一種複合煤粉改性劑、使用該複合煤粉改性劑製備的改性煤及該改性煤的製備方法
2023-05-09 15:32:06
專利名稱：一種複合煤粉改性劑、使用該複合煤粉改性劑製備的改性煤及該改性煤的製備方法
技術領域：
本發明涉及配煤煉焦技術領域，具體涉及一種複合煤粉改性劑、使用該複合煤粉改性劑製備的改性煤及該改性煤的製備方法。
背景技術：
世界煤炭資源雖然豐富，但是煉焦用煤資源非常有限。因此，節約使用和擴大煉焦用煤的範圍受到國內外廣泛重視。隨著我國鋼鐵工業的快速發展和高爐大型化，對焦炭需求量和質量的要求也隨之提高。2012年我國鐵、鋼產量分別為6.8億噸、7.2億噸，焦炭產量4.43億噸，折合煉焦用原煤約6億噸。我國煤炭資源雖然豐富、煤種齊全，但存在經濟可採儲量少(截至2004年底探明的經濟可採儲量約1145億噸)，優質煉焦用煤短缺、而且強黏結性煤稀缺，在建和可供建井的儲量·中，高揮發性弱黏結煤佔47%，在尚未利用的煉焦煤資源中佔51.4%。受開採條件和運輸能力的限制，國內的產量已經不足以滿足我國焦炭的消費需求。為此，2009年以來每年不得不進口高價煉焦煤4500萬噸以上，以滿足我國鋼鐵行業快速發展的需求。因而，開發擴大煉焦煤資源、增大高揮發性弱黏煤，不黏煤，甚至無煙煤在煉焦配煤中的用量成為煉焦研究人員的重要課題。在我國的煤炭資源中，變質程度較低的長焰煤、不黏煤和弱黏煤，以及變質程度較高的無煙煤由於在單獨煉焦時不軟化、不熔融、黏結性差或膠質層厚度薄等原因不能生成塊狀焦炭，一般不作煉焦用煤，以上煤種統稱為非煉焦煤。以不黏煤、長煙煤和褐煤最多，各佔我國總資源量的16%，15%和13%，無煙煤佔11%。分布地域廣、價格便宜，而且灰分、硫分低。開發將變質程度較高的無煙煤和變質程度較低的不黏煤、弱黏煤等應用於煉焦生產，不但能降低煉焦成本，而且可擴大煉焦用煤資源，符合我國資源長期發展戰略。我國很多學者對無煙煤、不黏煤和弱黏煤在煉焦中的配入條件、用量、粒度對焦炭質量的影響等方面做了研究，眾多研究表明在配煤煉焦中添加3% 5%無煙煤或添加少量的不黏煤或弱黏結性煤不會影響焦炭的質量，焦炭質量基本符合要求。近期，國內外在著力於開發擴大弱黏結性甚至無黏結性煤配入比例的煉焦新工藝研究方面主要包括:開發搗固煉焦技術、配型煤煉焦技術、煤調溼技術、選擇性粉碎等新工藝。在這些研究中，煤調溼是裝爐煤水份控制工藝，是煉焦用煤的預處理技術；選擇性粉碎是針對不同的煤種選擇性的調整粒度，沒有改變煤的成分和性能；搗固煉焦雖然能利用部分弱黏煤和高揮發性煤，由於搗固率低、規模較小。我國寶鋼為了配入一些弱黏結煤，同時滿足4000m3以上大型高爐焦炭質量的需要，從日本引進配型煤煉焦技術，通過多年實踐，取得了一些效果。而在傳統配煤煉焦中直接配入非煉焦煤的用量都很有限，大量使用上述煤種則還沒有很好的解決辦法。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題就是提高褐煤、無煙煤、不黏煤、弱黏煤和長煙煤的黏結性和結焦性，增加這些煤種在煉焦配合煤中的質量百分比，降低煉焦的成本。為了解決上述問題，
本發明提供一種複合煤粉改性劑，其組分及質量百分比含量為:苯乙酸0.1-10%，硼砂0.1-25%，氧化硼0.1-30%,硼酸30-50%，十二烷基苯磺酸鈣0.1-10%, N-醯基穀氨酸鹽
0.1-15%，粉末聚乙烯0.1-10%，無規聚丙烯0.1_20%，鈉基膨潤土或/和鈣基膨潤土 0.1-5%,鐵精礦粉0.1-15%。本發明又提供一種使用上述複合煤粉改性劑製備的改性煤，其組分及質量百分比含量為:複合煤粉改性劑0.01-3%，非煉焦煤97-99.99%。本發明還提 供一種改性煤的製備方法，把複合煤粉改性劑磨成粉、非煉焦煤粉碎，將非煉焦煤和複合煤粉改性劑放入反應器內充分混合、反應，反應器內溫度控制在25-3000C內，反應時間控制在30分鐘以上。上述的非煉焦煤為褐煤、無煙煤、長煙煤、不粘煤和弱黏煤中的任何一種或多種的混合物。