CN113717743A - 一种焦炭复合改质剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焦炭复合改质剂及其制备方法和用途，所述焦炭复合改质剂包括废塑料、焦化除尘灰、垃圾燃烧灰和焦油渣。本发明的复合改质剂在与配合煤混配后，可以提高焦炭平均粒度，小幅度增强焦炭的热态性能。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种捣固焦炭的复合改质剂及其制备工艺。
背景技术
捣固焦炉在中国焦化行业广泛使用，因此如何有效提高捣固焦的平均粒度使其在大焦炉中更好的起到骨架作用，是提高产品质量的一个重要因素。而且，废塑料、焦油渣、垃圾燃烧灰以及焦化除尘灰皆为工业以及城市固废物，现有处理这些固废的技术会加大碳排放，这有悖于国家的碳中和计划。所以废弃物与焦煤共碳化是安全无污染处理废弃物，缓解环境压力，推动碳中和的一个有效的解决方案。另一方面，捣固焦碳的平均粒度一直是限制其在大高炉中炼钢的主要因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种包含废弃物的焦炭复合改质剂及其制备工艺，以达到提升捣固焦炭平均粒度和缓解环境压力的目的。
一方面，本发明提供一种焦炭复合改质剂，其包括废塑料、焦化除尘灰、焦油渣，可选地，所述焦炭复合改质剂还包括垃圾燃烧灰。
在具体实施方式中，所述复合改质剂包含10-60重量份的废塑料、20-60重量份的焦化除尘灰、5-20重量份的焦油渣、以及0-7重量份的垃圾燃烧灰。
在具体实施方式中，所述复合改质剂包含30-55重量份的废塑料、25-40重量份的焦化除尘灰、5-15重量份的焦油渣、以及3-6重量份的垃圾燃烧灰。
在具体实施方式中，所述复合改质剂包含10-50重量份的废塑料、20-60重量份的焦化除尘灰、10-20重量份的焦油渣、以及0-5重量份的垃圾燃烧灰。
在具体实施方式中，所述复合改质剂包含50重量份的废塑料、35重量份的焦化除尘灰、10重量份的焦油渣、以及5重量份的垃圾燃烧灰。
在具体实施方式中，所述废塑料选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯和聚乙烯中的一种或多种。
在具体实施方式中，所述废塑料包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯和聚乙烯，三者的重量比为1～2:2～4:3～6。
在具体实施方式中，所述废塑料由聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯和聚乙烯组成，三者的重量比为1:3:6。
另一方面，本发明提供一种上述焦炭复合改质剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：
1)将废塑料、焦化除尘灰、焦油渣、以及垃圾燃烧灰按照一定比例搅拌混匀后加热至125-150℃共熔，待物料完全融化恒温一段时间后停止加热；
2)待物料冷却至室温后粉碎至粒度不大于3mm的颗粒改质剂。
在具体实施方式中，步骤1)中的恒温时间为5-10min。
再一方面，本发明提供一种上述焦炭复合改质剂在配合煤炼焦中的应用，其中，所述焦炭复合改质剂占配合煤总重量的0.1-5重量％，优选1-4重量％。
再一方面，本发明提供一种炼焦用配合煤组合物，包括：
0.1-5重量％，优选1-4重量％的上述焦炭复合改质剂；
95-99.9重量％，优选96-99重量％的炼焦配合煤，其中，
例如，所述炼焦配合煤由21-22重量％的1/3焦煤，23-24重量％的气肥煤，25-27重量％的焦煤，28-30重量％的贫煤组成，或者
所述炼焦配合煤由21-22重量％的低粘煤，23-24重量％的肥煤，25-27重量％的焦煤和28-30重量％的贫瘦煤组成。
有益效果
本发明将废弃资源合理地应用于配煤炼焦中，不仅解决了废弃资源的安全处理，而且实验证明，经过优化配比制备的复合改质剂在用于配煤炼焦后，可以提高焦炭平均粒度，而且小幅度增强焦炭的热态性能。
本发明创造性地将废塑料、焦化除尘灰、垃圾燃烧灰和焦油渣联合制备用于炼焦的复合改质剂，从焦化热解机理角度分析，废塑料与焦油渣在热解过程中会提供大量的脂肪族活性因子来增加焦炭的交联结构以提升焦炭质量。而且焦化除尘灰与垃圾燃烧灰在结构上都是不燃碳，也就是稳定的大组分芳香族。在焦化过程中既可以起到瘦煤的作用，也可以通过提升焦炭芳香度来提升捣固焦炭的平均块度。由于焦化除尘灰或垃圾燃烧灰本身呈粉尘状，配煤过程需要增加煤饼水分，无形中提高了焦化的碳排放量。但是焦油渣和废塑料在低温加热状态下都会熔融，熔融状态下可以将焦化除尘灰和垃圾燃烧灰包覆，冷却后可以形成均匀大小的颗粒。所以将废塑料、焦化除尘灰、垃圾燃烧灰和焦油渣混合制成复合添加剂配入煤中，既可以提升捣固焦的质量也可以降低焦化工艺的操作成本。
附图说明
图1示出在配入不同量的本发明的复合改质剂(制备实施例一)所得到的焦炭的平均粒度增长率。
图2示出在配入不同量的本发明的复合改质剂(制备实施例一)所得到的焦炭的CRI增长率。
图3示出在配入不同量的本发明的复合改质剂(制备实施例一)所得到的焦炭的CSR增长率。
图4示出在配入同量的本发明的复合改质剂、废塑料、焦化除尘灰、焦油渣所得到的焦炭的平均粒度增长率。
图5示出在配入同量的本发明的复合改质剂、废塑料、焦化除尘灰、焦油渣所得到的焦炭的CSR增长率。
