CN1255509C - 型焦及其生产方法和压力成型设备 - Google Patents

Abstract

一种型焦，由原煤和/或半焦和/或焦粉及有机粘结剂混合加压成型后经炭化制成，其中所述的型焦为球状体形状，其直径为30-300mm。密度为1.25-1.5g/cm³。该型焦的生产工艺，将球状体型焦与低粘结指数原煤混合入炉干馏。生产上述球状体型焦的压力成型设备，其中的型模腔为两个同直径的半球状型模腔，在两个型模腔的底部分别有一个可伸缩的球冠状脱模装置，该球冠状脱模装置的球冠内表面为半球状型模腔内表面的一部分，并且球冠状脱模装置的拱底圆半径为型模腔球半径的1/4-1/2。该型焦强度高，型焦之间空隙大，有利于提高炉温。所述工艺方法可保证型焦干馏时不变形，不粘连。所述设备能生产出多种形状的球状体型焦预成型制品。

Description

型焦及其生产方法和压力成型设备

技术领域

本发明涉及一种型焦、该型焦的生产方法及其成型设备。

背景技术

现有技术的型焦其形状通常为方形、长方形或圆柱形。而据理论分析及实验证实，球状型焦对于提高高炉的工艺参数效果最好，因为高炉内的球状型焦之间或球状型焦与其它物料间孔隙度较大，其本身抗压强度高，有利于提高炉内气液流动性和有利于提高炉温等。目前制约球状型焦生产的主要原因有二个。一是球状型焦的高压力成型过程中的脱模问题；二是球状型焦在焦化(炭化)过程中的粘连问题。

现有型焦的成型设备主要是压力成型机，型焦原料在压力机的型腔内由两侧型模加压成型后，再由单侧型模将成型坯料顶出型腔。通常不会发生成型坯料与型模间的粘连。如果型模或型腔采用球形体，即由两个半球体既作为型腔同时也是型模，当型焦原料在型腔内成型后，由于成型坯料与型腔全面接触，其间的粘结力十分强，成型后两个型腔分离脱模时极易将成型坯料拉为两半，其成型坯料的成品率很低。如果生产大直径球状型焦，利用现有设备是根本不可能实现的。现有技术中压制型煤的对辊成型机设备能通过压力方式生产出球状型煤(椭球状)，但这种成型设备的加料方式决定了其对辊上的型模采用两个椭圆半球是最佳选择，而且这种椭圆型煤两半球之间的接缝边难以消除，使得成型产品外表不光滑。最主要的是生产型煤采用无机粘结剂，比如高岭土，膨润土，生石灰等它们与型模之间基本不发生粘结，因而不存在脱模问题。此外，型煤的强度要求不高，因而不需要很高的压力，也是其容易脱模的原因之一。

型焦生产中由于要使用有机粘结剂如沥青，焦油等高粘结性物质和高粘结指数的原煤或其它粘结材料；而且在成型过程中要求有较大的压力(一般在30kg/cm²)以上，这两个原因造成的成型制品与型模之间的脱模困难尚没有得到解决。第二个问题是球形焦在炭化过程中的粘连问题。现有技术的立方体或圆柱体型焦入炉炭化时在各层之间一般要加隔离物，比如废旧纸张或塑料薄膜等。使得型焦在炭化时不会发生粘连。炭化过程结束后很容易分离。而球状体型焦，在入炉时不易分层，因而不能加隔离物；在水平方向也不可能形成间隙，因此，球状体型焦在炭化过程中的粘连问题成为它不能投入生产的又一个难题。

发明内容

本发明针对现有工业生产对球状型焦的需求和上述现有技术中存在的问题，发明了一种型焦及其生产方法和压力成型设备，目的在于提供一种高强度球状体型焦，生产球状体型焦的成型装置和球状体型焦的炭化工艺。

本发明的型焦，由原煤和/或半焦和/或焦粉及有机粘结剂混合加压成型后经炭化制成，其中所述的有机粘结剂为焦油和/或沥青，所述原煤和/或半焦和/或焦粉所占比例为80-95wt％；焦油和/或沥青所占比例为5-20wt％，型焦的成型压力30-400kg/cm²，炭化温度850-1300℃，炭化时间8-15小时；所述型焦的形状为球状体，直径30-300mm。

