CN107384445A

CN107384445A - 一种配加焦油渣制备铁焦的实验装置及方法

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Publication number: CN107384445A
Application number: CN201710623990.8A
Authority: CN
Inventors: 韩健; 黄小波; 吴保华; 孙玉虎; 李书震; 王晓晖; 孙泽辉; 朱文玲; 徐晓
Original assignee: HBIS Co Ltd Handan Branch
Current assignee: HBIS Co Ltd Handan Branch
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2017-11-24
Anticipated expiration: 2037-07-27
Also published as: CN107384445B

Abstract

一种配加焦油渣制备铁焦的实验装置，包括填料箱、料箱内衬、贮料箱和加压盖板；填料箱包括可拆卸式底座和围板，料箱内衬附着于围板内壁；贮料箱设于填料箱内部；采用该装置进行铁焦制备包括：将煤粉A装入填料箱内铺平；将贮料箱放置于煤粉A的料面上，焦油渣和铁矿粉装入贮料箱内；将煤粉B装入填料箱内并淹没贮料箱，摊平煤粉B的料面；在煤粉B堆积料面上部借助加压盖板实施垂直向下压力进行加压成型，制备出将焦油渣和铁矿粉包裹于芯部的型煤；拆掉填料箱的底座，通过加压盖板施加一定载荷完成型煤的脱模；采用本发明方法可制备出高质量的铁焦产品，有效避免现有铁焦制备过程中铁矿粉对焦炉内墙耐火材料和炉衬的侵蚀和损坏。

Description

一种配加焦油渣制备铁焦的实验装置及方法

技术领域

本发明涉及炼焦技术领域，特别涉及一种配加焦油渣制备铁焦的实验装置及方法。

背景技术

通常，炼焦过程是配合煤在温度为1000±50℃、隔绝空气等条件下经过一系列物理化学变化而被炼制成焦炭的过程。炼焦过程会产生大量焦油渣，其主要成分为煤粉、焦粉和重质焦油等物质，还含有苯类、酚类、萘类等多种对人体有毒有害的物质。这些物质若直接排放会对环境造成严重污染，并威胁人类健康；为此，如何对焦油渣进行回收再利用成为业界关注的焦点。回配炼焦是实现焦油渣资源化再利用的最佳措施，目前国内已有多项涉及焦油渣回配炼焦的专利，如申请号为CN200810054649.6的专利将焦油渣和除尘灰经双轴螺旋搅拌机搅拌并用成型机挤压成型后当作炼焦煤使用；该方法容易造成相关设备被焦油渣粘结腐蚀、物料混匀困难、脱模困难等问题；专利CN200910044203.X将焦油渣与装炉煤在配煤混合机内充分搅拌混匀后输送至煤塔以供焦炉炼焦使用；该方法中焦油渣容易对混匀设备、运输皮带造成粘黏与腐蚀；专利CN201510393633.8将焦油渣与配合煤经搅拌机混匀后采用成型机成型，再送往上料皮带与配合煤一起进入煤塔；该方法无法解决在制备型煤时焦油渣对搅拌机的粘黏与腐蚀、型煤脱模困难等问题。

鉴于焦油渣有较大的粘度和较强的粘黏性，可以考虑将其用作制备铁焦的粘结剂。铁焦是将煤粉、铁矿粉经混合、成型后在焦炉或干馏炉内经高温炼焦而制备出的含金属铁的复合焦炭，它能够显著改善高炉内铁矿石还原反应效率，从而可大幅削减高炉CO₂排放量。铁焦的生产可以大幅提高弱黏结性煤粉和低品位铁矿石的使用比例，可为企业降低生产成本，但存在强度低、易腐蚀炉衬等问题。中国专利CN201080033936.4采用内衬为粘土耐火砖的立式干馏炉对含铁料和含碳料混合成型的物料进行铁焦的连续制造；该方法的铁焦生产过程比较复杂，无法在传统焦炉内完成冶炼，而且需要使用多级还原性或惰性的热气体来避免铁焦内金属铁的再氧化；其他诸如CN201310398266.1、CN201310431821.6以及CN201410380322.3的专利在制备铁焦的过程中都无法避免铁矿粉对焦炉内墙耐火材料的侵蚀和损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种配加焦油渣制备铁焦的实验装置及方法，将焦油渣的再利用与铁焦的制备相结合，提升铁焦质量，避免现有铁焦制备过程中铁矿粉对焦炉内墙耐火材料和炉衬的侵蚀和损坏。

