无烟煤配入沥青制备型焦的试验研究_图文.docx

无烟煤配入沥青制备型焦的试验研究祝永强攀钢煤化工厂【摘要】 无烟煤是j种非粘结性煤，不能直接用来炼焦沥青、焦油、焦油渣 等焦化产品或废弃物可以作为牛产型焦的粘结剂木文论述了采用冷压成型工 艺，用无烟煤配入适量的沥青或焦油，进行制备型焦的试验，效果良好，型焦各 项指标基本达到国标规定的三级冶金焦要求关键词】无烟煤型焦试验0 前言无烟煤（英文名称anthracite），俗称白煤或红煤是煤化程度最大的煤， 粘结性很弱，属非炼焦煤无烟煤黑色坚硬，有金属光泽，固定碳含量高，挥 发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟，火焰呈青蓝色无烟 煤一般含碳量在90%以上，挥发分（可燃基）含量在10%以下，热值约8000-85 00千卡/公斤冲国无烟煤预测储量为4740亿吨，占全国煤炭总资源量的10%o 无烟煤块煤主要应用是化肥、陶瓷、制造锻造等行业，另外还被利用来生产型 焦、铸造焦、增碳剂、活性炭、电极糊等炭素材料冶金上无烟煤主要用于高 炉喷吹沥青（英文名称bitumen）主要分为煤沥青、石油沥青和天然沥青三种， 主要用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等煤沥青是炼焦的付产品， 即焦油蒸他后残留在蒸憾釜内的黑色物质。

煤沥青中主耍含有难挥发的葱、菲、 龙等由于这些成分的含量不同，煤沥青的性质也因而不同煤焦油（英文名称coal tar）是煤经高温干憾后回收得到的有特殊臭味的 黑色粘稠状液体焦油是多种环状化合物组成的混合物，通常分低温（450〜7 00C）干憾焦油与高温（1000〜1100C）干憾焦油两种，一般呈黑褐色，密度在 1.15〜1.19g/cm3之间焦油具有良好的粘结性能、防水性能煤焦油可用来 分憎出各种芳香炷、烷绘、酚类等，也可制取油毡、燃料和炭黑以非炼焦煤为主体的煤料，通过不同的工艺，挤压成型，制成有一定尺寸 和强度的成型煤，经炭化制成型焦，用以代替焦炭，是扩大炼焦煤源的一个重 要方法国内外很多文献都介绍了无烟煤添加煤沥青或煤焦油制造型焦的工艺 和方法由于各种原因，攀钢一直没有开展此方面的研究，为此，本文拟通过 最近开展的试验，探索无烟煤配入沥青制备型焦的可行性1 工艺介绍及选择1. 1 型焦工艺介绍因成型时煤料的状态不同，型焦工艺可分为热压和冷压型焦两种，前者煤 料在塑性状态下挤压成型，后者煤料在远低于塑性状态温度下成型冷压型焦又分为粘结剂成型和无粘结剂成型两种，无粘结剂者只靠压力成 型，多用于低变质程度的褐煤和泥煤。

变质程度较高的煤（如无烟煤），无粘 结剂成型比较困难，常采用加粘结剂成型，所用粘结剂多种多样由于粘结剂 的作用，成型压力可较低，工业上便于实现，但必须提供廉价优质的粘结剂热压成型比较复杂，因加热方式的不同分气体载热体和固体载热体两种类 型按燃料不同，又分单一煤种和配煤型焦两种一般热压型焦之煤料必需具 有一定的粘结性加入适合的粘结剂，可改善型焦的热性质，使型焦具有类似于焦炭的结构 和使用性能压制型煤时所使用的粘结剂有沥青、焦油渣、腐植酸钠、阳离子 淀粉、彭润土、硅酸钠、ZCM-1型水溶性絮凝剂等等；优厂 ;—\■ 丽化瓦处理图1 冷压型焦工艺流程图低挥发分煤或 半議 粘站性煤T I熾乐5•煤丄 型煤后处麵~v髙挥发分驸粘结性煤 或配合煤维温（400〜500C）热丿畑焦图2 热压型焦工艺流程图1.2 无烟煤制型焦的工艺选择通过比较分析，无烟煤型焦工艺我们选择釆用有粘结剂的冷压型煤工艺， 理由如下：（1） 我们的原料是无烟煤，无粘结性，不适合热压工艺，因为热压型焦的煤 料必须具有一定的粘结性；（2） 冷压型煤工艺简单，成型压力较低（基本上大于30Mpa即可），工业 上便于实现；（3） 沥青、焦油为我厂的产品及原料，使用其作为压制型煤时的粘结剂，来 源广泛；（4）大量文献资料显示，使用沥青、焦油作为型煤的粘结剂，效果较好；2 无烟煤制备型焦的试验2.1 试验目的以无烟煤为原料，经过破碎分级，配入一定比例的粘结剂（沥青及焦油）， 在一定压力下压制成型煤，然后经过一定时间的炭化处理，制得型焦。