上述球状体型焦为圆球体，直径为50-250mm，密度为1.25-1.5g/cm³。

生产上述球状体型焦的方法，包括如下工艺步骤：

a.配煤及选择粘结剂；

b.混合成型，将所选原煤和/或半焦和/或焦粉与沥青和/或焦油按80-95wt％∶5-20wt％的比例混合并成型，成型压力为30-400kg/cm²，直径为30-300mm，形状为球状体；

c.将上述球状体型焦预成型制品与粘结指数在30以下的原煤混合，混合比例为球状体型焦预成型制品60-80％(重量)，原煤20-40％(重量)，且原煤粒径为10-100mm；

d.将上述球状体型焦预成型制品与原煤的混合料入炉炭化，炭化温度850-1300℃，炭化时间8-15小时；

e.熄焦，出炉并筛分，将型焦与原煤经干馏后形成的焦粉分离。

上述经筛分后得的焦粉可单独或与原煤按一定比例混合作为下一批次的型焦原料。

生产上述球状体型焦的压力成型设备，包括有料筒和型模，所述型模包括两个相对设置的型模体，在两个型模体相对一侧分别设有型模腔，其中所述的型模腔为两个同直径的半球状型模腔，在两个型模腔的底部分别有一个可伸缩的球冠状脱模装置，该球冠状脱模装置的球冠内表面为半球状型模腔内表面的一部分，并且球冠状脱模装置的拱底圆半径为型模腔球半径的1/4-1/2。

上述生产球状体型焦的压力成型设备，其中型模体内有脱模体空腔和定位空腔，该两个空腔之间通过一个连通腔相通，所述连通腔的腔径小于脱模体空腔和定位空腔，有一个贯通脱模体空腔与定位空腔的定位杆，球冠状脱模装置的脱模体与定位杆固定连接，定位杆的另一端设有限位台阶，定位空腔的上底边为所述限位台阶的上限位置，在脱模体空腔内环绕定位杆有一个弹簧，弹簧的两端分别与脱模体下部和脱模体空腔的底边相连。

本发明的型焦由于其外形为球状体，其耐压强度较大，且其与周围物体为点接触，这种接触方式的接触面小而物体间的空隙较大，因此，该类型焦在高炉内或其它炉内作为燃料时其周围的较大空隙有利于空气流动和提高炉内燃烧温度。如果型焦为圆球形状，则该优点会更加突出。本发明的型焦成份如选用半焦或焦粉与沥青加压成型后再经炭化成焦，因其原料中的挥发份较少，因而，成焦后孔隙度较小即密度较大，强度较高，能适应目前的大型或特大型高炉使用，并有利于提高炉内的温度。

本发明的球状体型焦的生产方法，将原料煤和/或半焦与粘结剂混合后经压力成型为球状体，因压力最大可达400kg/cm²，可使成型制品密实度大大提高，由于将成型制品与非粘结性碳材料混合入炉干馏，使得成型制品在入炉时软着陆，不会发生破碎；用非粘结性碳材料作为球形焦之间的分隔层，使得成型制品周围充满非粘结性碳材料，其在焦化过程中不会产生粘连和变形，冷却出焦时基本保持入炉时的形态，解决了生产球状型焦在炭化炉内的粘连与变形问题，因而使得生产球状体型焦成为可能。

本发明的压力成型设备，由于将型模腔制成半球状型腔，并加大成型压力，因而可以制作圆球状，椭球状或橄榄球状等各种球状体型焦预成型制品。由于在型腔内设置有脱模装置，使得球状体型焦在高压成型后能够顺利脱模。采用定位杆定位与弹簧弹力脱模或液压装置脱模，可实现球状体型焦预成型制品的自动脱模。

