CN108570331A - 一种配用废橡胶的焦炭及炼焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配用废橡胶的焦炭及炼焦方法，主要解决现有技术中在顶装焦炉上加入废橡胶配煤炼焦时难以获得高强度焦炭以及废橡胶配煤时均匀配加困难的技术问题。本发明的技术方案为：一种配用废橡胶的焦炭，由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：按1/3焦煤12‑18％，气煤14‑20％，肥煤22‑28％，焦煤28‑34％，瘦煤2‑6％，废橡胶1‑3％，焦油渣0.2‑0.5％。本发明方法，充分利用废橡胶的有用化学成分，通过废橡胶粒度控制及配入比例的控制焦炭抗碎强度M₄₀大于85％，焦炭反应后强度CSR大于65％，保证了焦炭满足高炉炼铁的需要。

Description

一种配用废橡胶的焦炭及炼焦方法

技术领域

本发明涉及一种焦炭及炼焦方法，特别涉及一种配用废橡胶的焦炭及炼焦方法，属于煤化工技术领域。

背景技术

随着高炉的大型化，对冶金焦质量提出了更高的要求。中国国家GB/T1996-2003中规定了冶金焦炭质量指标，其中一级冶金焦焦炭抗碎强度M₄₀>80％，焦炭反应后强度CSR>55％，焦炭灰分Ad<12％；3000m³以上大型高炉操作的关键控制指标中涉及焦炭部分有：冶金焦焦炭抗碎强度M₄₀>85％，焦炭反应后强度CSR>65％。

优质炼焦煤资源越来越贫乏，从长远计，如何将含碳非煤添加物或非炼焦煤用于炼焦生产中生产冶金焦是我们迫切需要解决的问题。

废旧橡胶制品主要成分是天然橡胶或合成橡胶高分子硫化物，废橡胶中含有大量有害物质且不能被天然降解，不进行处理会对环境带来巨大的危害。对废橡胶的元素分析可知，其碳含量达到61％，炼焦配合煤种的碳含量为72％，这为废橡胶配煤炼焦提供了可能。

在各种废橡胶处理方法中均存在处理设备技术难度大、经济性要求高等难以克服的缺点。如采用直接焚烧的方法，可以把废轮胎储藏的热能转化为电能燃烧回收约42％的能源，但是这种方法不但造成了有价值的化工原材料的浪费，并且对环境产生巨大破坏。

对废橡胶进行热解处理不仅可以充分回收能源，而且还可以得到高附加值的化工产物，因此考虑到用废橡胶与煤进行炼焦，炼焦炉中的弱还原性气氛为废橡胶的热解提供了可能。

申请公开号CN1708436A的中国专利申请公开了通过与煤同时高温裂解的废橡胶利用方法，在炼焦炉中同时进行煤的高温裂解来利用废橡胶的方法，其中将预先制备和破碎的共混物装入炼焦炉，共混物包括加入到颗粒尺寸为0.1－5.0mm、用量为95－99重量％的炼焦煤和颗粒尺寸为0.1－5.0mm、用量为1－5重量％的橡胶颗粒形式的橡胶粒，将所形成的炼焦煤炉料和橡胶颗粒的混合物通过机械压缩来增稠，直到获得全部炉料的均一结构，再通过至少900℃的温度的炼焦下，伴随煤的同时高温裂解来进行废橡胶利用。

文献，利用废橡胶提高冶金焦化产物质量的研究[J].(刘霞,廖洪强等,钢铁，2006,41(6))公开了利用2kg热解装置模拟冶金工业高温焦化工艺，对煤配加废橡胶共炼焦产物特性进行研究。结果表明，与原煤单独炼焦焦炭相比，在煤中配加1％、颗粒度为<O.20mm的废橡胶共焦化时，焦炭抗碎强度提高、焦炭反应后强度提高和焦炭反应性降低、降低灰分和氮含量，但未见工业化试验的报道。

上述方案中，申请公开号CN1708436A的中国专利申请通过机械压缩增稠即成型进行配煤炼焦，利用废橡胶提高冶金焦化产物质量的研究一文通过小型试验装置进行理论研究，与生产应用的差距较大，存在如何均匀添加废橡胶进入配煤中的问题。

