CN1268717C - 一种铸造焦炭的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸造焦炭的制备方法，该方法以无烟煤为原料，将其分别破碎成1～3毫米、0.18～1毫米，＜0.18毫米三个粒级备用。添加煤沥青、煤焦油为粘结剂，然后将上述三种无烟煤先加入混捏锅内在110℃～130℃温度条件下搅拌10分钟。再将加温熔化后的煤沥青、煤焦油加入混捏锅搅拌10分钟。采用对辊成型或冲压成型，将混捏后样品进行对辊或冲压成型后静置24小时，备用。将成型后样品装入炭化炉进行升温炭化，样品上部覆盖焦粉以隔绝空气、防止氧化；炭化完毕后自然降温至室温，除去上层覆盖焦粉，取出，即得所需的铸造焦炭产品。
Description
技术领域
本发明涉及焦炭的制备方法，更具体地说，本发明涉及一种铸造焦炭的制备方法。
背景技术
现有技术中，采用无烟煤生产焦炭时，尤其是生产铸造焦炭时，由于无烟煤粘结性较差，一般都要在原料中加入部分焦煤或肥煤，利用焦煤和肥煤的粘结性在炭化过程中将无烟煤粘结成型。如果原煤的灰分较高，为了降低焦炭中的灰分还要加入部分石油焦。所采用的炼焦设备有立箱炉、斜底炉、捣固炼焦炉等，工艺复杂、设备投资大。炭化过程中产生的挥发分燃烧不充分，燃料消耗高，溢出的挥发分严重污染环境。况且，产品的强度、灰分、含硫量、气孔率及块度均不够理想，难以达到铸造。焦炭的质量标准。这是一个迫切需要解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铸造焦炭的制备方法。该方法以无烟煤单煤种为原料，无需加入其它煤种，工艺简单合理，焦炭产品质量优良。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。
本发明提供了一种铸造焦炭的制备方法，该方法采用下述顺序的步骤：
(1)以无烟煤为原料，将其分别破碎成1毫米～3毫米、0.18毫米～1毫来，＜0.18毫米三个粒级备用；
(2)添加煤沥青、煤焦油为粘结剂，按重量百分比计，各组份的配比为：1～3毫米的无烟煤20％～35％，0.18～1毫米的无烟煤10％～25％，＜0.18毫米的无烟煤25％～40％，煤沥青8％～10％，煤焦油4％～6％；
(3)混捏，将上述三种无烟煤先加入混捏锅内在110℃～130℃温度条件下搅拌10分钟，再将加温熔化后的煤沥青、煤焦油加入混捏锅搅拌10分钟；
(4)成型，采用对辊成型或冲压成型，成型压力控制在10MPa～40MPa；按照铸造焦炭国家标准GB8729-88要求，焦炭块度为＞80毫米、80毫米～60毫米、＞60毫米或者根据用户要求改变形状、尺寸，对辊成型出来的样品为枕形、球形，冲压成型出来的样品为圆柱形、方形；将混捏后样品进行对辊或冲压成型后静置24小时，备用；
(5)炭化，将成型后样品装入炭化炉进行升温炭化，样品上部覆盖450毫米～500毫米厚的焦粉以隔绝空气、防止氧化；为防止在炭化过程中升温速度过快使产品产生裂纹，应严格控制炭化过程的升温速度；炭化的升温速度如表1所示：
表1.
| 温度段 | 升温速度，℃/小时 |
| 20℃-250℃ | ≤50 |
| 250-600℃ | ≤10 |
| 600-800℃ | ≤12 |
| 800-1050℃ | ≤15 |
炭化完毕后自然降温至室温，除去上层覆盖焦粉，取出，即得所需的铸造焦炭产品。
产品各项指标测试：按照铸造焦炭国家标准GB8729-88要求对产品进行测试，测试结果如表2所示：
测试结果表明，本发明生产的铸造焦炭质量优良，达到了国标特级铸造焦炭标准。
表2.
