專利名稱：一種低碳高氫類煤粉改性劑和使用該煤粉改性劑的配煤煉焦方法
一種低碳高氫類煤粉改性劑和使用該煤粉改性劑的配煤煉焦方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于煤炭加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低碳高氫類煤粉改性劑和配煤煉焦方法。
背景技術(shù)：
隨著我國鋼鐵行業(yè)快速發(fā)展，國產(chǎn)煉焦煤已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足冶金行業(yè)發(fā)展的需求， 焦炭質(zhì)量要求越來越高與煤質(zhì)越來越差的矛盾日益突出，進(jìn)口高價煤僅能解決短期困局， 開發(fā)非煉焦煤煉焦是拓展煉焦煤資源的重要途徑之一。在我國的煤炭資源中，變質(zhì)程度較低的低碳高氫類長焰煤、不黏煤和弱黏煤，儲量豐富、分布地域廣、價格便宜，但由于其變質(zhì)程度較低、含氧官能團(tuán)多、氫鍵締合強(qiáng)度高、黏結(jié)性能差，結(jié)焦膨脹性高等問題而沒有被用于煉焦。通過對低碳高氫類煤粉改性，使其達(dá)到煉焦煤的性質(zhì)，替代或部分替代煉焦煤煉焦，對降低煉焦成本、擴(kuò)大煉焦用煤資源有重要意義。同時，以氫代碳，低碳煉焦對發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、減少二氧化碳排放量貢獻(xiàn)重大，符合國家長期發(fā)展戰(zhàn)略。
中國專利文獻(xiàn)CN10226051A于2011年11月30日公開了 “一種添加長焰煤的焦炭及煉焦方法”，該焦炭由以下質(zhì)量百分比的配煤混合煉焦而成1/3焦煤12-18%、氣煤 22-25%、肥煤20-24%、焦煤28_32%、長焰煤5. 1_7%、瘦煤2_6% ;該煉焦方法包括以下步驟(I)破碎長焰煤，粒徑3mm以下的長焰煤占總質(zhì)量的85-100%，(2)把所得的長焰煤煤粉通過加熱脫除揮發(fā)分，脫除的揮發(fā)分占長焰煤總質(zhì)量的25-35%，(3)處理后的長焰煤與其他煤按上述配煤，然后進(jìn)入頂裝焦?fàn)t煉焦，(4)出焦后冷卻。該方法將長焰煤用量提高到7%，雖然比以前的煉焦技術(shù)有明顯進(jìn)步，但長焰煤的用量較低，不能從根本解決我國煉焦煤資源短缺的難題。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是增加低碳高氫類煤粉在煉焦配合煤中的質(zhì)量百分比，降低煉焦的成本。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種低碳高氫類煤粉改性劑，其組分及質(zhì)量百分比含量為60-85%的硼酸，1-20%的己二酸或十二烷二酸或丙氨酸或其中二者的混合物或三者的混合物；1_25%的丙酸鈣，1-20%的仲烷基磺酸鈉或硬脂酸鉀或硬脂酸乳酸鈣或其中二者的混合物或三者的混合物。
本發(fā)明還提供一種使用上述改性劑的配煤煉焦方法，包括以下步驟步驟1、低碳高氫類煤粉改性以煉焦配合煤質(zhì)量的0.1-10%。稱取上述低碳高氫類煤粉改性劑，以煉焦配合煤質(zhì)量的 1-55%稱取低碳高氫類煤粉，將前述的低碳高氫類煤粉改性劑和低碳高氫類煤粉放入 改性器內(nèi)，在改性器內(nèi)充分混合、反應(yīng)、改性；步驟2、配煤煉焦經(jīng)步驟I所得的改性煤按煉焦配合煤質(zhì)量的1-55%稱量，其余為煉焦煤，混合組成煉焦配合煤，煉焦配合煤經(jīng)破碎，混勻，裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝步驟煉焦。
上述步驟I中，低碳高氫類煤粉改性劑的粒徑< O. 5mm，低碳高氫類煤粉的粒徑要求破碎到< 3mm。
上述步驟I中，改性器內(nèi)的溫度控制在15°C _350°C，反應(yīng)時間控制在10分鐘以上。
上述步驟I中，改性器可采用市場出售的混料機(jī)，可配置自動加熱裝置。
