一種制備焦炭的方法
【專利摘要】一種制備焦炭的方法。本發(fā)明提供了一種用于斜底式焦爐煉型焦的制備方法，本發(fā)明方法包括對原料主焦煤、瘦煤、無煙煤、焦粉、瀝青和石油焦進行干餾處理。本發(fā)明將配煤按一定比例高溫高壓攪拌，成型、裝爐、炭化，制得型焦。該配方有效解決高溫、快速加熱時膠質(zhì)體變化的影響，焦炭質(zhì)量達到國標一級率達95％以上，具有產(chǎn)品規(guī)格均勻、塊度大，強度高，氣孔率和反應性較低，灰分、硫份低的特點。
【專利說明】一種制備焦炭的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種型焦煉制配方，特別是用于斜底式焦爐煉型焦的配方和斜底式焦 爐煉焦方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于全球鋼鐵的生產(chǎn)量持續(xù)增加，導致焦炭的需求量進一步增大。隨著鋼 鐵高爐大型化和高壓噴吹技術(shù)的發(fā)展，大型高爐對焦炭質(zhì)量及其穩(wěn)定性的要求越來越高。 并且，由于煉焦煤資源的日漸稀缺所導致入爐煤價格長期居高不下，再加上焦炭價格日漸 低迷，要求焦化企業(yè)減低入爐煤成本、提高焦炭產(chǎn)品質(zhì)量。為此，焦化行業(yè)要求優(yōu)化入爐煤 方案，盡可能地降低焦煤配比，最終實現(xiàn)入爐原料煤大幅度降低，提高焦炭產(chǎn)品的市場競爭 力。
[0003] 型焦是用一種或幾種煤粉與一定比例的粘結(jié)劑、固硫劑，采用適當?shù)墓に嚭驮O(shè)備 加工成具有一定形狀和大小及物理化學性能塊狀燃料。主要原料為焦炭生產(chǎn)和運輸過程中 生產(chǎn)的實下物，即顆粒小于5_的粉末狀態(tài)的焦粉或弱黏結(jié)煤粉。該原料很難利用，而且直 接燃用會給環(huán)境造成更大的污染，將焦粉或煤粉制成型焦，完全可替代焦炭用于鋼鐵的冶 煉和鑄造行業(yè)，焦粉制成的型焦可廣泛應用于冶煉、化工、鍋爐燃燒等行業(yè)。
[0004] 配煤就是把不同變質(zhì)程度的煉焦煤，按適當?shù)谋壤浜掀饋恚酶鞣N煤在性質(zhì) 上的相輔相成，以生產(chǎn)符合要求的焦炭。配煤的質(zhì)量優(yōu)于單種煤，同時噸焦炭所需煤的價格 也有很大優(yōu)勢，因此配煤對合理利用煤資源、節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤、擴大煉焦煤資源有著重要意 義。
[0005] 斜底式焦爐的炭化室底部為傾斜結(jié)構(gòu)。焦爐結(jié)構(gòu)簡單，磚型少，所產(chǎn)煤氣不出爐， 自給自足，不需要外部熱源。供熱全面，燃料燃燒充分，高效利用熱能，對環(huán)境和大氣的污染 小，結(jié)構(gòu)緊湊合理，占地面積小。與目前使用的機焦爐相比，節(jié)省設(shè)備、操作方便、減少炭化 結(jié)焦時間、成焦率高、經(jīng)濟效益高的諸多優(yōu)點。是一種清潔環(huán)保型機焦爐。
[0006] 目前我國型焦的一般生產(chǎn)工藝是煤粉（或焦末）先粉碎-加入添加劑混捏攪 拌-冷（熱）壓力成型-烘干或炭化出成品。而原工藝生產(chǎn)出來的產(chǎn)品主要問題標線在冷 熱強度上差，尤其是實用中的熱穩(wěn)定性差。配料配比不正確是主要原因之一。本發(fā)明就目 前型焦生產(chǎn)工藝的配煤問題提出了一種解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種用于斜底式焦爐 煉型焦的配煤配方及型焦的煉制方法。該配方可以有效克服高溫、快速加熱時膠質(zhì)體變化 的影響。
[0008] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種焦炭的制備方法，包括對原料主焦 煤、瘦煤、無煙煤、焦粉、浙青和石油焦進行干餾處理。
[0009] 其中，所述原料的重量份配比為：
[0010] 主焦煤 6-10 瘦煤 4-7 無煙煤 60-81 焦粉 0-8 瀝青 5-10 石油焦 2-8。
[0011] 特別是，所述原料的重量份配比優(yōu)選為：
[0012] 主焦煤 8-10 瘦煤 4-6 無煙煤 65-69 焦粉 3-6 瀝青 7-9 石油焦 4-6。
[0013] 尤其是，所述原料的重量份配比進一步優(yōu)選為：
[0014] 主焦煤 8 痩煤 5 無煙煤 68
[0015] 焦粉 5 浙青 9 石油焦 5。