| 指标 | 国家标准 | 结果 |
| 块度，mm | ＞60 | ＞80 |
| 水分(Mt)，％ | ≤5.0 | 1.01 |
| 灰分(Ad)，％ | ≤8.00 | 4.92 |
| 挥发分(Vdaf)，％ | ≤1.50 | 1.04 |
| 硫分，(St，d)，％ | ≤0.60 | 0.58 |
| 转鼓强度(M40)，％ | ≥85.0 | 88.7 |
| 落下强度(SI4 50)，％ | ≥92.0 | 93 |
| 显气孔率(Ps)，％ | ≤40 | 24 |
| 碎焦率(＜40mm)，％ | ≤4.0 | 3.2 |
其中，炭化炉采用环式炭化炉。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)仅以无烟煤为原料，无需加入其它煤种，而是配以煤沥青、煤焦油作为粘结剂，扩大了炼焦煤煤种，节约了肥煤、焦煤资源，粘结剂来源广泛；
(2)工艺合理，产品冷装冷出，炭化设备采用环式炭化炉，以焦粉覆盖防止焦炭暴露在空气中被氧化，在炭化过程中所产生的挥发分进入火道充分燃烧，既补充了一部分热量同时也解决了挥发分产生造成的环境污染；
(3)制造的铸造焦炭质量优良，具有强度高、灰分低、硫分低、气孔率低、块度均一的优点，达到国标GB8729-88特级铸造焦的要求。
(4)本发明生产的特级铸造焦，生产成本小于800元/吨，市场销售价大于2000元/吨，投资收益率高。
具体实施方式
下面将描述本发明的几个实施例，但本发明的内容完全不局限于此。
实施例1
原料无烟煤的组成，如表3所示：
表3.
| 测试指标 | 数据 |
| 水分(Mt)，％ | 1.08 |
| 灰分(Ad)，％ | 4.00 |
| 挥发分(Vdaf)，％ | 4.46 |
| 硫分(St，d)，％ | 0.69 |
将其分别破碎成1～3毫米、0.18～1毫米，＜0.18毫米三个粒级备用；以昆明钢铁公司的煤沥青和煤焦油作为粘结剂，物料配比如表4所示：
表4.
| 名称 | 加入量，g | 配入比例 |
| 3-1无烟煤 | 1750 | 35％ |
| 0.18-1无烟煤 | 750 | 15％ |
| ＜0.18无烟煤 | 1800 | 36％ |
| 煤沥青 | 450 | 9％ |
| 煤焦油 | 250 | 5％ |
将捏合机(江苏如皋市井上捏和机械厂，SH-10型)升温至120℃，把三种粒度的无烟煤加入捏合机内搅拌10分钟。分别将煤沥青、煤焦油熔化，混合后倒入捏合机，在120℃条件下搅拌10分钟。将混捏好的物料装入模具，采用冲压成型方式，在40MPa的压力下成型为φ80×100毫米的圆柱形试样。将上述试样装入炭化炉内，用焦粉覆盖，控制升温过程，升温记录见表5.升温完成关闭电源，自由降温至室温，除去上层覆盖焦粉，取出样品，即为所需的铸造焦炭。产品测试结果如表6所示：
表5.
| 温度段 | 升温时间，小时 |
| 20℃-250℃ | 5 |
| 250℃-600℃ | 35 |
| 600℃-800℃ | 17 |
| 800℃-1050℃ | 17 |
表6.
| 指标 | 结果 |
| 块度，mm | φ74×94 |
| 水分(Mt)，％ | 1.46 |
| 灰分(Ad)，％ | 4.77 |
| 挥发分(Vdaf)，％ | 1.22 |
| 硫分(St，d)，％ | 0.59 |
| 转鼓强度(M40)，％ | 88.6 |
| 落下强度(SI4 50)，％ | 92.8 |
| 显气孔率(Ps)，％ | 27 |
| 碎焦率(＜40mm)，％ | 3.1 |
实施例2
重复实施例1，有以下不同：原料测定结果见表7.物料配比见表8.
表7.
| 测试指标 | 数据 |
| 水分(Mt)，％ | 1.08 |
| 灰分(Ad)，％ | 4.00 |
| 挥发分(Vdaf)，％ | 4.46 |
| 硫分(St.d)，％ | 0.69 |
表8.
| 名称 | 加入量，kg | 配入比例 |
| 3-1无烟煤 | 98 | 35％ |
| 0.18-1无烟煤 | 70 | 25％ |
| ＜0.18无烟煤 | 72.8 | 26％ |
| 煤沥青 | 25.2 | 9％ |
| 煤焦油 | 14 | 5％ |
将捏合机升温至120℃，把三种粒度的无烟煤加入捏合机内搅拌10分钟。分别将煤沥青、煤焦油熔化，混合后倒入捏合机，在120℃条件下搅拌10分钟。将上述混捏好的物料装入模具，采用对辊成型方式，在20MPa的压力下成型为φ80×65的枕形试样。将上述试样装入环式炭化炉内，上部用50毫米厚的焦粉覆盖，控制升温过程，升温记录见表9.产品质量测试见表10.