附图说明

图1是球状体型焦工艺流程图

图2是型模体结构示意图

图3是安装脱模装置的型模结构示意图

图4是型模成型工作状态示意图

图5是料仓示意图

图中1-料筒  2-余料仓  3-密封槽  4-弹簧  5-型模体  6-定位杆

7-定位空腔  8-弹簧底座  9-型模腔  10-球冠状脱模装置  12-脱模体

13-限位平台 14-脱模体空腔  15-连通腔  17-限位台阶  20-工作台

具体实施方式

参照附图，本发明的球状体型焦的生产过程主要包括如下步骤：

配煤→选择粘结剂→混合并成型→与低粘结指数原煤混合入炉→干馏→冷却出焦→筛分入库。

A.配煤过程，与现有技术的型焦配煤过程无区别，主要根据型焦产品的技术指标要求，决定选配的煤种和比例。

B.粘结剂的选择根据型焦的技术指标要求，可选择沥青、焦油或二者的混合物作为型焦的粘结剂。粘结剂的作用，一是为了成型需要；二可以对型焦灰份、硫份等技术指标进行调节。

C.混合并成型将上述原煤与粘结剂按比例混合，混合比例为原煤80-95％(重量)，粘结剂5-20％(重量)；成型压力选择在30-400kg/cm²，主要依据型焦产品强度要求及原煤粘结指数确定，如型焦产品强度要求较高或原煤粘结指数较小，则成型压力相应较大，但最大不超过400kg/cm²，反之强度可以较低，但压力强度不应小于30kg/cm²，否则型焦强度太低，适用性差。所述球状体形状可以包括圆球形、椭圆球形或橄榄球形，但以圆球形为最佳，直径在30-300mm之间，常用的为50-250mm或100-200mm之间。可以适应不同炉型用途，如大型高炉，小型冲天炉或化铁炉等。

D.将粘结指数小于30的原煤与上述型焦预成型制品混合入炉，混合比例为型焦预成型制品60-80％，原煤20-40％，原煤粒径通常为10-100mm。选择低粘结指数原煤既保证在干馏过程中原煤与型焦之间不粘连，所得干馏物还是分散性较好的焦粉，可作为下一批次的型焦原料或高炉增炭剂。

E.干馏干馏温度为850-1300℃，干馏时间8-15个小时。

F.冷却出焦并筛分入库将成品型焦与同炉干馏得的焦粉筛分分离并分别入库，其中所得焦粉可单独或与原煤按一定比例配料作为下一批次的型焦原料。

本发明的生产球状体型焦的专用成型设备为一种压力成型机，其将现有压力成型机的型模及料筒进行了改造，该型模包括两个相对设置的型模体5，该型模体可以纵向设置或横向设置，本实施例中采用纵向设置方式为例进行描述。该两个型模体分为上型模体与下型模体，其中上型模体可以上下运动，下型模体则固定设置在工作台上，但这种设置并非唯一的设置方式。该上下两个型模体相对的一侧分别设有型模腔9，该型模腔9为两个同直径的圆半球状型模腔，当该两个型模腔对应结合时构成一个球体状型腔。此处的型模腔可以依据需要制成椭圆或橄榄球形，这在现有技术中并不困难。在两个型模腔的底部分别有一个可伸缩的球冠状脱模装置10，该球冠状脱模装置的球冠内表面为半球状型模腔9内表面的一部分。并且球冠状脱模装置的拱底圆半径为型模腔球半径的1/4-1/2。

工作时，将原料加入型腔，加压使腔内原料成型，解除压力同时启动脱模装置，上下两个脱模装置将预成型型焦制品顶出型腔。

实施例1选用粘结指数为84，挥发份25％，灰份8％的山西古县2号主焦煤20吨；粘结指数为0，挥发份1.5％，灰份10％的煅后无烟煤60吨；粘结指数为0，挥发份1.3％，灰份0.5％的煅后沥青焦20吨混合粉碎至粒径小于10mm，得到100吨型焦原料。

