[发明专利]型焦制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及型焦，特别涉及一种型焦制备方法。

背景技术

型焦的优点在于可以通过配煤，扩大低成本弱粘煤甚至不粘煤（如无烟煤）的使用量，降低高价格的烟煤或沥青的使用量。但是非炼焦煤的加入后，降低了普通焦炭炼焦所需的粘结剂指数，往往生产的型焦品质差，特别是型焦的强度。因此，型焦质量能否达标主要是取决于其强度指标。对于型焦产品而言，强度越好，其性能越好。

现有的型焦生产配方和专利中，型焦的强度主要通过增加高粘结指数的烟煤和沥青含量来提升。这是因为弱粘煤甚至不粘煤（如无烟煤）与粘结剂（烟煤或沥青）之间和粘结剂（烟煤和沥青）与粘结剂之间在高温炭化过程中形成的碳链（网），能够作为型焦强度的支撑。高粘结指数的烟煤或沥青越多，形成的碳链（网）就越多，强度越好，从而形成的型焦强度就越好。

但是，通过我们的研究发现：对于型焦生产而言，仅仅通过提高粘结剂含量来提升型焦强度是不够的。型焦的强度不仅受形成的碳链（网）的数量和强度（即粘结剂的添加量）影响，同时也与弱粘煤甚至不粘煤（如无烟煤）的热稳定和粒度相关。粘结剂通过炭化过程形成的碳链（网）耐高温性能极好，可承受3000°C以上的温度不断链。但是作为主要原料，起着碳链（网）间填充结构的不粘煤如无烟煤粒子，由于内部结构单元不均一，热稳定性能差，即在1000°C以上的高温炭化作用下会发生破裂，因此无烟煤高温破裂的性能会极大的影响型焦产品的炭化强度。

通过研究发现，如3mm~2mm粒度的无烟煤经过1000°C炭化后，仅有46%(wt%)保持原料粒度，有52.5%(wt%)破裂为2mm~1mm，1.5%(wt%)破裂为<1mm的粒度。2mm~1mm粒度的无烟煤经过1000°C炭化后，有59.3%(wt%)保持原料粒度，有37.8%(wt%)破裂为1-0.5mm，2.9%(wt%)破裂为<0.5mm的粒度。

现有技术中不同粒度的无烟煤经过高温炭化后的粒度变化情况

无烟煤的上述受热破裂的性质会严重影响影响型焦炭化后的强度。如何降低无烟煤因受热破裂带来的型焦强度降低，是型焦行业生产的难点。

发明内容

本发明的发明目的在于针对上述不足，提供一种型焦制备方法，通过调整配煤组成，使原料热稳定性能提升，不易在高温炭化过程中破裂，型焦产品的强度得以改善。

本发明所述的型焦制备方法，是采用热压成型或冷压成型的方法使配煤成型，然后升温炭化，所述配煤中含有型焦粉，型焦粉重量占配煤总重量的5-40%。本发明所述配煤中，型焦粉以外的其它组分可参照现有技术的配煤方案，如先将无烟煤和焦粉按比例进行混合，而后混合物与烟煤或沥青按现有技术进行配比。

型焦在炭化炉中炭化时，由于入炉时存在的小颗粒，或炭化过程存在摩擦力和无烟煤原料在高温炭化过程中会发生破裂，会形成约占型焦产品重量10-20%（wt%）的型焦粉（又名焦粉）。这部分焦粉由于粒度小，无法作为型焦产品使用，普通情况只能作为低价的副产品外卖。但是，由于型焦粉已经经过了1000°C高温的炭化过程，由“生料”变为了“熟料”，即其内部结构已经发生了变化：具体包括粒度结构已经经历高温破裂破碎，破裂后的粒子内部变得更加均匀，同时结构变得更为致密，其热稳定性能已经大幅度提升，高温抗破裂性能非常好。如2.8mm~2mm和2mm~1mm的型焦粉再经过1000°C高温后仅有0.05%和0.02%的样品发生了破碎。本方法通过添加经过炭化后的耐高温性能好的型焦粉，可以替代一部分耐高温性能差的无烟煤，起到降低型焦内部粒子破裂的程度，提高型焦炭化强度的效果。既实现了焦粉了资源综合利用，提升了副产品价值，又提升了型焦的强度，提升了主产品的性能和价值。但是，焦粉不能无限增加，如果焦粉使用过多，特别是型焦粉掺入量大于40%后，由于焦粉挥发份含量极低，自身和与粘结剂之间在炭化过程中不会再形成炭膜，并且也难于在粘结剂之间形成化学键——碳链（网），反而会影响型煤的冷强度。本方案中，型焦粉添加量为配煤总重量的5-40%是合适的。

优选的，型焦粉的粒度小于3 mm。粒度小于3mm的型焦粉高温抗破裂性能较好。