焦油渣是焦化厂生产过程中产生的吸附有煤焦油的粘稠状固体废渣，主要是由多环芳香烃碳氢化合物、酚和萘以及煤粉、焦粉组成。

申请公开号CN101862746A的中国专利申请公开了一种焦油渣配煤炼焦的方法和装置，将焦油渣通过特制焦油渣罐运送到密封加料塔，以蒸汽加热保温输送，通过螺旋给料机输送物料，通过螺旋给料电动阀门和皮带运转连锁控制准确将焦油渣加入到配合煤中，使焦油渣得到了合理的利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种配用废橡胶的焦炭及炼焦方法，主要解决现有技术中在顶装焦炉上加入废橡胶配煤炼焦时难以获得高强度焦炭以及废橡胶配煤时均匀配加困难的技术问题。

本发明的技术方案是，一种配用废橡胶的焦炭，由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：按1/3焦煤12-18％，气煤14-20％，肥煤22-28％，焦煤28-34％，瘦煤2-6％，废橡胶1-3％，焦油渣0.2-0.5％。

本发明采用的废橡胶的粒径≤1mm。

本发明采用的废橡胶的质量百分含量大于60％、硫的质量百分含量小于2.0％、灰分小于8％。

本发明采用的焦油渣是焦化厂粗苯生产过程中产生的吸附有煤焦油的粘稠状固体废渣，主要是由多环芳香烃碳氢化合物、酚和萘以及煤粉、焦粉组成，焦油渣的固定碳的质量百分含量大于50％，硫的质量百分含量小于2.0％，灰分小于8％。

本发明配煤后混合煤的挥发分Vd为28～30％，粘结指数G为75～80，胶质层最大厚度Y为13.5-15mm。

本发明焦炭反应后强度CSR为65％～70％，焦炭抗碎强度M₄₀为86％～88％，焦炭灰分Ad为11.5％～12％，满足3000m³以上大型高炉对焦炭的需求。

一种配用废橡胶的炼焦方法，包括以下步骤：

a、对废橡胶进行破碎，控制破碎后废橡胶的粒径≤1mm；

b、按配煤组分的要求，分别称取破碎后的废橡胶和焦油渣，将破碎后的废橡胶与焦油渣混匀，得到废橡胶与焦油渣的混合料，混合料中焦油渣和废橡胶的质量配比为1：2-1:6；

c、配煤，将废橡胶与焦油渣的混合料与其它炼焦煤按以下质量百分比配煤，1/3焦煤12-18％，气煤14-20％，肥煤22-28％，焦煤28-34％，瘦煤2-6％，废橡胶1-3％，焦油渣0.2-0.5％；

d、混合煤破碎，将步骤c中配煤后的混合煤破碎；

e、配煤炼焦，将破碎后的混合煤送入顶装焦炉炼焦，炼焦温度为1000±50℃，结焦时间为20±2小时；

f、出焦后冷却。

之后进行焦炭质量检测，测定焦炭灰分、焦炭硫分、焦炭反应性及反应后强度等指标。

进一步，配煤后混合煤的挥发分Vd为28～30％，粘结指数G为75～80，胶质层最大厚度Y为13.5-15mm。

进一步，步骤d中，混合煤破碎后，控制粒径小于3mm的混合煤占其总质量的75％～80％。

按本发明方法生产的焦炭反应后强度CSR为65％～70％，焦炭抗碎强度M₄₀为86％～88％，焦炭灰分Ad为12％～13％，满足3000m³以上大型高炉对焦炭的需求。

本发明方法采用的废橡胶的质量百分含量大于60％、硫的质量百分含量小于2.0％、灰分小于8％。

本发明方法采用的焦油渣是焦化厂粗苯生产过程中产生的吸附有煤焦油的粘稠状固体废渣，主要是由多环芳香烃碳氢化合物、酚和萘以及煤粉、焦粉组成，焦油渣的固定碳的质量百分含量大于50％，硫的质量百分含量小于2.0％，灰分小于8％。

本发明方法基于如下研究：由于废橡胶没有粘结性，因此根据传统的思维方式，很难将废橡胶直接配合用于配煤炼焦中，申请人经多年研究后认识到，尽管废橡胶没有粘结性，但废橡胶中碳的质量百分含量≥60％，且其碳、氢含量的比例接近炼焦煤，在配煤炼焦过程中会促进炼焦煤的软化熔融，可以实现废橡胶的炼焦应用。