解决上述技术问题的技术方案为：

一种配加焦油渣制备铁焦的实验装置，包括填料箱、料箱内衬、贮料箱和加压盖板；所述填料箱包括可拆卸式底座和围板，料箱内衬附着于围板内壁；贮料箱设于填料箱内部，加压盖板面积与料箱内衬合围后的横截面积相同。

上述的一种配加焦油渣制备铁焦的实验装置，所述填料箱和加压盖板为金属材质；所述料箱内衬、贮料箱为纸质或塑料材质；料箱内衬厚度小于1mm，贮料箱箱壁的厚度小于1mm；贮料箱的体积小于填料箱的体积。

一种利用上述实验装置配加焦油渣制备铁焦的方法，采用的原料包括煤粉A、焦油渣、铁矿粉和煤粉B，制备过程包括以下步骤：

第一步：将煤粉A装入附有内衬的填料箱内，铺平料面；

第二步：将贮料箱放置于煤粉A的料面上，使贮料箱横截面的中心与填料箱横截面的中心重合；焦油渣和铁矿粉装入贮料箱内；将煤粉B装入填料箱内并淹没贮料箱，摊平煤粉B的料面；

第三步：在煤粉B堆积料面上部借助加压盖板实施垂直向下压力进行加压成型，制备出将焦油渣和铁矿粉包裹于芯部的型煤；

第四步：型煤的脱模与炼焦：拆掉填料箱的底座，通过加压盖板施加一定载荷完成型煤的脱模；将型煤送往焦炉经高温炼焦、出焦、熄焦等工序后得到新型焦炭-铁焦。

上述的一种配加焦油渣制备铁焦的方法，所述原料的质量百分比分别为：煤粉A：30%～50%；焦油渣<10%、铁矿粉：10%～30%、煤粉B20%～40%。

上述的一种配加焦油渣制备铁焦的方法，所述煤粉A、煤粉B均为弱粘结性煤或弱粘结性煤比例大于>30wt%的配合煤，其中粒度小于3mm的煤粉含量应大于80wt%；所述铁矿粉为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿的一种或多种混合料，其中粒度小于3 mm的铁矿粉含量应大于90wt%。

本发明的有益效果为：

采用本发明方法可制备出高质量的铁焦产品，有效避免现有铁焦制备过程中铁矿粉对焦炉内墙耐火材料和炉衬的侵蚀和损坏；采用本发明方法制成的铁焦进行炼焦，不会对焦炉内衬造成侵蚀与损坏；有效实现焦油渣的回配炼焦，实现焦油渣的回收再利用，且不会对炼焦或运输设备造成粘黏与腐蚀。

附图说明

图1是本发明实验装置及原料填装示意图；

图中标记为：1——填料箱、2——料箱内衬、3——贮料箱、4——加压盖板、11——底座、12——围板、5——煤粉A、6——焦油渣、7——铁矿粉、8——煤粉B。

具体实施方式

图1显示，本发明一种配加焦油渣制备铁焦的实验装置，包括长方体填料箱1、纸质料箱内衬2、纸质贮料箱3和加压盖板4；填料箱1包括可拆卸式不锈钢底座11和不锈钢围板12，料箱内衬2厚度小于1mm，附着于围板12的内壁；贮料箱3的壁厚小于1mm，贮料箱3也为长方体，其体积小于填料箱1的体积；实验时将贮料箱3设于填料箱1的内部，使贮料箱3横截面的中心与填料箱1横截面的中心重合；加压盖板4为不锈钢材质，其面积与料箱内衬2合围后的横截面积相同。

本发明采用上述实验装置配加焦油渣制备铁焦的方法，采用的原料包括煤粉A、焦油渣、铁矿粉和煤粉B；煤粉A、煤粉B均为弱粘结性煤或弱粘结性煤比例大于>30wt%的配合煤，其中粒度小于3mm的煤粉含量应大于80wt%；例如煤粉A、煤粉B可以为焦煤、气煤或它们的混合物；铁矿粉为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿的一种或多种混合料，其中粒度小于3 mm的铁矿粉含量应大于90wt%；四种原料的质量百分比分别为：煤粉A：30%～50%；焦油渣<10%、铁矿粉：10%～30%、煤粉B：20%～40%；制备过程包括以下步骤：