上述低碳高氫類煤粉包括長煙煤、不黏煤、弱黏煤或其混合物；上述煉焦煤包括焦煤、肥煤、氣煤、瘦煤或其混合物。
本發(fā)明方法所煉出的焦炭，其冷態(tài)指標(biāo)抗碎強(qiáng)度(M40) ^ 76%、耐磨強(qiáng)度(MlO) (9% ;其熱態(tài)指標(biāo)反應(yīng)性(CRI) ( 35%、反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)彡55%，各項指標(biāo)均可達(dá)到國家冶金焦炭質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《GB/T1996-2003》、((GB/T4000-2008))的標(biāo)準(zhǔn)。
由于本發(fā)明利用改性劑將低碳高氫類煤粉改性，所得改性煤占煉焦配合煤的質(zhì)量比最高達(dá)50%以上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，低碳高氫類煤粉在煉焦配合煤中的質(zhì)量百分比明顯增大，大量節(jié)約煉焦煤資源，大幅度降低了煉焦成本。


本發(fā)明的

如下圖1為配合煤的G值與煤粉改性劑用量關(guān)系圖；圖2為配合煤的y值與煤粉改性劑量關(guān)系圖。
具體實施方式
本發(fā)明的構(gòu)思是按酸類物質(zhì)和分子活性劑組份以重量百分比配制煤粉改性劑； 將煤粉改性劑與低碳高氫類煤粉按一定比例稱重、裝入煤粉改性器內(nèi)充分混勻并改性，將改性煤與常規(guī)煉焦煤中的一種或多種按一定比例混勻，裝入常規(guī)頂裝焦?fàn)t或搗固焦?fàn)t按眾所周知的煉焦方法和工藝即可煉出優(yōu)質(zhì)焦炭。
長焰煤、不黏煤和弱黏煤等屬于無黏結(jié)性或弱黏結(jié)性的惰性成分、本身不會產(chǎn)生穩(wěn)定的膠質(zhì)體，結(jié)焦過程中顆粒表面吸附一部分焦煤熱解生成的液相產(chǎn)物，使塑性體內(nèi)液相量減少，配合煤的黏結(jié)性指數(shù)(G)下降，膠質(zhì)層厚度(y)下降。圖1表述了 配合煤的G 值與煤粉改性劑用量的關(guān)系；圖2表述了配合煤的y值與煤粉改性劑量的關(guān)系；由圖1、2 可知，直接在煉焦配煤中加入長焰煤和不黏煤后，配合煤的G值和y值下降。在加入煤粉改性劑對長焰煤、不黏煤和弱黏煤等改性后，由于煤粉改性劑具有供氫作用，中等溫度熱解時長焰煤芳香環(huán)上的側(cè)鏈和氧橋減少，對其分子進(jìn)行適量裁剪和重構(gòu)，增強(qiáng)其芳構(gòu)化程度，實現(xiàn)從長焰煤到煉焦煤結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)變，G值提高，即煤 的黏結(jié)性增加；煤粉改性劑本身具有黏結(jié)性，還與周圍其它煤作用，改變其鏈接結(jié)構(gòu)，使其基本結(jié)構(gòu)單元發(fā)生變化，芳香核發(fā)生裂解和稠化，促使生成低熔點的膠質(zhì)體液相，配合煤塑性體內(nèi)液相數(shù)量和質(zhì)量得到提高，煤粒之間結(jié)合程度增加，配合煤的膠質(zhì)層厚度I值增加。通過溫度場的不斷變化，膠質(zhì)體的流動度進(jìn)一步改善，使得膠質(zhì)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(jié)合在一起，對焦炭質(zhì)量有明顯改善。
以下實施例中，煤粉改性劑粒徑小于O. 5mm,煤粉粒徑小于3mm。
實施例1低碳高氫類煤粉改性劑的制備酸類物質(zhì)中選取硼酸O. 6kg、己二酸O. 02 kg ;表面活性劑物質(zhì)中選取丙酸韓O. 23kg、硬脂酸鉀O. 15kg,共計1. Okg原料,經(jīng)研磨、混合均勻； 低碳高氫類煤粉改性取上述改性劑O. 5 kg(占煉焦配合煤重量的O. 5%。)，長煙煤100 kg(占煉焦配合煤重量的10%)，放入帶自動加熱裝置的改性器內(nèi)充分混合、反應(yīng)、改性，改性器內(nèi)溫度控制在25°C，反應(yīng)時間15分鐘；配煤煉焦取上述改性煤100 kg (占煉焦配合煤重量的10%)，然后與500kg的焦煤、 400kg的1/3焦煤一起破碎、混合、裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝煉焦；所得焦炭的冷態(tài)指標(biāo)M40 83. 5%，MlO :6. 2 % ;焦炭的熱態(tài)指標(biāo)=CR1: 28. 5%，CSR 63. 9%。
