CN109233931B - 一种采用兰炭末生产型焦的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用兰炭末生产型焦的方法，将兰炭末与改性电石除尘灰、粘结助剂混合，将混合物冷压成型，自然干燥即得型焦产品。利用除尘灰来代替其它无机、有机试剂的加入，不仅提高了型焦产品的强度，而且还实现了废料的回收利用、降低了生产成本；通过在型焦生产配方中加入污泥、高岭土或糊精作为粘结助剂，使粘结剂均匀的分布在兰炭末表面，进一步提高了型焦产品的跌落强度；并充分利用了污泥中的水，既减少了生产型焦的用水量，同时还解决了污泥中水分无法利用的问题；在型焦生产中加入一定比例的水，在混合、干燥后增加了型煤内部的空隙，空气可进入燃料内部，使燃料的燃烧更完全，可降低型焦燃烧后炉渣中的含碳量。
Description
技术领域
本发明属于化工及环保技术领域，具体涉及一种采用兰炭末生产型焦的方法。
背景技术
兰炭以其固定碳高、比电阻高、化学活性高、低灰、低硫、低磷的特性，已逐步取代冶金焦而广泛应用于电石、金属硅、铁合金、硅铁、碳化硅、铬铁、化肥等产品的生产。但在生产、转运、装卸及使用过程中会产生的焦粉达30％，由于其不粘结和易粉化的性质，而不能充分利用，只能用作电煤和民用等低级燃料。所以在能源紧张的今天，利用兰炭粉末加工成球团代替兰炭使用，是化工、电石、冶金行业降低消耗、增收节支的最佳途径。
中国专利（CN104449928A，公开日2015年3月25日）公开了一种以兰炭末和焦炭末为主要原料采用冷成型法制作的型焦，将每吨型焦所用的专用粘结剂干粉和兰炭末和焦炭末搅拌均匀，加入水进行充分搅拌，最后经过挤压或冲压成型，烘干热解便得最终产品。其中专用粘结剂由35-50%黄糊精、20-35%白糊精、4-7% 502胶粉、8-9%碳酸钠、1-4%硫脲、1%黄原胶、5-7%氯化钾、4-6%氯化纳组成，专用粘结剂的用量为2.5-4%。该专利采用无烟无味无毒的有机原料代替煤沥青做成型粘结剂，虽然产品中兰炭粉末的粘结性有所改善，但生产出的型焦仍然存在一定程度的粉化，且生产成本依然较高。
中国专利（CN107010627A，公开日2017年8月4日）公开了一种电石炉气除尘灰、兰炭末及石灰粉再利用生产球团电石原料的方法，首先根据原料成分组成将适量配比的电石炉气除尘灰、兰炭末、石灰粉混合均匀，得到混合物；然后向混合物加水调湿，同时加入由含硼氢氧化铝、沉淀白炭黑、蒙脱土、聚乙烯醇、乙二醇、磺化腐质酸钠、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙和偏硅酸钠组成的复合粘合剂，采用搅拌机搅拌均匀后陈腐均化处理；再将陈腐后的粉状产物送入对辊成型机成型，得到一定形状的固体球团；最后将固体球团利用热风炉燃烧产生的热烟气进行干燥，干燥过程中固体球团表面与CO2反应形成一层碳酸钙硬壳，增加了固体球团的强度，同时也将球团内部的水分烘干；将干燥后产物冷却至室温，即为球团电石原料。该方法虽然将型焦产品的强度明显提高，但是由于在该过程在固体球团表面形成致密的壳，外部的CO2无法进入内部、继续提升球团的强度，而且内部水分也不易蒸发，致使干燥过程较长。此外，以该方法生产型焦也存在成本较高的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用兰炭末生产型焦的方法，将兰炭末与改性电石除尘灰、粘结助剂（污泥、高岭土或糊精）与水混合，将混合物采用冷压方式成型，然后自然干燥即得型焦产品，显著的提高了型焦的跌落强度，并降低的型焦的生产成本。
本发明提供的一种采用兰炭末生产型焦的方法，包括以下步骤：
第一步：向电石除尘灰中加入稀盐酸，对电石除尘灰进行改性；