废橡胶在炼焦配煤上的的合理利用一直是困扰焦化行业的技术难题，在此之前，人们没有将废橡胶直接应用于炼焦配煤工业生产中，其主要原因是对废橡胶的认识存在误区，认为废橡胶配比难于精确控制，废橡胶的均匀加入困难，会对焦炭质量产生很大影响。

申请人通过对废橡胶进行了深入的研究，通过试验焦炉试验，逐渐提高废橡胶的加入量，考察废橡胶对炼焦质量的影响，试验结果显示，配用1-3％的废橡胶，不会对焦炭质量产生影响，并通过了长期工业实践检验；废橡胶与焦油渣一起加入，利用焦油渣的流动性，使得废橡胶的加入更为流畅，避免了废橡胶的飞散。

本发明利用焦油渣加入装置，先将废橡胶均匀加入到焦油渣中，并与焦油渣的混匀，避免废橡胶的飘散，再通过螺旋输送机将废橡胶与焦油渣的混匀物输送配煤皮带上，通过阀门开度控制废橡胶与焦油渣的混匀物的输送量，使废橡胶均匀加入到配煤中，提高了废橡胶加入的准确性，在顶装焦炉上实现废橡胶的均匀加入，拓展废橡胶的使用范围，降低焦炭成本。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、扩大了炼焦煤资源，废橡胶的用量达到1-3％，扩大了炼焦煤的范围，节约了优质炼焦煤资源，使资源得到优化利用。2、保持了焦炭质量，废橡胶配煤充分利用了其有用化学成分，通过废橡胶粒度控制及配入比例的控制，废橡胶细度小于1mm，加入废橡胶1-3％，焦炭抗碎强度M₄₀大于85％，焦炭反应后强度CSR大于65％，保证了焦炭满足高炉炼铁的需要。3、本发明突破现有技术的限制，采用普通顶装废橡胶与焦油渣混合的工艺路线，先将废橡胶均匀加入到焦油渣中，并与焦油渣的混匀，避免了废橡胶的飘散，提高了废橡胶加入的稳定性；通过螺旋输送机和阀门开度控制，提高了废橡胶配比的准确性，减少了由于配比波动对焦炭质量的影响；与成型煤相比，工艺简单，更易于应用，适合于不改变现有工艺的条件下炼焦。4、本发明实现了废橡胶有效处置和利用，工艺简单易行，处置成本低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明实施例采用的废橡胶的碳的质量百分含量为60.7％、硫的质量百分含量为1.69％、灰分为7.37％。

本发明实施例采用的焦油渣的固定碳的质量百分含量为60％、硫的质量百分含量为1.5％、灰分为5％。

本发明一种配用废橡胶的焦炭，由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：1/3焦煤12-18％，气煤14-20％，肥煤22-28％，焦煤28-34％，瘦煤2-6％，废橡胶1-3％，焦油渣0.2-0.5％。具体配比见表1，表1为具体实施例，方案1未配用废橡胶，方案2废橡胶配比1％，方案3废橡胶配比2％，方案4废橡胶3％，通过6m顶装煤焦炉炼焦得到焦炭反应后强度CSR为65％～70％；焦炭抗碎强度M₄₀为86％～88％，焦炭灰分Ad为11.5％～12％，满足3000m³以上大型高炉对焦炭的需求。

一种配用废橡胶的炼焦方法，包括以下步骤：

a、对废橡胶进行破碎，控制破碎后废橡胶的粒径≤1mm；

b、按配煤组分的要求，分别称取破碎后的废橡胶和焦油渣，将破碎后的废橡胶与焦油渣混匀，得到废橡胶与焦油渣的混合料，混合料中焦油渣和废橡胶的质量配比为1：2-1:6；

c、配煤，将废橡胶与焦油渣的混匀料与其它炼焦煤按以下质量百分比配煤，1/3焦煤12-18％，气煤14-20％，肥煤22-28％，焦煤28-34％，瘦煤2-6％，废橡胶1-3％，焦油渣0.2-0.5％；