2. 2 试验流程型焦试验的整个流程分为原料准备、分析检验、破碎分级、粘结剂配入混 捏、压制成型煤、型煤炭化、试验产品指标化检验等过程秤亡古齐叫1|五皮打卒分纟及|图3 型焦试验的流程图2. 3 试验参数确定（1）无烟煤原料粒度组成根据经验，增加原料煤的细度，其表面积的增加，使得粘结剂可以完全浸 润煤粒表面，同煤粒表面保持充分紧密地接触，同时煤粒理想平面的距离更近, 可以产生较大的范德华力，从而起到提高型焦强度的目的无烟煤通过制样，粒度全部小于3mm,部分经过再次破碎，分为粗细2 种备用，粗的为80目〜3mm,细的为W80目，试验时粗、细样品的加入比例 为 1 ： 1 O图4无烟煤原料制样后照片（2） 强度考虑到型焦今后使用的工况，型焦必须具有一定的强度，所以型煤成型后 及炭化后的型焦须经过落下试验（2M高处自由落体摔下无明显破碎），以检 验其大概的强度；（3） 成型模具及型煤大小成型模具采用厚壁钢管制作，尺寸为e 50mmX90mm,脱模工具采用圆 钢制作型煤尺寸为巾50mmX50mm；(4) 成型压力型煤成型压力的增加，型焦的冷强度随之增大；当成型压力V30MPa时, 型焦的质量较差；型焦压力在30MPa〜40MPa范围内时，质量较好。

最适合 的成型压力为30MPao根据压力=30MPa的需要，经推算，压力机的成型压力6吨为宜； 成型压力计算:成型模具的表面积=nR2=3.14X (50 / 2) =1962.5 mm2成型压力=6吨力/成型模具的上表面积=6X 103kgf/1962. 5mm=6 X10kgf/19. 625cm2=6000kgf/19. 625cm2^300 kgf/cm2^30MPa(5) 其它粘结剂比例必须适量，以便成型效果好及顺利脱模随着型煤中粘结剂加 入量的增加，型焦的强度随之增大当粘结剂加入量＜10%时，型煤强度不能 满足生产工艺的要求；经过试验摸索，粘结剂比例在15%〜20%为宜；混捏 机混料时温度应控制在100C〜130C左右，并经30min左右混捏，才能使得 粘结剂颗粒与煤料颗粒之间充分混合并粘连；试验测试指标：无烟煤、粘结剂 的工业分析、全硫；试验焦炭产品的工业分析、全硫、四分之一转鼓强度M10 和M40、反应性和反应后强度2. 4 试验设备试验的主要设备有：对辗破碎机、锤式粉碎机、立式混捏机、电炉、模具、万能试验压力机、高温炉、1/4米库姆转鼓，以及200Kg小焦炉等混捏机压力机①50mmX50mm型煤成型模具 高温炉2.5 试验采用先粉后配的工艺，小于3mm的无烟煤料与小于80目的无烟煤料按 照1的比例，放入混捏锅，混合均匀，按照比例配入粘接剂。