上述改性煤的製備方法中，複合煤粉改性劑的粒度< 0.125mm ;非煉焦煤的粒度^ 3mm η上述改性煤的製備方法中，所述的反應器為帶自動加熱裝置的混料機。把改性煤與煉焦煤一起破碎、混合組成煉焦配合煤、裝入煉焦爐按常規生產工藝煉焦，煉出焦炭。該焦炭的冷態指標:抗碎強度(Μ25) ^ 88%、耐磨強度(MlO) < 8.5% ;其熱態指標:反應性(CRI) ( 35%、反應後強度(CSR)彡50%。焦炭各項指標均可達到國家冶金焦炭質量標準《GB/T1996-2003》的標準。所說的煉焦煤為焦煤、肥煤、氣煤、瘦煤中的一種或多種。由於本發明利用複合煤粉改性劑對非煉焦煤改性，所得改性的非煉焦煤佔煉焦配合煤的質量比最高達70%以上，與現有技術相比，非煉焦煤在煉焦配合煤中的質量百分比顯著增加，不但能節約大量煉焦煤資源，而且可大幅度降低煉焦成本。
具體實施例方式本發明的原理是:在褐煤、無煙煤、長煙煤、不黏煤或弱黏煤中的一種或多種煤的混合物中配加複合煤粉改性劑後，在溫度場下複合煤粉改性劑與周圍的煤作用，促使複合煤粉改性劑與煤粉一起生成低熔點的膠質體液相，膠質體液相包圍褐煤或無煙煤或不黏煤或弱黏煤或長煙煤，並滲透填充固體顆粒間隙，促進其與褐煤、無煙煤、不黏煤、弱黏煤、長煙煤之間的界面結合；通過溫度場的不斷變化，膠質體的流動度進一步改善，使得膠質體更容易滲透到配合煤的各個部位，充分包圍煤中的惰性組分，在炭化過程中活性組分和惰性組分充分結合在一起。同時，複合煤粉改性劑通過與煤間的化學反應、分子鏈的裂解和縮合，以及自身張力作用，能改變褐煤、無煙煤、不黏煤、弱黏煤、長煙煤的分子結構，使其具有一定的粘結性和結焦性能，與煉焦煤一起配煤煉焦能形成裂紋少，基質強度增強、氣孔率降低、焦炭氣孔分布改善的優質焦炭。以下實施例中，複合煤粉改性劑的粒度彡0.125mm ;非煉焦煤的粒度彡3mm。實施例1
複合煤粉改性劑的製備(複合煤粉改性劑定量為100kg)，其組分及質量百分比含量為:
苯乙酸3%，硼砂5%，氧化硼10%，硼酸35%，十二烷基苯磺酸鈣9.8%，N-醯基穀氨酸鹽8%，粉末聚乙烯9%，無規聚丙烯10%，鈉基膨潤土和鈣基膨潤土 0.2%，鐵精礦粉10%。按上述份額配製成複合煤粉改性劑，經球磨、混勻。改性煤的製備(改性煤定量為lOOOKg)，其組分及質量百分比含量為:本實施例的複合煤粉改性劑0.05%,長焰煤49.95%，無煙煤佔50%。改性煤的製備方法為:把本實施例的複合煤粉改性劑磨成粉、非煉焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，將稱量好的非煉焦煤和複合煤粉改性劑放入反應器內充分混合、反應、改性，反應器內溫度控制在30°C，攪拌速度控制在20轉/分，反應時間控制在30分鐘。焦炭的煉製:以IOOOKg的量稱取煉焦配合煤，按煉焦配合煤重量的10%稱量本實施例的改性煤，然後與35%的主焦煤、30%的肥煤、15%的氣煤、5%的1/3焦煤和5%的瘦煤一起破碎、混合、裝入頂裝焦爐按常規生產工藝煉焦。煉出的焦炭的冷態指標檢測結果:M25:91.5%，MlO:7.2 % ;焦炭的熱態指標:CR1: 32.5%，CSR:60.9%。實施例2
複合煤粉改性劑的製備(複合煤粉改性劑定量為100kg)，其組分及質量百分比含量
為:
苯乙酸10%，硼砂25%，氧化硼0.3%，硼酸30%，十二烷基苯磺酸鈣0.2%，N-醯基穀氨酸鹽15%，粉末聚乙烯0.2%，無規聚丙烯18%，鈉基膨潤土 1%，鐵精礦粉0.3%。按上述份額配製成複合煤粉改性劑，經球磨、混勻。改性煤的製備(改性煤定量為lOOOKg)，其組分及質量百分比含量為:本實施例的複合煤粉改性劑0.1%，長焰煤30%、不黏煤30%、無煙煤39.9%。改性煤的製備方法為:把本實施例的複合煤粉改性劑磨成粉、非煉焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，將稱量好的非煉焦煤和複合煤粉改性劑放入反應器內充分混合、反應、改性，反應器內溫度控制在80°C，攪拌速度控制在30轉/分，反應時間控制在45分鐘。焦炭的煉製:以IOOOKg的量稱取煉焦配合煤，按煉焦配合煤重量的15%稱量本實施例的改性煤，然後與30%的主焦煤、30%的肥煤、15%的氣煤和10%的瘦煤一起破碎、混合、裝入頂裝焦爐按常規生產工藝煉焦。煉出的焦炭的冷態指標檢測結果:M25:89.9%，MlO:7.4 % ;焦炭的熱態指標:CR1: 33.8%, CSR:59.7%。實施例3
