一種煉焦方法及其產品和應用與流程

2023-05-10 19:21:06 1

本發明涉及煉焦生產
技術領域：
，具體涉及一種一種煉焦方法及其產品和應用。
背景技術：
：根據煤炭的煤化程度由低到高，可以將煤炭分為褐煤、煙煤到無煙煤。習慣上，將具有一定的粘結性、在室式焦爐煉焦條件下可以結焦、用於生產一定質量焦炭的原料煤統稱為煉焦煤。根據我國的煤炭酚類標準，煙煤中的氣煤、肥煤、氣肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤和貧酶都屬於煉焦煤，而褐煤、無煙煤以及煙煤中的長焰煤、不黏煤和貧煤都屬於非煉焦煤。由於各種煉焦煤的粘結性和結焦性不同，在焦炭的生產過程中所起的作用不同，為了合理利用煤資源、節約優質煉焦煤，需要將各煤種按照適當的比例搭配使用，這個過程稱為配煤。在配煤過程中，焦煤是必不可少的煤種，屬於基礎煉焦煤。近年來，搗固煉焦技術的發展擴大了非煉焦煤的使用量，但是焦煤在配煤中還是佔有極大的比例，以焦煤作為主要煉焦原料，配以一定量的非煉焦煤生產焦炭的技術，依舊是焦炭生產的主要配煤技術。究其原因，是因為在焦炭的高溫形成過程中，焦煤會熔融形成大量的膠質體，膠質體會在高溫下繼續裂解、縮聚，最終形成焦炭。單獨的非煉焦煤是不能夠產生膠質體的，雖然也能夠在高溫下揮發析出大量的氣態產物，但是不會產生熔融狀態，故不能形成焦炭。以往，也有配入少量的瀝青來改善焦炭質量的配煤煉焦技術，但其主要煤種依舊是焦煤，瀝青的配入也僅僅為了提升改善焦炭的質量，不能在焦炭的高溫熔融的形成過程中發揮主導作用。是利用焦粉、無煙煤、焦煤等按照一定比例配合後加瀝青等粘結劑，加熱混捏後成型，然後煉焦，雖然也能夠較大量的利用非煉焦煤，但是需要使用專用的爐型，產能規模普遍很小，其技術特點也決定該技術在常規焦爐上不能大規模使用。另最重要的是，由於該技術中非煉焦煤的使用比例增大後，焦炭的形態明顯不同於傳統意義上的焦炭，明顯沒有熔融在一起，更多的是通過粘結作用粘接在一起的，所以這種焦炭的耐磨性低。以上可知，在大規模的焦炭工業化生產中，尤其是在傳統的焦爐室式煉焦過程中，煉焦煤做為焦炭的主要原料是不可或缺的。其原因是焦煤能夠在高溫下熔融後產生膠質體的狀態，膠質體是形成焦炭的必不可少的中間態，非煉焦煤因為缺少膠質體產生過程，所以不能獨自形成焦炭。煉焦配煤中，雖然能夠配入部分非煉焦煤來調整焦炭指標，但是其根本作用是稀釋了膠質體狀態，配入量過大，就會強烈影響焦炭的質量，尤其是焦炭的強度、耐磨性會極具變差。近些年來，隨著我國焦炭產業的過度發展，焦煤資源日益枯竭，所以，開發煉焦技術，尤其是開發利用非煉焦煤種生產強度高、耐磨性好的焦炭的技術，對緩解我國焦煤的資源短缺狀況，具有良好的社會效益。另外可以緩解焦煤供應不足價格高漲的經濟壓力，對提高焦炭生產企業的經濟效益具有極大的好處。技術實現要素：針對現有技術中必不可少的煉焦原料——煉焦煤種資源短缺，焦炭的質量與質量難以平衡的問題，本發明的目的在於開發一種利用非煉焦煤與煤炭直接液化危廢產物---煉油渣摻配煉焦，生產符合要求的焦炭的方法。對緩解我國焦煤的資源短缺狀況，具有良好的社會效益。為達上述目的，本發明採用如下技術方案：一方面，本發明提供了一種煉焦方法，所述方法包括：將非煉焦煤與煤制油殘渣按照質量比為30～95:5～70混合，例如30:70、40:50、50:50、60:45、70:30、70:20或95:5等，煉焦，得到焦炭；所述煤制油殘渣包括煤炭直接液化制油產生的殘渣。本發明所述煤制油殘渣的軟化點在80℃以上，例如80℃、90℃、110℃、150℃、151℃、153℃、155℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等，此時殘渣中的輕組分含量低且殘渣硬度適中，有利於焦炭生成，優選150℃以上。優選地，所述煤制油殘渣中灰分所佔的質量百分比為30％以下，例如1％、5％、10％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％等，可有效降低所生產焦炭的灰分，優選20％以下。優選地，所述煤制油殘渣中硫分所佔的質量百分比為為4.0％以下，例如1.20％、1.35％、1.50％、1.60％、1.70％、1.80％、1.90％、2.00％或2.20％等，可以有效降低所生產焦炭的硫分，優選2.0％以下。