[0016] 特別是，所述主焦煤的揮發(fā)份是20-33 %，優(yōu)選為26. 7 % ;粘結(jié)指數(shù)（G值）>86,優(yōu) 選為88 ;膠質(zhì)層最大厚度（Y值）是14-19mm，優(yōu)選為17-18mm ;灰分含量在< 10. 5%，優(yōu)選 為彡9% ;硫份含量是彡0. 7%，優(yōu)選為彡0. 5% ;
[0017] 所述瘦煤的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf>10%?20%，優(yōu)選為15% ;黏結(jié)指數(shù)G>20? 65,優(yōu)選為40-60 ;膠質(zhì)層最大厚度（Y值）為10-100mm，優(yōu)選為20-40mm ;
[0018] 所述無煙煤的揮發(fā)份是5-85 %，優(yōu)選為6-7% ;膠質(zhì)層最大厚度（Y值）是6-9mm， 優(yōu)選為7-8mm ;灰分含量在< 4%，優(yōu)選為< 2% ;硫份含量是< 0. 5%，優(yōu)選為< 0. 2% ;
[0019] 所述焦粉灰分含量為10-30%，優(yōu)選為19. 67-27 % ;硫份含量〈1.0%，優(yōu)選 為〈0.85% ;揮發(fā)份含量為1.5-3. 6%，優(yōu)選為1.85-3. 2 % ;水分含量為1-5%，優(yōu)選為 1. 21-4% ；
[0020] 所述浙青的軟化點為65_125°C，優(yōu)選為95°C ;浙青的甲苯不容物是20-40%，優(yōu)選 為25-31 % ;揮發(fā)分是56-65%，優(yōu)選為57-62% ;灰分是0.1-1. 5%，優(yōu)選為0.9% ;
[0021] 所述石油焦的硫份含量是0. 3-0. 8%，優(yōu)選為0. 5-0. 6% ;石油焦的灰分含量為 0· 03-0. 06 %，優(yōu)選為0· 04-0. 05% ;揮發(fā)份含量為8-13%，優(yōu)選為9-10%。
[0022] 其中，所述原料選擇粒度為30-50目的主焦煤粉，優(yōu)選為40目；粒度為30-50目的 瘦煤，優(yōu)選為40目；粒度為50-70目的無煙煤，優(yōu)選為60目；粒度為80-150的焦粉，優(yōu)選為 100目；粒度為20-40目的浙青，優(yōu)選為30目；粒度為80-150的石油焦，優(yōu)選為60目。
[0023] 本發(fā)明另一方面提供一種焦炭的制備方法，包括如下順序進行的步驟：
[0024] 1)按照如下重量份配比準備原料
[0025] 主焦煤 6-10 瘦煤 4-7 無煙煤 60-81
[0026] 焦粉 0-8 浙青 5-10 石油焦 2-8;
[0027] 2)壓鑄處理
[0028] 將原料混合均勻后進行壓鑄處理，制得型煤；
[0029] 3)炭化處理
[0030] 將型煤置于焦爐內(nèi)，加熱，進行干餾炭化處理，即得。
[0031] 其中，步驟1)中所述原料的重量份配比優(yōu)選為：
[0032] 主焦煤 8-10 瘦煤 4-6 無煙煤 65-69 焦粉 3-6 瀝青 7-9 石油焦 4-6。
[0033] 特別是，所述原料的重量份配比進一步優(yōu)選為：
[0034] 主焦煤 8 瘦煤 5 無煙煤 68 焦粉 5 瀝青 9 石油焦 5。
[0035] 特別是，步驟1)中所述原料主焦煤的粒度為30-50目，優(yōu)選為40目；無煙煤的粒 度為50-70目，優(yōu)選為60目；焦粉的粒度為80-150目，優(yōu)選為100目；浙青的粒度為20-40 目，優(yōu)選為30目；石油焦的粒度為50-70目，優(yōu)選為60目。
[0036] 尤其是，還包括將原料粉碎后過篩，制得所述的原料粉。
[0037] 特別是，還包括步驟1A)，向混合均勻的原料中通入蒸汽，在攪拌狀態(tài)下加熱原料， 對原料進行加熱處理，制得配合煤混合物，然后再進行所述的壓鑄處理。
[0038] 在攪拌狀態(tài)下向混合均勻的原料中通入熱蒸汽，加熱原料，原料受熱揮發(fā)出 1% -2%的揮發(fā)物，同時浙青受熱軟化，將主焦煤粉、無煙煤粉、石油焦粉、細焦粉粘結(jié)，物料 發(fā)生物理變化，制得配合煤混合物。
[0039] 其中，所述蒸汽的溫度為180°C _220°C，優(yōu)選為200°C;壓力為6-12kg/cm2,優(yōu)選為 8kg/cm2 ;所述加熱處理的時間為l〇-15min，優(yōu)選為12min ;所述通入的蒸汽的流量為1-3噸 /小時，優(yōu)選為2噸/小時。