第一步：将煤粉A装入附有料箱内衬2的填料箱1内，铺平料面；

第二步：将贮料箱3放置于煤粉A的料面上，使贮料箱3横截面的中心与填料箱1横截面的中心重合；焦油渣和铁矿粉装入贮料箱3内；将煤粉B装入填料箱1内并淹没贮料箱3，摊平煤粉B的料面；

第三步：在煤粉B堆积料面上部借助加压盖板4实施垂直向下压力进行加压成型，制备出将焦油渣和铁矿粉包裹于芯部的型煤；

第四步：型煤的脱模与炼焦：拆掉填料箱1的底座11，通过加压盖板4施加一定载荷完成型煤的脱模；将型煤送往焦炉经高温炼焦、出焦、熄焦等工序后得到新型焦炭-铁焦。

下面利用三个具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1——实施例3所使用的铁矿粉的化学成分将表1，煤粉和焦油渣的化学成分见表2：表1 铁矿粉的化学成分（wt %）

表2 煤粉、焦油渣的化学成分

注：G为黏结指数，炼焦的适宜值为58~72；Y为胶质层最大厚度，炼焦的适宜值为16~20mm。

实施例1：

按照铁焦混合原料的质量为5kg来准备各种物料，配加焦油渣制备铁焦的方法按如下步骤来实现：

第一步：将质量分数为40%的煤粉A（2 kg）装入内置有厚度为0.5 mm的纸质料箱内衬2的不锈钢填料箱1内，摊平其堆积的表面；

第二步：在填料箱1内料面上方的中心放置纸质贮料箱3，将质量分数为8%的焦油渣（0.4 kg）和22%的铁矿粉（1.1 kg）先后装入贮料箱3内；将质量分数为30%的煤粉B（1.5 kg）装入填料箱1，让煤粉B覆盖并淹没贮料箱3，摊平混合煤料堆的上表面；

第三步：在第二步堆积料层的上部借助加压盖板4施加垂直向下的载荷，经加压成型得到型煤，该型煤的堆密度为1.12 t/m³。

第四步：拆掉填料箱1的底座11，通过加压盖板4施加一定载荷将压制成型的型煤进行脱模作业；将脱模的型煤送往焦炉在850~1050℃下经过6小时的炼焦过程，再出焦、熄焦后得到含金属铁的复合焦炭。

本实施例1所制备得到的铁焦，其性能指标为：M40（焦炭的抗碎强度）为75.6%，M10（焦炭的耐磨强度）为6.2%，CRI（焦炭反应性）为60.8%，CSR（焦炭反应后强度）为35%。

实施例2：

第一步：将质量分数为45%的煤粉A（2.25 kg）装入内置有厚度0.5 mm的纸质料箱内衬2的不锈钢填料箱1内，摊平其堆积的表面；

第二步：在填料箱1内料面上方的中心放置纸质贮料箱3，将质量分数为10%的焦油渣（0.5 kg）和20%的铁矿粉1（1.0 kg）先后装入该贮料箱3内；将质量分数为25%的煤粉B（1.25kg）装入填料箱1，让煤粉B覆盖并淹没贮料箱3，摊平混合煤料堆的上表面；

第三步：在第二步堆积料层的上部借助加压盖板4施加垂直向下的载荷，经加压成型得到型煤，该型煤的堆密度为1.05 t/m³；

第四步：拆掉填料箱的底座11，通过加压盖板4施加一定载荷将压制成型的型煤进行脱模作业；将脱模的型煤送往焦炉在850~1050℃下经过6小时的炼焦过程，再出焦、熄焦后得到含金属铁的复合焦炭。

本实施例2所制备得到的铁焦，其性能指标为：M40（焦炭的抗碎强度）为72.3%，M10（焦炭的耐磨强度）为6.6%，CRI（焦炭反应性）为58.5%，CSR（焦炭反应后强度）为38%。