将上述原料加8吨沥青焦加热至120℃混合。用压力成型机加压至50kg/cm2的条件下成型，型模选择圆球形，直径100mm，全部成型后得100吨型焦预成型制品。将该预成型制品与30吨粘结指数为10，粒度小于15mm的无烟煤混合，装入温度为850℃的焦炉内炭化，炭化温度最高可达1300℃，炭化10个小时出炉，筛分得95吨型焦制品，28吨焦粉。

实施例2取粒度小于20mm的焦粉200吨，加焦油14吨在温度为100℃条件下混合，至压力成型机内加压350kg/cm²，型模选择椭圆形，长直径250mm，短直径200mm。将214吨型焦预成型制品与130吨粘结指数为15粒度为5mm的山西寿阳瘦煤混合入炉炭化。得210吨型焦，118吨焦粉。

实施例3本例的型焦预成型制品成型压力250kg/cm²，形状为橄榄形，其两端长度150mm，中间直径100mm。

实施例4本例的型焦预成型制品成型压力130kg/cm²，形状为圆球形，直径90mm。

实施例5生产上述球状体型焦的压力成型设备，将现有压力机的型模换为本发明的型模，以纵向设置的型模为例：所述型模包括两个上下对应设置的型模体5，在两个型模体的相对位置分别制作有两个半球状型模腔9，型模腔9的底部设置有球冠状脱模装置10，该球冠状脱模装置10的内表面即为半球状型模腔9内表面的一部分，总面积占整体型模腔的1/3左右，大不过1/2，小不过1/4。在型模体5内有脱模体空腔14和定位空腔7，该两个空腔之间通过一个连通腔15相通，所述连通腔15的腔径小于脱模体空腔和定位空腔，其中脱模体空腔的底边构成一个弹簧底座8，有一个贯通脱模体空腔与定位空腔的定位杆6，球冠状脱模装置10的脱模体12与定位杆6固定连接，脱模体12与脱模体空腔14之间为动配合。在脱模体空腔14的上部有密封槽3。定位杆6的另一端设有限位台阶17，定位空腔7的上底边为所述限位台阶17的上限位置，在脱模体空腔14内环绕定位杆6有一个弹簧4，弹簧的两端分别与脱模体12的下部和脱模体空腔的底边构成的弹簧座8相连。该弹簧4使脱模体12即球冠状脱模装置10保持常开(伸张)状态。并且球冠状脱模装置10的上部平面不超过型模腔9的上部平面。有一个料筒1，该料筒的内径与型模体外径相配合时略有间隙，近似于动配合结构。

工作时，首先根据欲生产型焦的直径，选择相应的型模体，比如选取型腔直径为260mm的型模，然后根据欲生产型焦密度及需施加的压力计算加料量，将料加于料筒1内，下型模体的上表面与工作台表面齐平，将料筒推至与下型模体相对应位置。料筒内的一部分料进入下型模腔内，启动加压装置，上部型模腔下降并进入料筒1内。随着压力的增加，上部型模腔将料筒内的料压实并且球冠状脱模装置10及其下部相连的定位杆6受压向下滑动，同时弹簧4被压缩。当两个型模腔边缘相接触时，全部原料被压入两个型模腔所构成的圆球状型模内，形成一个球状体型焦预成型制品，此时的球冠状脱模装置10的球冠内表面成为型模腔9内表面的一部分。定位杆6的底部限位台阶17置于型模体底部的限位平台13上表面。限位平台13通过螺纹与型模体5相固定，其高度可调。少量边缘余料可进入上/下型模体一侧的余料仓2内。解除压力上部型模体退出，上下两个型腔内的球冠状脱模装置10在弹簧4的作用下随之伸出，将球状型焦预成型制品推离型模腔，此时型焦预成型制品位于工作台20表面由下部球冠状脱模装置承托，取料筒时可顺便将其推离脱模腔并滚入成型制品仓。

实施例6生产球状体型焦的压力成型设备，型模体5内有脱模体空腔，脱模体12下部与置于空腔内的液压油缸的活塞头相连。所述球冠状脱模装置10为常闭状态，液压油缸处于常收缩状态。当装料压缩过程完成后，在上部型模体复位时，液压油缸工作，将型焦预成型制品顶离型模腔，然后复位。