[0040] 特別是，所述攪拌狀態(tài)下的攪拌速率為50-100r/min，優(yōu)選為80r/min。
[0041] 尤其是，在攪拌狀態(tài)下將原料混合均勻之后，再通入所述的蒸汽，進行加熱處理。
[0042] 特別是，所述攪拌狀態(tài)下的攪拌的速率為50-100r/min，優(yōu)選為80r/min。
[0043] 其中，步驟2)中所述壓鑄處理過程中的相對壓力為25_30MPa，優(yōu)選為26MPa。
[0044] 特別是，所述型煤的密度為1. 39-1. 40g/cm3,優(yōu)選為1. 40g/cm3。
[0045] 特別是，還包括步驟1B)，將壓鑄成型的型煤放置0. 5-lh后，再進行所述的炭化處 理。
[0046] 尤其是，型煤放置過程中的溫度為0_40°C，優(yōu)選為15_35°C。
[0047] 特別是，采用液壓機對混合均勻的原料進行所述的壓鑄處理。
[0048] 尤其是，采用液壓機對配合煤混合物進行所述的壓鑄處理，制得型煤。
[0049] 其中，步驟3)中所述炭化處理按照如下步驟順序進行：
[0050] 3-1)加熱使型煤以9-11 °C /min的升溫速率升溫至350-400°C，在溫度為 350-400°C的條件下保持6-8h ;
[0051] 3-2)加熱升溫使型煤以4-6°C /min的升溫速率升溫至400-550°C，在溫度為 400-550°C的條件下保持4-6h ;
[0052] 3-3)加熱升溫使型煤以2-4°C /min的升溫速率升溫至550-1050°C，在溫度為 550-1050°C的條件下保持4-8h。
[0053] 特別是，步驟3-1)的溫度優(yōu)選為350°C;步驟3-2)的溫度優(yōu)選為400-500°C;步驟 3-3)中溫度優(yōu)選為1000-1050°C。
[0054] 特別是，步驟3-1)中開啟加熱系統(tǒng)，對焦爐內(nèi)的型煤進行快速加熱升溫，對型煤 進行干燥脫氣處理，使型煤中的水分全部變?yōu)樗魵鈳С鎏炕彝?，同時排出產(chǎn)生的N 2、 CH4、C0等氣體，生成干煤；步驟3-2)中繼續(xù)加熱升溫炭化室，對焦爐內(nèi)的干煤進行均衡加 熱，炭化室內(nèi)溫度趨于平衡，型煤發(fā)生活波分解，生成和排出大量的煤氣和焦油蒸汽等化合 物，使型煤軟化生成膠質(zhì)體，最后固化形成半焦；步驟3-3)中繼續(xù)加熱升溫，對焦爐內(nèi)的半 焦進行推焦加熱，半焦發(fā)生裂解反應，析出以氫氣為主的氣體物質(zhì)，半焦的裂解和縮聚反應 趨緩，析出的氣體量減少，形成焦炭。
[0055] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下方面：
[0056] 1、本發(fā)明方法制備焦炭的原料配方科學，有效解決了斜底式焦爐在高溫干餾處理 過程中，由于快速加熱時膠質(zhì)體發(fā)生變化導致膠質(zhì)體溫度間隔發(fā)生變化，提高了干餾處理 過程中的加熱速度，并使膠質(zhì)層增加，煤的流動性和膨脹性增加,進而使氣體逸散加快，半 焦階段裂紋增多，降低了收縮時焦炭受力不均衡，影響成焦率和焦炭質(zhì)量的技術(shù)問題，有效 提高了型焦的質(zhì)量，顯著提高了型焦的強度。
[0057] 2、本發(fā)明方法制備的型焦產(chǎn)品規(guī)格均勻，塊度大，達到120-130mm;而且強度高， 落下強度>95%，減少了焦炭在運輸過程中的破損率，降低了焦炭的損耗；本發(fā)明方法制備 的焦炭的氣孔率低，產(chǎn)品置于空氣中不易被氧化；而且焦炭的反應能力小，反應性低，反應 熱強度高，在鑄造或冶金過程中不存在由于爐內(nèi)的C0 2生成C0,產(chǎn)生吸熱反應，降低冶煉爐 內(nèi)形成的溫度范圍寬、溫度高的高溫帶。
[0058] 3、本發(fā)明方法制備的焦炭的灰分、硫分和碳燒失率低，干焦得率高，質(zhì)量標準達到 國標一級率>95 ;煤種適應性廣，原料儲量大，價格低，易獲得，具有低成本，高回收率優(yōu)點。
[0059] 4、本發(fā)明方法制備的焦炭的固定碳含量高，達到88%以上，發(fā)熱量高，達到 35000kj/kg以上，焦炭的比表面積小，燃燒比降低；焦炭塊度大，熔煉過程中熔煉溫度高。
[0060] 5、本發(fā)明方法制備的焦炭為符合國家標準的鑄造焦炭、冶金焦炭。