图6示出在配入同量的本发明的复合改质剂、废塑料、焦化除尘灰、焦油渣得到的焦炭的CRI增长率。
具体实施方式
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而且可依照说明书的内容能够更明显易懂，予以实施，提供结合具体实施方式对本发明对于提升捣固焦平均粒度的效果进一步的详细描述。应理解的是，以下实施例仅是用于说明本发明的具体实施方式，而本发明并不限于此。
制备实施例一
取0.5kg聚对苯二甲酸乙二酯、1.5kg聚苯乙烯、3kg聚乙烯、3.5kg焦化除尘灰、0.5kg垃圾燃烧灰、1kg焦油渣混合搅拌均。将混合均匀后的物料加热至125-150℃，待物料融化后恒温5min后停止加热；物料自然冷却至室温后粉碎至粒度不大于3mm的颗粒，得复合改质剂。
制备实施例二
取1kg聚对苯二甲酸乙二酯、3kg聚苯乙烯、6kg聚乙烯混合搅拌均。将混合均匀后的物料加热至125-150℃，待物料融化后恒温5min后停止加热；物料冷却至室温后粉碎至粒度不大于3mm的颗粒，得实施例二。
制备实施例三
取10kg焦化除尘灰加热至125-150℃，待物料融化后恒温5min后停止加热；物料冷却至室温后粉碎至粒度不大于3mm的颗粒，得实施例三。
制备实施例四
取10kg焦油渣加热至125-150℃，待物料融化后恒温5min后停止加热；物料冷却至室温后粉碎至粒度不大于3mm的颗粒，得实施例四。
实施例1
将制备实施例一制得的改质剂配入表1中的配比一进行配煤，复合改质剂比例为1重量％，其他炼焦配合煤比例为99重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
表1.配比一
实施例2
将制备实施例一制得的改质剂配入表1中的配比一配煤，复合改质剂比例为2重量％，其他炼焦配合煤比例为98重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
实施例3
将制备实施例一制得的改质剂配入表1中的配比一配煤，复合改质剂比例为4重量％，其他炼焦配合煤比例为96重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
实施例4
将制备实施例一制得的改质剂配入下表2中的配比二进行配煤，复合改质剂比例为1重量％，其他炼焦配合煤比例为99重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
表2.配比二
实施例5
将制备实施例一制得的改质剂配入表2中的配比二配煤，复合改质剂比例为2重量％，其他炼焦配合煤比例为98重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
实施例6
将制备实施例一制得的改质剂配入表2中的配比二配煤，复合改质剂比例为4重量％，其他炼焦配合煤比例为96重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
实施例7
将制备实施例一制得的改质剂配入下表3中的配比三配煤，复合改质剂比例为1重量％，其他炼焦配合煤比例为99重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
表3.配比三
实施例8
将制备实施例一制得的改质剂配入表3中的配比三配煤，复合改质剂比例为2重量％，其他炼焦配合煤比例为98重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
实施例9
将制备实施例一制得的改质剂配入表3中的配比三配煤，复合改质剂比例为4重量％，其他炼焦配合煤比例为96重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
对比例1
按上述表1配比一配煤，在不添加制备实施例一复合改质剂的前提下粉碎混合后填入40kg实验焦炉，堆密度控制在1.04kg/m3。焦化时间为22h，采用湿法熄焦。
对比例2
按上述表2配比二配煤，在不添加制备实施例一复合改质剂的前提下粉碎混合后填入40kg实验焦炉，堆密度控制在1.04kg/m3。焦化时间为22h，采用湿法熄焦。
对比例3
按上述表3配比三配煤，在不添加制备实施例一复合改质剂的前提下粉碎混合后填入40kg实验焦炉，堆密度控制在1.04kg/m3。焦化时间为22h，采用湿法熄焦。
对比例4
将制备实施例二制得的改质剂配入表1中的配比一配煤，制备实施例二改质剂的比例为2重量％，其他炼焦配合煤比例为98重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
对比例5
将制备实施例三制得的改质剂配入表1中的配比一配煤，制备实施例三改质剂的比例为2重量％，其他炼焦配合煤比例为98重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
对比例6
将制备实施例四制得的改质剂配入表1中的配比一配煤，制备实施例四改质剂的比例为2重量％，其他炼焦配合煤比例为98重量％。配好后的配合煤在进行粉碎、混匀后填入40kg实验焦炉，堆密度控制1.04kg/m3，焦化时间为22h，采用湿熄法冷却焦炭。
测试实施例
将上述实施例1-9和对比例1-6得到的焦炭进行粒度、CRI及CSR测量。具体结果分别见图1、图2、图3、图4、图5、图6。