第二步：将70-90重量份兰炭末与10-30重量份改性电石除尘灰、1-10重量份粘结助剂按比例混合，并加入水使各组分完全润湿；
第三步：将混合物加入型焦模具中，在液压机上采用冷压方式成型，脱模型焦自然干燥后即得型焦产品。
优选地，除尘灰中含有氧化钙68-72%，氧化镁18-23%，其余为氧化硅和炭杂质。
优选地，改性电石除尘灰所用稀盐酸的浓度为10%。
优选地，使用盐酸改性电石除尘灰后，改性电石除尘灰中氧化镁与氯化镁的最佳摩尔比为7。
优选地，加入水将各组分完全润湿后，混合物中水的含量为12- 20wt%。
优选地，所述粘结助剂为污泥、高岭土或糊精中的一种。
所述污泥是煤化工污水处理后的产物，主要由细菌菌体、无机颗粒、胶体和水组成。
优选地，所述型焦模具为圆柱形，具体尺寸为φ30mm×H40mm。
本方法的原理是：以电石除尘灰为原料，其成分为：氧化钙70%，氧化镁20%，其余为氧化硅、炭等杂质。将电石除尘灰中20%的氧化镁改性为镁水泥，此外利用电石除尘灰中氧化钙复合成氧化钙-氯化镁-氧化镁体系，有3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O结晶相产生，该结晶相会不断硬化交织成网状，以提高型焦的跌落强度。在型焦成型过程中，加入污泥、高岭土或糊精，可减小兰炭末之间的摩擦，使粘结剂均匀的分布在兰炭末表面，从而进一步提高型焦产品的跌落强度。
与现有技术相比，本发明的优点为：（1）为提高型焦的强度，利用除尘灰来代替其它无机、有机试剂的加入，不仅实现了废料的回收利用，而且还降低了型焦的生产成本，具有良好的环保效益；（2）通过在型焦生产配方中加入污泥、高岭土或糊精作为粘结助剂，减小了兰炭末之间的摩擦，使改性电石除尘灰粘结剂均匀的分布在兰炭末表面，从而形成稳定、连续的镁水泥结晶相，显著的提高了型焦产品的强度；（3）充分利用了污泥中的水，既减少了生产型焦的用水量，同时还解决了污泥中水分无法利用的问题；（4）高含水率的污泥在混合、干燥后增加了型煤内部的空隙，空气可进入燃料内部，使燃料的燃烧更完全，可降低型焦燃烧后炉渣中的含碳量。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行说明。
实施例一：
一种采用兰炭末生产型焦的方法，包括以下步骤：
第一步：取氧化钙含量为70%、氧化镁含量为20%的电石除尘灰，向电石除尘灰中加入10%稀盐酸，对电石除尘灰进行改性，改性后的电石除尘灰中，氧化镁与氯化镁的最佳摩尔比为7。
第二步：将79.5重量份兰炭末与19.5重量份改性电石除尘灰和1重量份作为粘结助剂的污泥均匀混合，并加入水使各组分完全润湿，润湿后混合物中水的含量为20wt%。；
第三步：将混合物加入尺寸为φ30mm×H40mm的圆柱形型焦模具中，在液压机上采用冷压方式成型，脱模型焦自然干燥后即得型焦产品。
跌落强度测试：取空气干燥的型焦产品试样，称量其初始重量为m1，将型焦产品试样从100cm高移动台上自然跌落至水平放置的12mm厚的钢板上，跌落后试样经过孔径为13mm的筛网筛分后，再称量筛网上方剩余型焦的重量为m2，按照下式计算跌落强度：
跌落强度=m2/m1×100%
水分含量（n水）测试：取空气干燥的型焦产品试样，称量其初始重量为m1，将试样置于105-110℃干燥箱中，在干燥氮气中干燥到重量恒定，称量干燥后试样的重量为m2，按照下式计算水分含量：
水分含量（n水）=（m1-m2）/m1×100%
挥发分含量测试：取空气干燥的型焦产品试样，称量其初始重量为m1，将试样置于带盖得瓷坩埚中，在900±10℃条件下，隔绝空气加热7min，称量自然冷却后试样的重量为m2，按照下式计算挥发分含量：
挥发分含量=（m1-m2）/m1×100%-n水