表9.
| 温度段 | 升温时间，小时 |
| 20℃-250℃ | 20 |
| 250℃-600℃ | 40 |
| 600℃-800℃ | 40 |
| 800℃-1050℃ | 40 |
表10.
| 块度，mm | φ73×60 |
| 水分(Mt)，％ | 0.25 |
| 灰分(Ad)，％ | 4.61 |
| 挥发分(Vdaf)，％ | 0.94 |
| 硫分(St，d)，％ | 0.60 |
| 转鼓强度(M40)，％ | 89.2 |
| 落下强度(SI4 50)，％ | 93 |
| 显气孔率(Ps)，％ | 24 |
| 碎焦率(＜40mm)，％ | 3 |
实施例3
除了原料配比为1～3毫米的无烟煤20％，0.18～1毫米的无烟煤24％，＜0.18毫米的无烟煤40％，煤沥青10％，煤焦油6％以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
实施例4
除了原料配比为1～3毫米的无烟煤35％，0.18～1毫米的无烟煤24％，＜0.18毫米的无烟煤25％，煤沥青10％，煤焦油6％以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
实施例5
除了原料配比为1～3毫米的无烟煤28％，0.18～1毫米的无烟煤16％，＜0.18毫米的无烟煤40％，煤沥青10％，煤焦油6％以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
实施例6
除了原料配比为1～3毫米的无烟煤34％，0.18～1毫米的无烟煤10％，＜0.18毫米的无烟煤40％，煤沥青10％，煤焦油6％以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
实施例7
除了原料配比为1～3毫米的无烟煤26％，0.18～1毫米的无烟煤25％，＜0.18毫米的无烟煤33％，煤沥青10％，煤焦油6％以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
实施例8
除了原料配比为1～3毫米的无烟煤35％，0.18～1毫米的无烟煤25％，＜0.18毫米的无烟煤28％，煤沥青8％，煤焦油4％以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
实施例9
除了原料配比为1～3毫米的无烟煤32％，0.18～1毫米的无烟煤24％，＜0.18毫米的无烟煤30％，煤沥青8％，煤焦油6％以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
实施例10
除了原料配比为1～3毫米的无烟煤32％，0.18～1毫米的无烟煤24％，＜0.18毫米的无烟煤30％，煤沥青10％，煤焦油4％以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
实施例11
除了成型压力为10MPa以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
实施例12
除了成型压力为25MPa以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
实施例13
除了升温过程见表11以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
表11.
| 温度段 | 升温时间，小时 |
| 20℃-250℃ | 10 |
| 250℃-600℃ | 35 |
| 600℃-800℃ | 40 |
| 800℃-1050℃ | 40 |
实施例14
除了升温过程见表12以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
表12.
| 温度段 | 升温时间，小时 |
| 20℃-250℃ | 10 |
| 250℃-600℃ | 50 |
| 600℃-800℃ | 17 |
| 800℃-1050℃ | 30 |
实施例15
除了升温过程见表13以外，其它过程与实施例1相同。产品质量达到国标特级铸造焦炭的要求。
表13.
| 温度段 | 升温时间，小时 |
| 20℃-250℃ | 5 |
| 250℃-600℃ | 40 |
| 600℃-800℃ | 30 |
| 800℃-1050℃ | 17 |
Claims (2)
1.一种铸造焦炭的制备方法，该方法采用下述顺序的步骤：
(1)以无烟煤为原料，将其分别破碎成1～3毫米、0.18～1毫米，＜0.18毫米三个粒级备用；
(2)添加煤沥青、煤焦油为粘结剂，按重量百分比计，各组份的配比为：1～3毫米的无烟煤20％～35％，0.18～1毫米的无烟煤10％～25％，＜0.18毫米的无烟煤25％～40％，煤沥青8％～10％，煤焦油4％～6％；
(3)混捏，将上述三种无烟煤先加入混捏锅内，在110℃～130℃温度条件下搅拌10分钟，再将加温熔化后的煤沥青、煤焦油加入混捏锅搅拌10分钟；
(4)成型，采用对辊成型或冲压成型，成型压力控制在10MPa～40MPa；焦炭块度为＞80毫米、80～60毫米、＞60毫米或者根据用户要求改变形状、尺寸，将混捏后样品进行对辊或冲压成型后静置24小时，备用；
(5)炭化，将成型后样品装入炭化炉进行升温炭化，样品上部覆盖厚度为450毫米～550毫米的焦粉以隔绝空气、防止氧化；炭化的升温速度为：20℃～250℃，≤50℃/小时；250℃～600℃，≤10℃/小时；600℃～800℃，≤12℃/小时；800℃～1050℃，≤15℃/小时；炭化完毕后自然降温至室温，除去上层覆盖焦粉，取出，即得所需的铸造焦炭产品。
2.根据权利要求1所述的铸造焦炭的制备方法，其中步骤(5)所述的炭化炉采用环式炭化炉。
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Granted publication date: 20060809 |
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