[0061] 6、本發(fā)明提供的配煤配方可以用于斜底式焦爐煉焦。降低了對環(huán)境和大氣的污 染，減少成本投入，為斜底式機焦爐煉制型焦提供一種切實有效的配煤配方及煉型焦的方 法。
[0062] 7、本發(fā)明方法制備工藝方法簡單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定效果明顯，并且使用方便。

【具體實施方式】
[0063] 本發(fā)明的【具體實施方式】中選用的主焦煤的揮發(fā)份是20-33 % ;粘結(jié)指數(shù)（G 值）>86 ;膠質(zhì)層最大厚度（Y值）為17-18mm;灰分含量為< 9% ;硫份含量為< 0. 5% ;
[0064] 瘦煤的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf為15-17%;黏結(jié)指數(shù)G為40-60 ;膠質(zhì)層最大厚度 (Y 值）為 20-40_ ;
[0065] 無煙煤的揮發(fā)份為6-7% ;膠質(zhì)層最大厚度（Y值）為7-8mm ;灰分含量為彡2% ; 硫份含量為<0.2% ;
[0066] 焦粉灰分含量為19. 67-27% ;硫份含量〈0. 85% ;揮發(fā)份含量為1. 85-3. 2 % ;水分 含量為1.21-4% ;
[0067] 浙青的軟化點為65-125°C ;甲苯不容物是20%-40%，優(yōu)選為25-31% ;揮發(fā)分 57-62% ;灰分為 0· 7-1. 1% ;
[0068] 石油焦的硫份含量為0. 5-0. 6%;灰分含量為0. 04-0. 05%;揮發(fā)份含量為9-10%。 [0069] 除了上述特征的主焦煤、瘦煤、無煙煤、焦粉、浙青和石油焦之外，具有如下特征的 主焦煤、瘦煤、無煙煤、焦粉、浙青和石油焦均適用于本發(fā)明。
[0070] 主焦煤的揮發(fā)份是20-33% ;粘結(jié)指數(shù)（G值）>86;膠質(zhì)層最大厚度（Y值）是 14-19mm ;灰分含量在彡10. 5% ;硫份含量是彡0· 7% ;
[0071] 瘦煤的干燥無灰基揮發(fā)分￥(^￡>10%?20%;黏結(jié)指數(shù)6>20?65;膠質(zhì)層最大厚 度（Y 值）為 1〇-1〇〇_ ;
[0072] 無煙煤的揮發(fā)份是5-8% ;膠質(zhì)層最大厚度（Y值）是6-9_ ;灰分含量在< 4%，； 硫份含量是< 〇. 5% ;
[0073] 焦粉灰分含量為10-30% ;硫份含量〈1. 0% ;揮發(fā)份含量為1. 5-3. 6% ;水分含量 為 1-5% ;
[0074] 浙青的軟化點為65-125°C ;浙青的甲苯不容物是20% -40% ;揮發(fā)分是56-65% ; 灰分是〇. 1-1. 5% ;
[0075] 石油焦的硫份含量是0. 3 % -〇. 8 % ;石油焦的灰分含量為0. 03-0. 06% ;揮發(fā)份含 量為8-13%。
[0076] 實施例1
[0077] 1)原料粉碎處理
[0078] 將主焦煤、瘦煤、無煙煤、焦粉、浙青和石油焦單獨粉碎，制成主焦煤粉、瘦煤粉、無 煙煤粉、細焦粉、浙青粉和石油焦粉，其中粉碎后的主焦煤粉的粒度為40目、瘦煤的粒度為 40目，無煙煤粉的粒度為60目、細焦粉的粒度為100目，浙青粉的粒度為30目，石油焦的粒 度為60目，粉碎后的原料粉末分別存儲于相應的原料倉，備用。
[0079] 2)原料稱量與混合
[0080] 2A)按照如下重量配比稱量原料（X 10kg)
[0081] 主焦煤 8 瘦煤 5 無煙煤 68 焦粉 5 瀝青 9 石油焦 5
[0082] 2B)將主焦煤粉、瘦煤粉、無煙煤粉、細焦粉、浙青粉和石油焦粉置于雙螺旋攪拌機 中攪拌，混合均勻，制得混合原料粉，其中攪拌速率為80r/min。
[0083] 3)加熱處理
[0084] 將混合原料粉置于混合機內(nèi)，通入蒸汽，在攪拌狀態(tài)下對原料進行加熱處理，浙 青軟化將主焦煤粉、瘦煤粉、無煙煤粉、焦粉和石油焦粉粘結(jié)，同時去除混合原料粉中的部 分揮發(fā)份，制得配合煤混合物，其中通入混合機內(nèi)的蒸汽的溫度為200°C，蒸汽相對壓力為 8kg/cm 2,蒸汽的流量為2噸/小時（即2t/h)，加熱處理時間為12min，攪拌速率為80rpm。
[0085] 蒸汽加熱攪拌使原料煤和浙青充分混合均勻，由于浙青具有粘結(jié)性的物理性質(zhì)， 可以將不同煤種粘結(jié)到一起，起到粘結(jié)的作用，使原料煤的物理形態(tài)發(fā)生變化，便于壓鑄成 型。
[0086] 4)壓鑄處理