灰分含量测试：取空气干燥的型焦产品试样，称量其初始重量为m1，放入马弗炉中，以一定的速度加热到815±10℃，将试样灰化并灼烧到重量恒定，称量残留物的重量为m2，按照下式计算灰分含量：
灰分含量=m2/m1×100%
实施例二：
一种采用兰炭末生产型焦的方法，包括以下步骤：
第一步：取氧化钙含量为70%、氧化镁含量为20%的电石除尘灰，向电石除尘灰中加入10%稀盐酸，对电石除尘灰进行改性，改性后的电石除尘灰中，氧化镁与氯化镁的最佳摩尔比为7。
第二步：将79.5重量份兰炭末与19.5重量份改性电石除尘灰和1重量份作为粘结助剂的高岭土均匀混合，并加入水使各组分完全润湿，润湿后混合物中水的含量为13wt%。；
第三步：将混合物加入尺寸为φ30mm×H40mm的圆柱形型焦模具中，在液压机上采用冷压方式成型，脱模型焦自然干燥后即得型焦产品。
按照实施例一提供的方法测试型焦产品的跌落强度、水分含量、挥发分含量和灰分含量。
实施例三：
一种采用兰炭末生产型焦的方法，包括以下步骤：
第一步：取氧化钙含量为70%、氧化镁含量为20%的电石除尘灰，向电石除尘灰中加入10%稀盐酸，对电石除尘灰进行改性，改性后的电石除尘灰中，氧化镁与氯化镁的最佳摩尔比为7。
第二步：将84.5重量份兰炭末与10重量份改性电石除尘灰和5.5重量份作为粘结助剂的糊精均匀混合，并加入水使各组分完全润湿，润湿后混合物中水的含量为15wt%。；
第三步：将混合物加入尺寸为φ30mm×H40mm的圆柱形型焦模具中，在液压机上采用冷压方式成型，脱模型焦自然干燥后即得型焦产品。
按照实施例一提供的方法测试型焦产品的跌落强度、水分含量、挥发分含量和灰分含量。
同时选用未添加粘结剂、粘结助剂的普通型焦作为对比例，分别测试产品的跌落强度、水分含量、挥发分含量和灰分含量，具体测试结果如下：
表1、测试结果
| 跌落强度 | 水分含量 | 挥发分含量 | 灰分含量 | |
| 实施例一 | 97.9% | 5.94% | 17.35% | 23.11% |
| 实施例二 | 95.8% | 2.72% | 18.00% | 22.31% |
| 实施例三 | 99.4% | 5.82% | 17.22% | 17.31% |
| 对比例 | 71.3% | 3.79% | 11.67% | 12.38% |
由此可见，通过向兰炭粉末中加入盐酸改性电石除尘灰和改性助剂，型焦的跌落强度显著提高。尤其是向84.5重量份兰炭末中加入10重量份改性电石除尘灰和5.5重量份糊精，制得型焦产品的跌落强度达到了99.4%，但是型焦产品的水分含量、挥发分含量和灰分含量有一定的升高。
Claims (5)
1.一种采用兰炭末生产型焦的方法，包括以下步骤：
第一步：向电石除尘灰中加入稀盐酸，对电石除尘灰进行改性，改性电石除尘灰中氧化镁与氯化镁的摩尔比为7，其中，除尘灰中含有氧化钙70%，氧化镁20%；
第二步：将70-90重量份兰炭末与10-30重量份改性电石除尘灰、1-10重量份粘结助剂按比例混合，并加入水使各组分完全润湿，粘结助剂为污泥、高岭土或糊精中的一种；
第三步：将混合物加入型焦模具中，在液压机上采用冷压方式成型，脱模型焦自然干燥后即得型焦产品。
2.如权利要求1所述的采用兰炭末生产型焦的方法，其特征在于，改性电石除尘灰所用稀盐酸的浓度为10%。
3.如权利要求1所述的采用兰炭末生产型焦的方法，其特征在于，步骤二中加入水将各组分完全润湿后，混合物中水的含量为12- 20wt%。
4.如权利要求1所述的采用兰炭末生产型焦的方法，其特征在于，所述污泥是煤化工污水处理后的产物，主要由细菌菌体、无机颗粒、胶体和水组成。
5.如权利要求1所述的采用兰炭末生产型焦的方法，其特征在于，所述型焦模具为圆柱形，具体尺寸为φ30mm×H40mm。
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