实施例7为了使作业连续进行，将工作台20制成圆盘状，直径一米五，在该圆盘状工作台上均匀分布制作六个料筒，料筒底部有插板，作业时，将料筒依次装料，其中一个料筒与型模腔对应处于作业状态。一个料筒作业完成后，转动工作台，下一个料筒进入型模腔对应位置，抽去插板，一部分原料进入下部型模腔，上部型模腔压下将原料全部压实，形成一个球形体型焦预成型制品。

Claims (9)

1、一种型焦，由原煤和/或半焦和/或焦粉及有机粘结剂混合加压成型后经炭化制成，其特征在于所述的有机粘结剂为焦油和/或沥青，所述原煤和/或半焦和/或焦粉所占比例为80-95wt％，焦油和/或沥青所占比例为5-20wt％，型焦的成型压力30-400kg/cm²，炭化温度850-1300℃，炭化时间8-15小时；所述型焦的形状为球状体，直径30-300mm。

2、按照权利要求1的型焦，其特征在于所述的型焦为圆球体，直径为50-250mm，密度为1.25-1.5g/cm³。

3、一种生产如权利要求1-2所述的任一种球状体型焦的方法，包括如下工艺步骤：

a.配煤及选择粘结剂；

b.混合成型，将所选原煤和/或半焦和/或焦粉与沥青和/或焦油按80-95wt％∶5-20wt％的比例混合并成型，成型压力为30-400kg/cm²，直径为30-300mm，形状为球状体；

c.将上述球状体型焦预成型制品与粘结指数在30以下的原煤混合，混合比例为球状体型焦预成型制品60-80wt％，原煤20-40wt％，原煤粒径为10-100mm；

d.将上述球状体型焦预成型制品与原煤的混合料入炉炭化，炭化温度850-1300℃，炭化时间8-15小时；

e.熄焦、出炉并筛分入库将型焦与原煤干馏后形成的焦粉筛分分离后分别入库。

4、按照权利要求3的生产球状体型焦的方法，其特征在于所述型焦原料为原煤和/或先期与型焦同炉干馏的粘结指数小于30的原煤经干馏后形成的焦粉与沥青。

5、一种生产如权利要求1-2所述的任一种球状体型焦的压力成型设备，包括有工作台(20)、料筒(1)和型模，所述型模包括两个相对设置的型模体(5)，在两个型模体相对应一侧分别设有型模腔(9)，其特征在于所述的型模腔(9)为两个同直径的半球状型模腔，在两个型模腔的底部分别有一个可伸缩的球冠状脱模装置(10)，该球冠状脱模装置的球冠内表面为半球状型模腔(9)内表面的一部分，并且球冠状脱模装置的拱底圆半径为型模腔球半径的1/4-1/2。

6、按照权利要求5的生产球状体型焦的压力成型设备，其特征在于型模体(5)内有脱模体空腔(14)和定位空腔(7)，该两个空腔之间通过一个连通腔(15)相通，所述连通腔(15)的腔径小于脱模体空腔和定位空腔，有一个贯通脱模体空腔(14)、连通腔(15)和定位空腔(7)的定位杆(6)，球冠状脱模装置(10)的脱模体(12)与定位杆(6)固定连接，定位杆(6)的另一端设有限位台阶(17)，定位空腔(7)的上底边为所述限位台阶(17)的上限位置，在脱模体空腔(14)内环绕定位杆(6)有一个弹簧(4)，弹簧的两端分别与脱模体(12)下部和脱模体空腔(14)的底边(18)相连。

7、按照权利要求5的生产球状体型焦的压力成型设备，其特征在于型模体(5)内有脱模体空腔，脱模体下部与置于空腔内的液压油缸的活塞头相连。

8、按照权利要求5、6或7的压力成型设备，其特征在于所述的型模体的型腔外侧有余料仓(2)。

9、按照权利要求5、6或7的压力成型设备，其特征在于所述的工作台为一个圆盘形，在圆盘上均匀分布有若干个料筒(1)，在料筒的底部有插板。

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