複合煤粉改性劑的製備(複合煤粉改性劑定量為100kg)，其組分及質量百分比含量
為:
苯乙酸0.3%，硼砂0.3%，氧化硼30%，硼酸50%，十二烷基苯磺酸鈣8.5%，N-醯基穀氨酸鹽0.2%，粉末聚乙烯0.5%，無規聚丙烯0.2%，鈣基膨潤土 5%，鐵精礦粉5%。按上述份額配製成複合煤粉改性劑，經球磨、混勻。改性煤的製備(改性煤定量為lOOOKg)，其組分及質量百分比含量為:本實施例的複合煤粉改性劑0.5%，不黏煤14.5%、弱黏煤20%，長焰煤30%、無煙煤35%。改性煤的製備方法為:把本實施例的複合煤粉改性劑磨成粉、非煉焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，將稱量好的非煉焦煤和複合煤粉改性劑放入反應器內充分混合、反應、改性，反應器內溫度控制在100°c，攪拌速度控制在30轉/分，反應時間控制在45分鐘。焦炭的煉製:以IOOOKg的量稱取煉焦配合煤，按煉焦配合煤重量的30%稱量本實施例的改性煤，然後與20%的主焦煤、35%的肥煤、15%的瘦煤一起破碎、混合、搗固，裝入搗固焦爐按常規生產工藝煉焦。煉出的焦炭的冷態指標檢測結果:M25:91.5%，MlO:6.5 % ;焦炭的熱態指標:CR1: 28.2%，CSR:64.7%。實施例4
複合煤粉改性劑的製備(複合煤粉改性劑定量為100kg)，其組分及質量百分比含量
為:
苯乙酸2%，硼砂2%，氧化硼8%，硼酸40%，十二烷基苯磺酸鈣3%，N-醯基穀氨酸鹽5%，粉末聚乙烯10%，無規聚丙烯10%，鈉基膨潤土 5%，鐵精礦粉15%。按上述份額配製成複合煤粉改性劑，經球磨、混勻。改性煤的製備(改性煤定量約lOOOKg)，其組分及質量百分比含量為:本實施例的複合煤粉改性劑1%，5 %褐煤、不黏煤5%、弱黏煤25%，無煙煤30%，長焰煤34%。改性煤的製備方法為:把本實施例的複合煤粉改性劑磨成粉、非煉焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，將稱量好的非煉焦煤和複合煤粉改性劑放入反應器內充分混合、反應、改性，反應器內溫度控制在200°C，攪拌速度控制在30轉/分，反應時間控制在60分鐘。焦炭的煉製:以IOOOKg的量稱取煉焦配合煤，按煉焦配合煤重量的50%稱量本實施例的改性煤，然後與20%的主焦煤、30%的肥煤一起破碎、混合、搗固、裝入搗固焦爐按常規生產工藝煉焦。煉出的焦炭的冷態指標檢測結果:M25:90.3%，MlO:7.5 % ;焦炭的熱態指標:CR1: 29.0%，CSR:63.5%。實施例5
複合煤粉改性劑的製備(複合煤粉改性劑定量為100kg)，其組分及質量百分比含量
為:
苯乙酸5%，硼砂10%，氧化硼18%，硼酸30%，十二烷基苯磺酸鈣5%，N-醯基穀氨酸鹽3%，粉末聚乙烯1%，無規聚丙烯10%，鈉基膨潤土和鈣基膨潤土 3%，鐵精礦粉15%。 按上述份額配製成複合煤粉改性劑，經球磨、混勻。改性煤的製備(改性煤定量為lOOOKg)，其組分及質量百分比含量為:本實施例的複合煤粉改性劑2%，弱黏煤33%，無煙煤30%，褐煤35%。改性煤的製備方法為:把本實施例的複合煤粉改性劑磨成粉、非煉焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，將稱量好的非煉焦煤和複合煤粉改性劑放入反應器內充分混合、反應、改性，反應器內溫度控制在250°C，攪拌速度控制在30轉/分，反應時間控制在45分鐘。