優選地，所述煤制油殘渣中揮發分所佔的質量百分比為60％以下，例如1％、2％、5％、10％、20％、30％、40％、50％或60％等，能夠與非煉焦煤更好的熔融,，優選40％以下。本發明所述非煉焦煤優選包括無煙煤、長焰煤、瘦煤、貧煤、褐煤或氣煤中的任意一種或至少兩種的組合，其中典型但非限制性的組合為：無煙煤和瘦煤的組合，無煙煤、長焰煤和貧煤的組合，褐煤和氣煤的組合，優選長焰煤、氣煤或無煙煤中的任意一種或至少兩種的組合。優選地，所述非煉焦煤中細度為3mm以下的非煉焦煤佔比80％以上，例如80％、82％、85％、90％、95％、98％、99％或100％等，細度增加有利於生成焦炭的質量。優選90％以上。本發明所述非煉焦煤中水分所佔的質量百分比優選為6～20％，例如6％、8％、10％、12％、15％、16％、18％或20％等，此範圍內的水分可以保證搗固成型率，並降低裝煤時的煙塵產生量。優選6～12％。本發明所述非煉焦煤與所述煤制油殘渣的質量比優選為60～85:15～40，進一步提高焦炭質量。本發明所述煉焦時焦餅中心的溫度優選為650℃～1150℃，保證焦炭成熟。例如650℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃或1150℃等，優選800～950℃。本發明所述煉焦優選在室式焦爐中進行。優選地，所述非煉焦煤與煤制油殘渣加入所述室式焦爐中的方式各自獨立地選自頂裝和/或搗固側裝。作為本發明優選的技術方案，所述方法包括：將非煉焦煤與煤直接液化制油產生的殘渣按照質量比為30～95:5～70混合，頂裝和/或搗固側裝入室式焦爐中煉焦，焦餅中心的溫度為650℃～1150℃，得到焦炭；所述非煉焦煤包括無煙煤、長焰煤、瘦煤、貧煤、褐煤或氣煤中的任意一種或至少兩種的組合，水分所佔的質量百分比為6～20％，細度為3mm以下的非煉焦煤佔比80％以上；所述煤制油殘渣的軟化點在80℃以上，灰分、硫分、揮發分所佔的質量百分比分別為30％以下、4.0％以下、60％以下。第二方面，本發明提供了如目的之一所述述煉焦方法製備得到的焦炭。第三方面，本發明提供了如目的之二所述焦炭在冶金焦炭、鑄造用焦、化工氣化用焦、電石生產用焦中的應用。與現有技術方案相比，本發明至少具有如下有益效果：(1)非煉焦煤普遍具有低灰分、低硫分的優點，油渣具有的良好的粘結性、熔融性。二者摻配後煉焦，產生協同作用，不僅提高了焦炭質量，而且降低了生產成本；(2)本發明擴大了煉焦用煤的種類，實現了獨立使用非煉焦煤資生產優質焦炭的目的，對節約我國珍貴的焦煤資源具有良好的社會效益；(3)本發明實現了對煤炭直接液化工藝產生的危廢—煉油渣的無害化處理，在高溫下，油渣裡的多苯環物質能夠充分裂解、縮聚，與煤共融生成石墨化的焦炭，揮發出的液態、氣態產物可通過焦化廠的化產品回收系統回收。具體實施方式為便於理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅用於幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。位於我國內蒙古、陝西交界的神府煤田是中國和世界特大煤田之一，是我國已探明的最大煤田，煤種牌號均為長焰煤和不粘煤，基本上均屬特低灰、特低硫的煤，通常簡稱為神府煤。神府煤的特點：特低灰、特低磷、特低硫、高發熱量、高揮發分。主要指標為：灰分4～10％，含硫0.3～0.8％，含磷0.002～0.3％，水分5～11％，揮發分36.5～41％，發熱量6000(低位)—7200大卡/kg。神府煤是很好的氣化用煤、化工用煤和動力用煤，可製作活性炭、水煤漿等，廣泛應用於化工和冶金，是高耗能工業(電石、碳化矽、鐵合金等產品)的理想原料，同時也是煉鋼工業高爐噴吹的理想原料。由於神府煤的低硫、低灰特點，在以往的煉焦生產中，在不過多影響焦炭的質量前提下，可以配入少量神府煤，用以改善焦炭的灰分、硫分指標。表1為神府煤田產煤主要指標。表1煤種灰分硫分揮發分粘結指數y值神府煤4.0～5.00.3～0.536.5～41.000由表1可知，神府煤具有低灰分、低硫分的優點，揮發分較高，有利於化產品的產出，但是沒有粘結，也沒有膠質體(y＝0)，是不能用單獨結焦的。