实施例3：

第一步：将质量分数为30%的煤粉A（1.5 kg）装入内置有厚度0.6 mm的纸质料箱内衬2的不锈钢填料箱1内，摊平其堆积的表面；

第二步：在填料箱1内料面上方的中心放置贮料箱3，将质量分数为5%的焦油渣（0.25kg）和30%的铁矿粉1（1.5 kg）先后装入该贮料箱3内；将质量分数为35%的煤粉B（1.75 kg）装入填料箱1，让煤粉B覆盖并淹没贮料箱3，摊平混合煤料堆的上表面；

第三步：在第二步堆积料层的上部借助加压盖板4施加垂直向下的载荷，经加压成型得到型煤，该型煤的堆密度为1.23 t/m³；

本实施例3所制备得到的铁焦，其性能指标为：M40（焦炭的抗碎强度）为70.3%，M10（焦炭的耐磨强度）为7.3%，CRI（焦炭反应性）为62.4%，CSR（焦炭反应后强度）为32%。

通过三个实施例可以看出，采用本发明方法指的的铁焦产品，性能指标优良，质量上乘；而且采用本发明方法可有效避免现有铁焦制备过程中铁矿粉对焦炉内墙耐火材料和炉衬的侵蚀和损坏；利用本发明方法制得的铁焦进行炼焦生产不会对焦炉内衬造成侵蚀与损坏；有效实现焦油渣的回配炼焦，实现焦油渣的回收再利用，且不会对炼焦或运输设备造成粘黏与腐蚀。

Claims

1.一种配加焦油渣制备铁焦的实验装置，其特征在于：包括填料箱（1）、料箱内衬（2）、贮料箱（3）和加压盖板（4）；所述填料箱（1）包括可拆卸式底座（11）和围板（12），料箱内衬（2）附着于围板（12）内壁；贮料箱（3）设于填料箱（1）内部，加压盖板（4）的面积与料箱内衬（2）合围后的横截面积相同。

2.如权利要求1所述的一种配加焦油渣制备铁焦的实验装置，其特征在于：所述填料箱（1）和加压盖板（4）为金属材质；所述料箱内衬（2）、贮料箱（3）为纸质或塑料材质；料箱内衬（2）的厚度小于1mm，贮料箱（3）箱壁的厚度小于1mm；贮料箱（3）的体积小于填料箱（1）的体积。

3.一种利用权利要求2所述实验装置配加焦油渣制备铁焦的方法，其特征在于：采用的原料包括煤粉A（5）、焦油渣（6）、铁矿粉（7）和煤粉B（8），制备过程包括以下步骤：

第一步：将煤粉A（5）装入附有内衬的填料箱（1）内，铺平料面；

第二步：将贮料箱（3）放置于煤粉A（5）的料面上，使贮料箱（3）横截面的中心与填料箱（1）横截面的中心重合；焦油渣（6）和铁矿粉（7）装入贮料箱（3）内；将煤粉B（8）装入填料箱（1）内并淹没贮料箱（3），摊平煤粉B（8）的料面；

第三步：在煤粉B（8）堆积料面上部借助加压盖板（4）实施垂直向下压力进行加压成型，制备出将焦油渣（6）和铁矿粉（7）包裹于芯部的型煤；

第四步：型煤的脱模与炼焦：拆掉填料箱（1）的底座（11），通过加压盖板（4）施加一定载荷完成型煤的脱模；将型煤送往焦炉经高温炼焦、出焦、熄焦等工序后得到新型焦炭-铁焦。

4.如权利要求3所述的一种配加焦油渣制备铁焦的方法，其特征在于：所述原料的质量百分比分别为：煤粉A（5）：30%～50%；焦油渣（6）<10%、铁矿粉（7）：10%～30%、煤粉B（8）：20%～40%。

5.如权利要求4所述的一种配加焦油渣制备铁焦的方法，其特征在于：所述煤粉A（5）、煤粉B（8）均为弱粘结性煤或弱粘结性煤比例大于>30wt%的配合煤，其中粒度小于3mm的煤粉含量应大于80wt%；所述铁矿粉（7）为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿的一种或多种混合料，其中粒度小于3 mm的铁矿粉含量应大于90wt%。