焦炭的煉製:以IOOOKg的量稱取煉焦配合煤，按煉焦配合煤重量的60%稱量改性本實施例的煤，然後與10%的氣煤和30%的肥煤一起破碎、混合、搗固、裝入搗固焦爐按常規生產工藝煉焦。煉出的焦炭的冷態指標檢測結果:M25:89.7%，MlO:7.1 % ;焦炭的熱態指標:CR1:28.5%, CSR:66.5%。實施例6
複合煤粉改性劑的製備(複合煤粉改性劑定量為100kg)，其組分及質量百分比含量
為:
苯乙酸3%，硼砂8%，氧化硼20%，硼酸30%，十二烷基苯磺酸鈣5%，N-醯基穀氨酸鹽3%，粉末聚乙烯3%，無規聚丙烯10%，鈉基膨潤土和鈣基膨潤土 3%，鐵精礦粉15%。按上述份額配製成複合煤粉改性劑，經球磨、混勻。改性煤的製備(改性煤定量為lOOOKg)，其組分及質量百分比含量為:本實施例的複合煤粉改性劑3%，弱黏煤25%，無煙煤40%，褐煤32%。改性煤的製備方法為:把本實施例的複合煤粉改性劑磨成粉、非煉焦煤粉碎，使二者粉粒的粒度符合要求，將稱量好的非煉焦煤和複合煤粉改性劑放入反應器內充分混合、反應、改性，反應器內溫度控制在300°C，攪拌速度控制在30轉/分，反應時間控制在60分鐘。焦炭的煉製 :以IOOOKg的量稱取煉焦配合煤，按煉焦配合煤重量的72%稱量本實施例的改性煤，然後與28%的肥煤一起破碎、混合、搗固、裝入搗固焦爐按常規生產工藝煉焦。煉出的焦炭的冷態指標檢測結果:M25:88.6%，MlO:7.5 % ;焦炭的熱態指標:CR1:30.1%，CSR:62.9%。
權利要求
1.一種複合煤粉改性劑，其組分及質量百分比含量為:苯乙酸0.1-10%，硼砂0.1-25%，氧化硼0.1-30%,硼酸30-50%，十二烷基苯磺酸鈣0.1-10%, N-醯基穀氨酸鹽0.1-15%,粉末聚乙烯0.1-10%,無規聚丙烯0.1-20%,鈉基膨潤土或/和鈣基膨潤土 0.1-5%，鐵精礦粉0.1-15%。
2.一種使用權利要求1所述複合煤粉改性劑製備的改性煤，其組分及質量百分比含量為:複合煤粉改性劑0.01-3%，非煉焦煤97-99.99%。
3.—種權利要求2所述的改性煤的製備方法，其特徵是:把複合煤粉改性劑磨成粉、非煉焦煤粉碎，將非煉焦煤和複合煤粉改性劑放入反應器內充分混合、反應，反應器內溫度控制在25-300°C內，反應時間控制在30分鐘以上。
4.根據權利要求3所述的改性煤的製備方法，其特徵是:複合煤粉改性劑的粒度(0.125mm ;非煉焦煤的粒度彡3_。
5.根據權利要求3所述的改性煤的製備方法，其特徵是:所述的反應器為帶自動加熱裝置的混料機。
6.根據權利要求3所述的改性煤的製備方法，其特徵是:所述的非煉焦煤為褐煤、無煙煤、長煙煤、不粘煤和弱 黏煤中的任何一種或多種的混合物。
全文摘要
本發明公開了一種複合煤粉改性劑、使用該複合煤粉改性劑製備的改性煤及該改性煤的製備方法。該煤粉改性劑組分及質量百分比為苯乙酸0.1-10%，硼砂0.1-25%，氧化硼0.1-30%，硼酸30-50%，十二烷基苯磺酸鈣0.1-10%，N-醯基穀氨酸鹽0.1-15%，粉末聚乙烯0.1-10%，無規聚丙烯0.1-20%，鈉基膨潤土或/和鈣基膨潤土0.1-5%，鐵精礦粉0.1-15%。改性煤的組分及質量百分比為複合煤粉改性劑0.01-3%，非煉焦煤97-99.99%。改性煤製備方法把複合煤粉改性劑磨成粉、非煉焦煤粉碎，將非煉焦煤和複合煤粉改性劑放入反應器內充分混合、反應，反應器內溫度控制在25-300℃，反應時間控制在30分鐘以上。本發明的優點經過改性的非煉焦煤佔煉焦配合煤的質量比高達70%以上，不但能節約煉焦煤資源，而且可大幅度降低煉焦成本。
文檔編號C10L9/10GK103146408SQ20131008289
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月15日 優先權日2013年3月15日
發明者朱子宗 申請人:重慶大學