的42％，位居全国首位。然而新疆煤炭种类总体以低变质程度的低灰、低硫、低磷的长焰煤、不粘煤和弱粘煤为主，而炼焦用煤资源相对较少，约占19％。由于新疆煤炭成煤期(侏罗纪)较晚加之成煤地质条件特殊，新疆炼焦煤煤质特性与内地炼焦煤性质有很大不同，主要表现在新疆煤焦炭普遍存在反应性(CRI)高，反应后强度(CSR)低的问题，极难应用于1000m³及以上的大型高炉。如新疆艾维尔沟煤焦炭CRI＞70％，CSR＜25％，应用于380m³小高炉尚且困难。我国著名煤化工专家周师庸曾将艾维尔沟煤定性为“不明原因，性质反常的炼焦煤”。目前，迫于新疆“有炼焦煤而无高强度焦炭”的困境，疆内几乎所有大型钢铁企业不得不从疆外(宁夏、内蒙、山西等)远程购买焦炭或炼焦用煤，疆外煤、焦配用比例甚至高达80％或者以上，导致炼焦和炼铁成本增加，经济效益低下。随着国家对新疆经济发展的大力扶持和对生态环境保护的日益重视，新疆钢铁工业将进一步淘汰小高炉等落后产能，集中向大型化、高效化和环保化方向发展，新疆炼焦煤资源在“焦炭强度”上极难满足未来新疆钢铁工业的发展需求。

因此，为促进新疆钢铁工业的经济、环保、可持续发展亟需研发出一种利用新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法。又由于新疆煤的特异性是导致焦炭性质反常的根本原因，因而有必要开发出一种改质新疆煤并能大幅度提高新疆煤焦炭热态强度的方法。新疆“有炼焦煤而无高强度焦炭”的现状若得以缓解或改变，将对新疆产生巨大的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法，通过在新疆煤中配加改质剂，并与新疆煤共炭化炼焦，达到大幅度提高新疆煤焦炭热态强度的目的。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法，其特征在于：所述改质新疆煤使用的改质剂由硼(B)、硼化钙(CaB6)以及硼碳化合物三者其中之一组成或其中两者任意混合或三者任意混合组成；所述硼碳化合物可以是富硼的硼碳化合物(B3C、B5C、B6C、B7C、B8C、B12C、B12C2、B13C、B13C2、B13C3、B25C)和富碳的硼碳化合物(B12C13、BC2、BC3)的一种或多种组成。

进一步，所述改质剂可以由硼(B)、硼化钙(CaB6)和硼碳化合物三者其中之一组成或其中两者任意混合或三者任意混合组成。

进一步，所述硼(B)、硼化钙(CaB6)以及硼碳化合物的纯度≥95％，粒度≤90μm。

进一步，所述新疆煤为新疆本地各类炼焦用煤，所述新疆煤细度要求0.5mm～3mm煤粒占85％以上。

进一步，所述炼焦配合煤水分含量为9％～11％，所述改质剂用量为炼焦配合煤质量的0.1％～1.3％。

本发明提供的一种使用上述改质剂改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法是：先将所述新疆煤和所述改质剂混合均匀组成炼焦配合煤，然后将炼焦配合煤捣固成堆密度为0.95g/cm³～1.20g/cm³的煤饼，之后将捣固好的煤饼按照常规捣固炼焦工艺炼焦。

本发明的有益效果是：

1.通过在配煤中配加本发明改质剂与新疆煤共炭化作用，可以达到大幅度提高新疆煤焦炭热态强度的目的，新疆煤焦炭CSR可以提高5％～26％，焦炭CSR可高达70％，焦炭热态性能足以满足4000m³高炉对焦炭的高质量要求。

2.本发明改质剂在焦炭中的残留物(CaO、B₂O₃)可作为高炉成渣的熔剂组分，对高炉生产无不利影响。

3.本发明为新疆煤炭“有炼焦煤而无高强度焦炭”的困境开辟了一条有利可行的解决方案，也为新疆钢铁工业的大型化和现代化发展提供了坚实的原料技术保障。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

改质剂使用多种硼碳化合物的混合物，硼碳化合物的混合物与新疆煤混合组成的炼焦配合煤：新疆弘扬15JM占44.5％、托克逊1/3JM占32.7％、25JM占15.7％、龟兹QM占5.9％，硼碳化合物B₁₃C₃、B₁₂C₂和B₁₃C₂各占0.4％。

将上述炼焦配合煤混合均匀捣固成规定密度煤饼后，按照常规捣固炼焦工艺炼焦，焦炭热态性能检测即焦炭反应性及反应后强度试验方法按照国家标准GB/T 4000-2008执行。

炼出的焦炭热态性能指标检测结果：CRI：29.7％、CSR：69.8％；与相同实验条件、相同配比、不配加改质剂的焦炭试样(CRI：50.4％、CSR：43.5％)对比，焦炭CSR提高26.3％。

实施例2

改质剂使用一种硼碳化合物，硼碳化合物与新疆煤混合组成的炼焦配合煤：新疆弘扬15JM占44.6％、托克逊1/3JM占32.7％、25JM占15.8％、龟兹QM占5.9％，硼碳化合物B₅C占1.0％。