[0087] 將配合煤混合物置于SK650-6D型焦液壓機（洛陽賽科思機械自動化設(shè)備有限 公司，SK650-6D型焦液壓機）中，進行壓鑄處理，制成密度為1.40g/cm3的型煤，然后室溫 (15-35°C )下放置0. 5h，去除混合原料粉中的水蒸氣和部分揮發(fā)份，其中，壓鑄處理的相對 壓力為26MPa，型煤直徑為132±2_。
[0088] 型煤壓鑄處理過程中，當型煤的密度等于或高于臨界值（1. 41g/cm3)時，會發(fā)生強 勁反彈，導致型煤破碎，降低焦炭的產(chǎn)率。
[0089] 配合煤混合物經(jīng)過加熱處理和壓鑄處理，由常溫升高到到200°C左右時，會產(chǎn)生水 蒸氣及少量的揮發(fā)份物質(zhì)，如果壓鑄后的型煤直接進入炭化室會使型煤產(chǎn)生裂紋，影響型 煤質(zhì)量，因此為了使附著于型煤的水蒸氣和少量揮發(fā)份排出去，在室溫下放置半小時。
[0090] 5)炭化處理
[0091] 將型煤放置于焦煤爐（斜底式機焦煤爐）內(nèi)，關(guān)閉爐門，開啟焦煤爐的加熱系統(tǒng)， 對爐內(nèi)型煤進行加熱升溫處理：
[0092] 5-1)炭化處理第一階段
[0093] 對焦爐內(nèi)的型煤以10°C /h的加熱速率進行快速加熱，升溫至350°C，并在溫度為 350°C的條件下保持6h，型煤在第一階段進行干燥、脫氣處理，型煤中的水分全部變?yōu)樗?氣帶出炭化室外，同時排出產(chǎn)生的N 2、CH4、C0等氣體，生成干煤；
[0094] 煤是以有機質(zhì)為主，另外夾雜少量無機礦物質(zhì)的固體可燃礦物，故煤的分子結(jié)構(gòu) 具有明顯的有機化合物的特征，一般煤的分子結(jié)構(gòu)的基本單元是大分子芳烴族稠環(huán)化合物 的六碳環(huán)平面網(wǎng)格，在大分子稠環(huán)周圍，連接許多烴類的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)、氧鍵和各種官能團。側(cè) 鏈和氧鍵又將大分子的碳網(wǎng)格在空間以不同角度互相連接，構(gòu)成了煤的復雜的大分子結(jié) 構(gòu)，碳原子大部分集中在六碳環(huán)平面網(wǎng)格中，氫、氧等原子基本上集中在碳網(wǎng)周圍及側(cè)鏈 中，隨著煤的變質(zhì)程度加深，煤的基本結(jié)構(gòu)單元六碳環(huán)平面網(wǎng)格隨之變大，側(cè)鏈逐漸減少。 在煤受熱分解的過程中，側(cè)鏈逐漸斷裂，生成小分子的氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物，斷掉側(cè)鏈和氫的碳 原子網(wǎng)格不斷縮合加大。該過程為強化供熱，每小時的供熱量較大，不僅消除了裝煤初期的 溫降現(xiàn)象，而且使燃燒室溫度升高了 40-50°C。當溫度升到200°C以上時，褐煤發(fā)生脫羧基 反應，繼續(xù)加熱升溫至300°C，主焦煤和無煙煤發(fā)生縮合作用。該過程發(fā)生主要作用是脫水 和脫氣（N 2、CH4、C0)。當脫氣脫水結(jié)束后，為了避免燒壞爐墻，損害設(shè)備，本發(fā)明在該階段停 止加熱lh。
[0095] 5-2)炭化處理第二階段
[0096] 對干煤繼續(xù)加熱，以5°C /h的加熱速率進行均衡加熱，升溫至500°C，并在溫度為 500°C的條件下保持4h，炭化室內(nèi)溫度趨于平衡，型煤發(fā)生分解，生成和排出大量的煤氣和 焦油蒸汽等化合物，使型煤軟化生成膠質(zhì)體，生成半焦；
[0097] 該過程炭化室內(nèi)的煤料溫度趨于均衡，450°C時排出的焦油量最大，在450? 550°C時氣體析出量最多。無煙煤在350°C左右開始軟化，隨后是熔融、黏結(jié)，到550°C時結(jié) 成半焦，由于炭化過程的放熱反應，焦餅中心的溫度仍持續(xù)升高，焦餅進一步熟化。