位於內蒙古鄂爾多斯的神華鄂爾多斯煤制油公司擁有世界最大煤制油裝置——鄂爾多斯煤直接液化裝置，這也是目前世界最大的煤炭直接液化裝置。本發明實施例中所用的是其煉油後的危廢——油渣，指標如表2下：表2名稱灰分％硫分％揮發分％固定碳％粘結指數發熱量(大卡)油渣12.0-16.01.4-1.83848927000油渣是煤炭直接液化後的殘渣，它本身是高度縮聚的碳環和雜環化合物，由高沸點的芳香族化合物及穩定性極差的縮聚產物以及殘留的灰分組成。現在完全以神府煤為主生產焦炭，根據所需要的焦炭的指標要求，神府煤與油渣按比例混合，然後破碎到規定細度要求，在側裝煤車上搗固成煤餅裝入焦爐進行煉焦。實施例1一種煉焦方法，步驟如下：1)將神府煤與油渣按照質量比為80:20混合配煤，配煤精確度達到92％，入粉碎機進行破碎直至細度在3mm以下的佔80wt％；其中，配合煤水分：按重量百分比為12％；2)搗固為煤餅密度達1.0以上，側裝入室式焦爐中，焦爐精確控制溫度，保證焦餅中心溫度900℃，焦炭成熟；所得焦炭產品的指標如表3所示。ad表示灰分，std表示硫分，m40表示焦炭抗碎強度，m25表示抗碎強度，m10表示焦炭耐磨強度，fc.ad表示應用級固定碳。表3分析項目adstdm40m25m10fc.ad指標12.30.947888886.5由表3可見，焦炭具有低灰高固定碳的特點，強度好，能夠滿足電石用焦的要求。實施例2一種煉焦方法，步驟如下：1)將無煙煤、長焰煤、氣煤與油渣按照質量比為10:10:10:70混合配煤，配煤精確度達到92％，入粉碎機進行破碎直至細度在3mm以下的佔90wt％；其中，配合煤水分：按重量百分比為20％；2)搗固為煤餅密度達1.0以上，側裝入室式焦爐中，焦爐精確控制溫度，保證焦餅中心溫度1150℃，焦炭成熟；所得焦炭產品的指標如表4所示。表4分析項目adstdm40m25m10fc.ad指標10.41.21758510.0988.02由表4可見，焦炭具有低灰高固定碳的特點，強度好，能夠滿足鑄造用焦的要求。實施例3一種煉焦方法，步驟如下：1)將瘦煤、貧煤與油渣按照質量比為50:45:5混合配煤，配煤精確度達到92％，入粉碎機進行破碎直至細度在3mm以下的佔95wt％；其中，配合煤水分：按重量百分比為6％；2)搗固為煤餅密度達1.0以上，側裝入室式焦爐中，焦爐精確控制溫度，保證焦餅中心溫度650℃以上，焦炭成熟；所得焦炭產品的指標如表5所示。表5分析項目adstdm40m25m10fc.ad指標8.80.9875849.790.87由表3可見，焦炭具有低灰高固定碳的特點，強度好，能夠滿足化工氣化用焦的要求。對比例1與實施例1的區別僅在於：神府煤與油渣按照質量比為97:3混合配煤。對比例2與實施例1的區別僅在於：神府煤與油渣按照質量比為20:80混合配煤。對比例3與實施例1的區別僅在於：將油渣替換為焦煤。表6分析項目adstdm40m25m10fc.ad對比例18.20.6530354091對比例218.91.978292878.2對比例311.50.7650582687.6對照表6與表3可看出，其中對比例1的油渣含量小於本發明的最小值，結果焦炭的抗碎強度和耐磨強度相較於實施例1的焦炭顯著下降，對比例2的油渣含量大於本發明的最大值，結果產品的灰分較實施例1明顯增加，不符合低灰的使用標準，難以滿足電石用焦的要求，說明，本發明通過合理控制油渣和非煉焦煤的比例範圍，得到綜合性能好的焦炭。對比例3的抗碎強度相較於實施例1的焦炭同樣顯著下降。而焦炭質量是一個綜合指標，有短板指標的焦炭即為不合格產品。通過對照可以看出，本發明選擇特定的煤制油殘渣，即煤炭直接液化制油產生的殘渣，使其與非煉焦煤與一定比例混合煉焦，原料種類和比例之間存在協同關係，省略或替換其中任意一項都會導致焦炭產品的綜合性能不達標，本發明不僅解除了目前煉焦法對煉焦煤的依賴，還能得到綜合指標合格的焦炭產品。申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發明並不局限於上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬
技術領域：
的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。當前第1頁12