将上述炼焦配合煤混合均匀捣固成规定密度煤饼后，按照常规捣固炼焦工艺炼焦，焦炭热态性能检测同实施例1。

炼出的焦炭热态性能指标检测结果：CRI：33.4％、CSR：65.1％；与相同实验条件、相同配比、不配加改质剂的焦炭试样(CRI：50.4％、CSR：43.5％)对比，焦炭CSR提高21.6％。

实施例3

改质剂使用硼(B)，硼(B)与新疆煤混合组成的炼焦配合煤：新疆弘扬15JM占44.6％、托克逊1/3JM占32.7％、25JM占15.9％、龟兹QM占16.0％，改质剂硼(B)占0.8％。

炼出的焦炭热态性能指标检测结果：CRI:31.3％，CSR：67.5％；与相同实验条件、相同配比、不配加改质剂的焦炭试样(CRI：50.4％、CSR：43.5％)对比，焦炭CSR提高24.0％。

实施例4

改质剂使用硼化钙(CaB₆)，硼化钙(CaB₆)与新疆煤混合组成的炼焦配合煤：新疆弘扬15JM占41.6％、托克逊1/3JM占22.8％、25JM占19.8％、龟兹QM占14.8％，改质剂硼化钙(CaB₆)占1.0％。

炼出的焦炭热态性能指标检测结果：CRI:34.7％，CSR：63.9％；与相同实验条件、相同配比、不配加改质剂的焦炭试样(CRI：45.8％、CSR：41.2％)对比，焦炭CSR提高22.7％。

实施例5

改质剂使用一种硼(B)和硼化钙(CaB₆)，硼(B)和硼化钙(CaB₆)与新疆煤混合组成的炼焦配合煤：新疆弘扬15JM占46.7％、托克逊1/3JM占37.7％、25JM占14.9％，改质剂硼(B)占0.4％、硼化钙(CaB₆)占0.3％。

炼出的焦炭热态性能指标检测结果：CRI:36.0％，CSR：60.2％；与相同实验条件、相同配比、不配加改质剂的焦炭试样(CRI：47.8％、CSR：40.7％)对比，焦炭CSR提高19.5％。

实施例6

改质剂使用硼(B)和硼碳化合物，硼(B)和硼碳化合物与新疆煤混合组成的炼焦配合煤：新疆弘扬15JM占41.8％、25JM占19.9％，龟兹QM占37.8％，改质剂硼(B)占0.2％、B₁₃C₂占0.3％。

炼出的焦炭热态性能指标检测结果：CRI:35.8％，CSR：56.5％；与相同实验条件、相同配比、不配加改质剂的焦炭试样(CRI：46.6％、CSR：38.7％)对比，焦炭CSR提高17.8％。

实施例7

改质剂使用硼(B)、硼化钙(CaB₆)和硼碳化合物，硼(B)、硼化钙(CaB₆)和硼碳化合物与新疆煤混合组成的炼焦配合煤：弘扬15JM占41.8％、25JM占19.9％，龟兹QM占37.8％，改质剂硼(B)占0.1％、硼化钙(CaB₆)占0.1％、硼碳化合物BC₃占0.1％。

炼出的焦炭热态性能指标检测结果：CRI:40.4％，CSR：46.3％；与相同实验条件、相同配比、不配加改质剂的焦炭试样(CRI：46.6％、CSR：38.7％)对比，焦炭CSR提高7.6％。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本发明而作的举例，并非是对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法，其特征在于：所述改质新疆煤使用的改质剂由硼化钙CaB₆，或者硼B、硼碳化合物两者之一与硼化钙CaB₆任意混合，或者硼B、硼碳化合物以及硼化钙CaB₆三者任意混合组成；所述硼碳化合物为富硼的硼碳化合物B₃C、B₅C、B₆C、B₇C、B₈C、B₁₂C、B₁₂C₂、B₁₃C、B₁₃C₂、B₁₃C₃、B₂₅C和富碳的硼碳化合物B₁₂C₁₃、BC₂、BC₃的一种或多种组成。

2.根据权利要求1所述一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法，其特征在于：所述硼B、硼化钙CaB₆以及硼碳化合物的纯度≥95％，粒度≤90μm。

3.根据权利要求1所述一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法，其特征在于：所述新疆煤为新疆本地各类炼焦用煤，所述新疆煤细度要求0.5mm～3mm煤粒占85％以上。

4.根据权利要求1或权利要求3所述一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法，其特征在于：先将所述新疆煤和所述改质剂混合均匀组成炼焦配合煤，然后将炼焦配合煤捣固成堆密度为0.95g/cm³～1.20g/cm³的煤饼，之后将捣固好的煤饼按照常规捣固炼焦工艺炼焦。

5.根据权利要求4所述一种改质新疆煤制备高强度冶金焦炭的方法，其特征在于：所述炼焦配合煤水分含量为9％～11％，所述改质剂用量为炼焦配合煤质量的0.1％～1.3％。