[0098] 當煤粒隔絕空氣加熱至一定溫度時，煤粒開始軟化，在表面上出現(xiàn)含有氣泡的液 膜。溫度進一步升高至500?550°C時，液體膜外層開始固化生成半焦，中間仍為膠質(zhì)體，內(nèi) 部為未變化的煤。由于加熱速度高，增加了原料煤的膠質(zhì)體的量，提高了煤的流動性和膨脹 性，煤的流動性的增加可以減少粘結(jié)性煤的使用；膨脹性增加，可以提高焦炭的氣孔率，提 升焦炭品質(zhì)；熱解的煤粒沿著顆粒的接觸表面產(chǎn)生界面結(jié)合，表面的粘結(jié)不僅發(fā)生在熔融 顆粒與不熔顆粒之間，也發(fā)生在相鄰顆粒產(chǎn)生的膠質(zhì)體交界面上；煤熱解生成的膠質(zhì)體逐 漸增加，當液相的生成速度與熱解速度相等時，膠質(zhì)體的流動性達到最大，此后，膠質(zhì)體的 分解速度超過了生成速度，膠質(zhì)體的流動性逐漸下降，直到全部固化成為半焦。膠質(zhì)體的固 化是液相分解產(chǎn)生的游離基縮聚的結(jié)果。膠質(zhì)體的固化過程是膠質(zhì)體中的化合物因脫氫、 脫烷基和其他熱解反應而引起芳構(gòu)化和炭化的過程。最終，煤內(nèi)的有機質(zhì)經(jīng)過熱分解和縮 聚等一系列化學反應，通過膠質(zhì)體階段（也稱塑性階段），發(fā)生黏結(jié)和固化而形成半焦。
[0099] 5-3)炭化第三階段
[0100] 對半焦繼續(xù)加熱，以3°C /h的加熱速率進行推焦加熱，升溫至1050°C，并在溫度為 1050°C的條件下保持5h，焦化室內(nèi)半焦發(fā)生裂解反應，析出以氫氣為主的氣體物質(zhì)，斜底式 機焦爐內(nèi)產(chǎn)生的焦油等揮發(fā)份燃燒產(chǎn)生熱量，使型煤繼續(xù)升溫，當半焦的裂解和縮聚反應 趨緩，析出的氣體量減少，半焦形成焦炭，然后將焦炭推出機焦煤爐。
[0101] 該過程是由半焦進一步縮聚而生成焦炭的階段。膠質(zhì)體固化形成半焦后繼續(xù)受 熱，半焦發(fā)生裂解，析出以氫氣為主的氣體，幾乎沒有焦油產(chǎn)生。這時的裂解反應主要是芳 香化合物脫氫過程，同時產(chǎn)生帶電的自由基，自由基相互縮聚而穩(wěn)定化，隨著溫度的升高， 縮聚反應進一步發(fā)展，自由基的縮聚使芳香碳網(wǎng)不斷增大，碳網(wǎng)的排列也趨于規(guī)則化。半焦 的體積發(fā)生收縮，由于半焦組成的不均勻性，體積收縮也是不均勻的，造成半焦內(nèi)部產(chǎn)生應 力當應力大于半焦的強度時就產(chǎn)生了裂紋。溫度繼續(xù)升高到1050°C，半焦的裂解和縮聚反 應趨緩，析出的氣體量減少，半焦形成了具有一定塊度和強度的銀灰色的并且有金屬光澤 的焦炭。
[0102] 本發(fā)明根據(jù)炭化室內(nèi)煤料干餾各階段需熱量的不同，實行分段合理供熱的焦爐加 熱調(diào)節(jié)技術(shù)，該方法可以極大的減少熱量的消耗，程序加熱可節(jié)省煉焦熱耗6?10%，減少 工業(yè)生產(chǎn)的成本，同時爐頂空間溫度約降低20°C ;炭化室頂沉積炭減少，保護了設(shè)備。
[0103] 本發(fā)明制備的焦炭的物理、化學性能按照中國鑄造焦質(zhì)量標準（GB8729-88)、冶金 焦炭質(zhì)量標準（GB/T1996-2003)的方法測定，測定結(jié)果如表1所示。
[0104] 實施例2
[0105] 1)原料粉碎處理
[0106] 將主焦煤、瘦煤、無煙煤、浙青和石油焦單獨粉碎，制成主焦煤粉、瘦煤粉、無煙煤 粉、浙青粉和石油焦粉，其中粉碎后的主焦煤粉的粒度為30目、瘦煤粉的粒度為50目、無煙 煤粉的粒度為50目、浙青粉的粒度為20目，石油焦粉的粒度為150目，粉碎后的原料粉末 分別存儲于相應的原料倉，備用。
[0107] 2)原料稱量與混合
[0108] 2A)按照如下重量配比稱量原料（X 10kg)
[0109] 主焦煤 6 痩煤 6 焦粉 〇 無煙煤 81 瀝青 10 石油焦 2。
[0110] 2B)將主焦煤粉、瘦煤、無煙煤粉、浙青粉和石油焦粉置于雙螺旋攪拌機中攪拌，混 合均勻，制得混合原料粉，其中攪拌速率為50r/min。
[0111] 3)加熱處理
[0112] 將混合原料粉置于混合機內(nèi)，通入蒸汽，在攪拌狀態(tài)下對原料進行加熱處理，浙青 軟化將主焦煤粉、瘦煤粉、無煙煤粉、石油焦粉、細焦粉粘結(jié)，制得配合煤混合物，其中通入 混合室內(nèi)的蒸汽的溫度為180°C，蒸汽相對壓力為6kg/cm 2,蒸汽的流量為3t/h，加熱處理時 間為15min，攪拌速率為50rpm。
[0113] 4)壓鑄處理
[0114] 將配合煤混合物置于SK650-6D型焦液壓機（洛陽賽科思機械自動化設(shè)備有限 公司，SK650-6D型焦液壓機）中，進行壓鑄處理，制成密度為1.39g/cm 3的型煤，然后室溫 (15-25°C )下放置lh，去除混合原料粉中的水蒸氣和部分揮發(fā)份，其中，壓鑄處理的相對壓 力為25MPa，型煤直徑為130±2min。
[0115] 5)炭化處理