d、混合煤破碎，将步骤c中配煤后的混合煤破碎，控制粒径小于3mm的混合煤占其总质量的75％～80％；

e、配煤炼焦，将破碎后的混合煤送入顶装焦炉炼焦，炼焦温度为1000±50℃，结焦时间为20±2小时；

f、出焦后冷却。

之后进行焦炭质量检测，测定焦炭灰分、焦炭硫分、焦炭反应性及反应后强度等指标，测量结果见表1。

本发明实施例采用6m顶装煤焦炉炼焦，用废橡胶与焦油渣的混匀料进行配煤炼焦，配煤后混合煤的挥发分Vd在28～30％，粘结指数G为75～80，胶质层最大厚度Y为13.5-15mm；与现有技术中用1/3焦煤、气煤、肥煤、焦煤和瘦煤的五类煤炼焦，得到具有质量基本相同的焦炭；按本发明方法生产的焦炭反应后强度(CSR)为65％～70％，焦炭抗碎强度M₄₀为86％～88％，焦炭灰分Ad为11.5％～12％，满足3000m³以上大型高炉对焦炭的需求。

表1炼焦配煤(质量百分比)及焦炭质量数据表

从表1中可以看出，随着废橡胶的加入，焦炭质量有所变化，当废橡胶比例在1-3％时，焦炭灰分略有降低，硫分略有增加，焦炭反应后强度略有增加，焦炭抗碎强度M₄₀略有增加，总体上焦炭质量维持在较高水平，能够满足3000m³以上高炉大喷吹对焦炭质量的要求。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种配用废橡胶的焦炭，其特征是，由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：按1/3焦煤12-18％，气煤14-20％，肥煤22-28％，焦煤28-34％，瘦煤2-6％，废橡胶1-3％，焦油渣0.2-0.5％；所述废橡胶的质量百分含量大于60％、硫的质量百分含量小于2.0％、灰分小于8％；所述焦油渣的固定碳的质量百分含量大于50％，硫的质量百分含量小于2.0％，灰分小于8％；所述焦炭反应后强度CSR为65％～70％，焦炭抗碎强度M₄₀为86％～88％，焦炭灰分Ad为11.5％～12％。

2.如权利要求1所述的配用废橡胶的焦炭，其特征是，所述配煤挥发分Vd为28～30％，粘结指数G为75～80，胶质层最大厚度Y为13.5～15mm。

3.如权利要求1所述的配用废橡胶的焦炭，其特征是，配煤后混合煤需经破碎，控制粒径小于3mm的混合煤占其总质量的75％～80％。

4.如权利要求1所述的配用废橡胶的焦炭，其特征是，所述废橡胶的粒径≤1mm。

5.一种配用废橡胶的炼焦方法，其特征是，包括以下步骤：

a、对废橡胶进行破碎，控制破碎后废橡胶的粒径≤1mm；

b、按配煤组分的要求，分别称取破碎后的废橡胶和焦油渣，将破碎后的废橡胶与焦油渣混匀，得到废橡胶与焦油渣的混合料，混合料中焦油渣和废橡胶的质量配比为1:2-1:6；

c、配煤，将废橡胶与焦油渣的混合料与其它炼焦煤按以下质量百分比配煤，1/3焦煤12-18％，气煤14-20％，肥煤22-28％，焦煤28-34％，瘦煤2-6％，废橡胶1-3％，焦油渣0.2-0.5％；

d、混合煤破碎，将步骤c中配煤后的混合煤破碎；

e、配煤炼焦，将破碎后的混合煤送入顶装焦炉炼焦，炼焦温度为1000±50℃，结焦时间为20±2小时；

f、出焦后冷却。

6.如权利要求5所述的配用废橡胶的炼焦方法，其特征是，配煤后混合煤的挥发分Vd为28～30％，粘结指数G为75～80，胶质层最大厚度Y为13.5-15mm。

7.如权利要求5所述的配用废橡胶的炼焦方法，其特征是，混合煤破碎后，控制粒径小于3mm的混合煤占其总质量的75％～80％。

8.如权利要求5所述的配用废橡胶的炼焦方法，其特征是，所述废橡胶的质量百分含量大于60％、硫的质量百分含量小于2.0％、灰分小于8％。

9.如权利要求5所述的配用废橡胶的炼焦方法，其特征是，所述焦油渣的固定碳的质量百分含量大于50％，硫的质量百分含量小于2.0％，灰分小于8％。