称量焦炭总质量后根据焦炭落下强度测试(GB/T 4511.2-1999)进行焦炭粉碎，粉碎的焦炭通过筛网过筛后对不同粒级焦炭质量进行称重，利用不同粒级焦炭占比进而计算平均粒度。焦炭热态质量CRI和CSR根据国家标准GB/T 4000-2017进行检测。
如图1-3所示，在制备配煤时添加不超过4％的本发明焦炭复合改质剂(实施例1-9)，捣固焦碳的平均粒度得到增强，而且焦炭的热态性能得到小幅度增强。本发明在不增加配煤成本的前提下提升了焦炭平均粒度，又实现了工业城市废弃物的安全环保处理。为焦炭行业的“节能、减排、低碳、环保”起到了重要推进作用。
如图4-6所示，在制备配煤时添加同等重量的本发明焦炭复合改质剂、废塑料、焦化除尘灰、焦油渣，只有本发明的焦炭复合改质剂和焦油渣可以同时提升捣固焦炭平均粒度、降低CRI与提升CSR。其他废弃物在提升平均粒度的同时会伴随着降低热态性能的现象。而且对比焦油渣(对比例6)，本发明的焦炭复合改质剂可以大幅提升焦炭平均粒度。这使得捣固焦可以在大型高炉中更好的应用。所以本发明的焦炭复合改质剂区别于其他改质剂，可以全面提升焦炭的平均粒度与热态性能。
Claims (10)
1.一种焦炭复合改质剂，其包括废塑料、焦化除尘灰、焦油渣，可选地，所述焦炭复合改质剂还包含垃圾燃烧灰。
2.根据权利要求1所述的焦炭复合改质剂，其中，所述复合改质剂包含10-60重量份的废塑料、20-60重量份的焦化除尘灰、5-20重量份的焦油渣、以及0-7重量份的垃圾燃烧灰，
优选地，所述复合改质剂包含30-55重量份的废塑料、25-40重量份的焦化除尘灰、5-15重量份的焦油渣、以及3-6重量份的垃圾燃烧灰，或者，所述复合改质剂包含10-50重量份的废塑料、20-60重量份的焦化除尘灰、10-20重量份的焦油渣、以及0-5重量份的垃圾燃烧灰。
3.根据权利要求1所述的焦炭复合改质剂，其中，所述复合改质剂包含50重量份的废塑料、35重量份的焦化除尘灰、10重量份的焦油渣、以及5重量份的垃圾燃烧灰。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的焦炭复合改质剂，其中，所述废塑料选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯和聚乙烯中的一种或多种，
优选地，所述废塑料包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯和聚乙烯，三者的重量比为1～2:2～4:3～6；或者，所述废塑料由聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯和聚乙烯组成，三者的重量比为1:3:6。
5.一种制备如权利要求1至4中任一项所述的焦炭复合改质剂的方法，所述方法包括以下步骤：
1)将废塑料、焦化除尘灰、焦油渣、以及垃圾燃烧灰按照一定比例搅拌混匀后加热至125-150℃共熔，待物料完全融化恒温一段时间后停止加热；
2)待物料自然冷却至室温后粉碎至粒度不大于3mm的颗粒改质剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤1)中的恒温时间为5-10min。
7.一种如权利要求1至4中任一项所述的焦炭复合改质剂在配合煤炼焦中的应用，其中，所述焦炭复合改质剂占配合煤总重量的0.1-5重量％，优选1-4重量％。
8.一种炼焦用配合煤组合物，其包括：
0.1-5重量％，优选1-4重量％的如权利要求1至4中任一项所述的焦炭复合改质剂；以及
95-99.9重量％，优选96-99重量％的炼焦配合煤。
9.根据权利要求8所述的炼焦用配合煤组合物，其中，所述炼焦配合煤由21-22重量％的1/3焦煤，23-24重量％的气肥煤，25-27重量％的焦煤，28-30重量％的贫煤组成。
10.根据权利要求8所述的炼焦用配合煤组合物，其中，所述炼焦配合煤由21-22重量％的低粘煤，23-24重量％的肥煤，25-27重量％的焦煤和28-30重量％的贫瘦煤组成。
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| CN202111074811.2A Pending CN113717743A (zh) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | 一种焦炭复合改质剂及其制备方法和用途 |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1249353A (zh) * | 1998-09-30 | 2000-04-05 | 川崎制铁株式会社 | 高炉用烧结矿的制造方法 |
| JP2000109935A (ja) * | 1998-09-30 | 2000-04-18 | Kawasaki Steel Corp | 高炉用焼結鉱の製造方法 |
| CN103242874A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-08-14 | 宝钢集团新疆八一钢铁有限公司 | 一种除尘灰回配使用炼焦的工艺 |
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-
2021
- 2021-09-14 CN CN202111074811.2A patent/CN113717743A/zh active Pending
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