[0116] 將型煤放置于焦煤爐（斜底式機焦煤爐）內(nèi)，關(guān)閉爐門，開啟焦煤爐的加熱系統(tǒng)， 對爐內(nèi)型煤進行加熱升溫處理：
[0117] 5-1)炭化處理第一階段
[0118] 對焦爐內(nèi)的型煤以9°C /h的加熱速率進行快速加熱，升溫至350°C，并在溫度為 350°C的條件下保持8h，型煤在第一階段進行干燥、脫氣處理，生成干煤；
[0119] 5-2)炭化處理第二階段
[0120] 對干煤繼續(xù)加熱，以4°C /h的加熱速率進行均衡加熱，升溫至400°C，并在溫度為 400°C的條件下保持6h，炭化室內(nèi)溫度趨于平衡，型煤發(fā)生分解，生成和排出大量的煤氣和 焦油蒸汽等化合物，使型煤軟化生成膠質(zhì)體，生成半焦；
[0121] 5-3)炭化第三階段
[0122] 對半焦繼續(xù)加熱，以2°C /h的加熱速率進行推焦加熱，升溫至550°C，并在溫度為 550°C的條件下保持8h，焦化室內(nèi)半焦發(fā)生裂解反應，析出以氫氣為主的氣體物質(zhì)，斜底式 機焦爐內(nèi)產(chǎn)生的焦油等揮發(fā)份燃燒產(chǎn)生熱量，使型煤繼續(xù)升溫，當半焦的裂解和縮聚反應 趨緩，析出的氣體量減少，半焦形成焦炭，然后將焦炭推出機焦煤爐。
[0123] 本發(fā)明制備的焦炭的物理、化學性能按照中國鑄造焦質(zhì)量標準（GB8729-88)、冶金 焦炭質(zhì)量標準（GB/T1996-2003)的方法測定，測定結(jié)果如表1所示。
[0124] 實施例3
[0125] 1)原料粉碎處理
[0126] 將主焦煤、瘦煤、無煙煤、焦粉、浙青和石油焦單獨粉碎，制成主焦煤粉、瘦煤粉、無 煙煤粉、細焦粉、浙青粉和石油焦粉，其中粉碎后的主焦煤粉的粒度為50目、瘦煤的粒度為 30目，無煙煤粉的粒度為70目、細焦粉的粒度為150目，浙青粉的粒度為40目，石油焦的粒 度為80目，粉碎后的原料粉末分別存儲于相應的原料倉，備用。
[0127] 2)原料稱量與混合
[0128] 2A)按照如下重量配比稱量原料（X 10kg)
[0129] 主焦煤 8 瘦煤 7 無煙煤 60 焦粉 8 瀝青 5 石油焦 8
[0130] 2B)將主焦煤粉、瘦煤粉、無煙煤粉、細焦粉、浙青粉、石油焦粉置于雙螺旋攪拌機 中攪拌，混合均勻，制得混合原料粉，其中攪拌速率為l〇〇r/min，。
[0131] 3)加熱處理
[0132] 將混合原料粉置于混合機內(nèi)，通入蒸汽，在攪拌狀態(tài)下對原料進行加熱處理，浙青 軟化將主焦煤粉、瘦煤粉、無煙煤粉、石油焦粉、細焦粉粘結(jié)，制得配合煤混合物，其中通入 混合室內(nèi)的蒸汽的溫度為220°C，蒸汽相對壓力為12kg/cm 2,蒸汽的流量為lt/h ;加熱處理 時間為lOmin，攬拌速率為lOOrpm。
[0133] 4)壓鑄處理
[0134] 將配合煤混合物置于SK650-6D型焦液壓機（洛陽賽科思機械自動化設(shè)備有限 公司，SK650-6D型焦液壓機）中，進行壓鑄處理，制成密度為1.39g/cm 3的型煤，然后室溫 (20-30°C )下放置0. 5h，去除混合原料粉中的水蒸氣和部分揮發(fā)份，其中，壓鑄處理的相對 壓力為30MPa，型煤直徑為125±2min。
[0135] 5)炭化處理
[0136] 將型煤放置于焦煤爐（斜底式機焦煤爐）內(nèi)，關(guān)閉爐門，開啟焦煤爐的加熱系統(tǒng)， 對爐內(nèi)型煤進行加熱升溫處理：
[0137] 5-1)炭化處理第一階段
[0138] 對焦爐內(nèi)的型煤以11°C /h的加熱速率進行快速加熱，升溫至400°C，并在溫度為 400°C的條件下保持6h，型煤在第一階段進行干燥、脫氣處理，生成干煤；
[0139] 5-2)炭化處理第二階段
[0140] 對干煤繼續(xù)加熱，以6°C /h的加熱速率進行均衡加熱，升溫至550°C，并在溫度為 550°C的條件下保持4h，生成半焦；
[0141] 5-3)炭化處理第三階段
[0142] 對半焦繼續(xù)加熱，以4°C /h的加熱速率進行推焦加熱，升溫至1050°C，并在溫度為 1050°C的條件下保持4h，當半焦的裂解和縮聚反應趨緩，析出的氣體量減少，半焦形成焦 炭，然后將焦炭推出機焦煤爐。
[0143] 本發(fā)明制備的焦炭的物理、化學性能按照中國鑄造焦質(zhì)量標準（GB8729-88)、冶金 焦炭質(zhì)量標準（GB/T1996-2003)的方法測定，測定結(jié)果如表1所示。
[0144] 實施例4