在不低于100C 的温度下，煤与粘接剂充分混合，混捏时间不少于30分钟取出热煤样，在 温度不低于40C时放入成型模具，用压力机成型，成型压力为6t,成型及脱模顺利，成型后样品外观耍求完整，无边角破损现象在密闭的高温炉（终温 980C）或小焦炉炭化室（终温1210C）内进行炭化1） 由于成型效果差，脱模困难，脱模后边角及顶底部破损严重，型煤 强度低2M高落下易破碎等原因，淘汰了以下一些配比：无烟煤+13%沥青； 无烟煤+10%沥青；10%沥青+3%焦油+3%水玻璃；（2） 经过试验的摸索，决定开展以下配比的型煤压制及型焦试验试验编号样品号配比炭化温度炭化时间熄焦方式—・1号无烟煤+16%昆煤所粘结剂980 C6 hr隔绝空气干熄二2号无烟煤+16%沥青980 C6 hr隔绝空气干熄三3号无烟煤+10%沥青+5%焦油1210 C10 hr未隔绝空气水熄四4号无烟煤+15%沥青+3%焦汕1210 910 hr未隔绝空气水熄2. 6 试验结果（1）炭化后，1号样品外观完整，每个样品均无裂纹产生，有一定的金 属光泽注：以下依次为型煤及型焦的照片）（2）炭化后，2号样品外观与型煤阶段相比较基本无变化，每个样品均 无裂纹产生，有一定的金属光泽。

3） 3号样品成型后样品外观完整率达90%,部分型煤有边角破损现象 炭化在煤化工厂小焦炉进行，型焦整体外观良好，约60%样品不同程度出现裂 纹，个别样品裂纹较深化在煤化工厂小焦炉进行，型焦整体外观良好，约60%样品不同程度出现裂纹, 部分样品裂纹较深3 数据分析与讨论3. 1 原料的指标(1)无烟煤原料产地宜宾，本次试验取的是无烟煤原煤，具体指标如下:样品“爲％人％Vdaf %FCad %St. ad%原料煤2. 5813.457. 9279. 700. 98(2)沥青采用煤化工厂生产的高温沥青，具体指标如下:软化点C甲苯不溶物％水分％灰分％挥发分％96.312. 532.900. 2070. 03(3)煤焦油采用的是昆钢的煤焦油，由于使用比例较小(3%左右)，所 以未分析其指标情况3.2 型煤产品型煤产品外观较好，有金属光泽，2M高落下试验强度满足要求3. 3 型焦产品及指标样品名称1号样品，%2号样品，%3号样品，%4号样品，%三级冶金焦指标％Md1.481.214. 033.4312Ad13. 9913. 4613. 8413. 6015Vd1.061.221.331.891.8St0. 580. 670. 720. 621.00M2 59285. 182.686.283MIO8.014.911.89.610.5CRI45.049.945.445. 335 (二级)CSR31.42425.627.950 (二级)全气孔率55. 354.449.050. 0(1) 几个样品的各项指标均基木达到三级冶金焦的标准；(2) 1、2号样品较3、4号样品水分低，是因为干熄而造成的；(3) 灰分是煤固有的，加工为型焦后变化不大；(4) 全硫含量的略有差异，估计与配入的粘接剂或取样有关；(5) 抗碎强度及耐磨性指标1号样品较好，其余样品有些细小差距，与配 入的粘接剂有一定关系，但都基木达标；(6) 反应后强度和反应性较低的原因是其成焦机理与传统炼焦机理不同；(7) 气孔率指标基本稳定在50%的范围，这主要是炭化工艺决定，1、2号 样品与3、4号样品的差异主要是由于炭化工艺上不同。

4 结论(1) 在无烟煤中配入一定比例的粘接剂(如沥青、煤焦油)，通过冷压成 型可制得型煤，型煤炭化后可以得到满足三级冶金焦标准的型焦；(2) 制备型焦的主要影响因素有成型压力、配煤比及粉煤粒度等；(3) 随着型煤中粘结剂加入量的增加，型焦的强度随之增大型煤粘结剂 的比例在15%〜20为宜；(4) 增加原料煤的细度，可以提高型焦的强度5) 粘接剂可以选择配入沥青及煤焦油，又探索了 3、4号配方的可行性;(6) 从试验结果來看，选用的几个配方从型煤到型焦均可行，为下。