[0145] 除了步驟2)中按照如下重量配比稱量原料；
[0146] 主焦煤 10 瘦煤 4 無煙煤 65 焦粉 6 瀝青 7 石油焦 5。
[0147] 步驟4)中壓鑄成的型煤的直徑為135±2mm，室溫（10-25°C )下靜置lh ;步驟5) 中炭化處理第一階段保溫時間為7h，炭化處理第三階段的升溫溫度為1000°C之外，其余與 實施例1相同；
[0148] 本發(fā)明制備的焦炭的物理、化學性能按照中國鑄造焦質(zhì)量標準（GB8729-88)、冶金 焦炭質(zhì)量標準（GB/T1996-2003)的方法測定，測定結(jié)果如表1所示。
[0149] 實施例5
[0150] 除了步驟2)中按照如下重量配比稱量原料；
[0151] 主焦煤 10 瘦煤 6 無煙煤 69 焦粉 3 浙青 9 石油焦 4。
[0152] 步驟4)中壓鑄成的型煤的直徑為125±2mm ;步驟5)中炭化處理第一階段保溫時 間為7h之外，其余與實施例1相同；
[0153] 本發(fā)明制備的焦炭的物理、化學性能按照中國鑄造焦質(zhì)量標準（GB8729-88)、冶金 焦炭質(zhì)量標準（GB/T1996-2003)的方法測定，測定結(jié)果如表1所示。
[0154] 表1本發(fā)明制備型焦的理化特性測定結(jié)果
[0155]

【權(quán)利要求】
1. 一種焦炭的制備方法，其特征在于包括對原料主焦煤、瘦煤、無煙煤、焦粉、浙青和石 油焦進行干餾處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述原料的重量份配比為： 主焦煤 6-10 瘦煤 4-7 無煙煤 60-81 焦粉 0-8 浙青 5-10 石油焦 2_8。
3. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述原料的重量份配比為： 主焦煤 8-10 瘦煤 4-6 無煙煤 65-69 焦粉 3-6 浙青 7-9 石油焦 4-6。
4. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述原料的重量份配比為： 主焦煤 8 痩煤 5 無煙煤 68 焦粉 5 瀝青 9 石油焦 5。
5. -種焦炭的制備方法，其特征在于包括如下順序進行的步驟： 1) 按照如下重量份配比準備原料 主焦煤 6-10 瘦煤 4-7 無煙煤 60-81 焦粉 〇_8 瀝青 5-10 石油焦 2-8; 2) 壓鑄處理 將原料混合均勻后進行壓鑄處理，制得型煤； 3)炭化處理 對型煤加熱，進行干餾炭化處理，即得。
6. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟2)中所述壓鑄處理過程中的相對壓 力為 25_3〇MPa。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于步驟3)中所述炭化處理按照如下步 驟順序進行： 3-1)加熱使型煤以9-ll°C /min的升溫速率升溫至350-400°C，在溫度為350-400°C的 條件下保持6-8h ; 3-2)加熱升溫使型煤以4-6°C /min的升溫速率升溫至400-550°C，在溫度為 400-550°C的條件下保持4-6h ; 3-3)加熱升溫使型煤以2-4°C /min的升溫速率升溫至550-1050°C，在溫度為 550-1050°C的條件下保持4-8h。
8. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟1)中所述原料主焦煤的粒度為 30-50目、瘦煤粒度為30-50目、無煙煤的粒度為50-70目、焦粉粒度為80-150、浙青的粒度 為20-40目、石油焦粒度為80-150目。
9. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于還包括步驟1A)，向混合均勻的原料中通 入蒸汽，在攪拌狀態(tài)下加熱原料，對原料進行加熱處理，制得配合煤混合物，然后再進行所 述的壓鑄處理。
10. 如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所述蒸汽壓力為6-12kg/cm2 ;蒸汽溫度 為 180-220°C。
【文檔編號】C10B53/08GK104194816SQ201410448493
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】柴玉軍, 王青木, 田永杰 申請人:山東巨銘能源有限公司