實施例2低碳高氫類煤粉改性劑的制備酸類物質(zhì)中選取硼酸1. 2kg、十二烷二酸O.1 kg、丙氨酸占O.1 kg ;表面活性劑物質(zhì)中選取丙酸鈣O. 2kg、仲烷基磺酸鈉O. 2 kg，硬脂酸鉀O. 2 kg，共計2. Okg原料,裝入球磨機(jī)經(jīng)球磨、混合均勻；低碳高氫類煤粉改性取上述改性劑1. 5 kg(占煉焦配合煤重量的1. 5%。)，不黏煤150 kg(占煉焦配合煤重量的15%)，放入帶自動加熱裝置的改性器內(nèi)充分混合、反應(yīng)、改性，改性器內(nèi)溫度控制在85°C，反應(yīng)時間30分鐘；配煤煉焦取上述改性煤150 kg (占煉焦配合煤重量的15%)，再與焦煤300kg、肥煤 300kg、1/3焦煤250kg —起破碎、混合、裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝煉焦；所得焦炭的冷態(tài)指標(biāo)M40 :81. 3%，MlO :6. 5 % ;焦炭的熱態(tài)指標(biāo)CR1: 30. 6%, CSR:61. 7%。
實施例3低碳高氫類煤粉改性劑的制備酸類物質(zhì)中選取硼酸2. 8kg、己二酸O. 08 kg、十二烷二酸O. 12 kg、丙氨酸O. 2kg ;表面活性劑物質(zhì)中選取丙酸鈣O. 2kg、仲烷基磺酸鈉O. 12 kg, 硬脂酸鉀O. 16kg，硬脂酸乳酸鈣O. 32 kg，共計4. Okg原料，裝入混料機(jī)混合均勻；低碳高氫類煤粉改性取上述改性劑3. 5 kg (占煉焦配合煤重量的3. 5%。)，低碳高氫類弱黏煤250 kg (占煉焦配合煤重量的25%)，放入帶自動加熱裝置的改性器內(nèi)充分混合、 反應(yīng)、改性，改性器內(nèi)溫度控制在100°C，反應(yīng)時間35分鐘；配煤煉焦取上述改性煤250 kg(占煉焦配合煤重量的25%)，再與300kg的焦煤、200kg 的肥煤、200kg的1/3焦煤和50kg的瘦煤一起破碎、混合、裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝煉焦；所得焦炭的冷態(tài)指標(biāo)M40 :78. 5%，MlO :7. 5 % ;焦炭的熱態(tài)指標(biāo)CR1: 32.0%， CSR:60. 0%。
實施例4低碳高氫類煤粉改性劑 的制備酸類物質(zhì)中選取硼酸3. 75kg、己二酸O.1 kg、十二烷二酸O. 15 kg、丙氨酸O. 25 kg ;表面活性劑物質(zhì)中選取丙酸鈣O. 25kg、仲烷基磺酸鈉O. 15 kg，硬脂酸鉀O. 2 kg,硬脂酸乳酸韓O. 15 kg,共計5. Okg原料,裝入混料機(jī)混合均勻；低碳高氫類煤粉改性取上述改性劑5 kg(占煉焦配合煤重量的5%。)，長煙煤150 kg、 不黏煤150 kg (共占煉焦配合煤重量的30%)，放入帶自動加熱裝置的改性器內(nèi)充分混合、 反應(yīng)、改性，改性器內(nèi)溫度控制在150°C，反應(yīng)時間45分鐘；配煤煉焦取上述改性煤300kg (占煉焦配合煤重量的30%)，再與250kg的焦煤、200kg 的肥煤、200kg的氣煤和50kg的瘦煤一起破碎、混合、搗固，裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝煉焦；所得焦炭的冷態(tài)指標(biāo)M40 :87. 7%，MlO :6. 9 % ;焦炭的熱態(tài)指標(biāo)CR1: 31.4%， CSR:61. 2%。
實施例5低碳高氫類煤粉改性劑的制備酸類物質(zhì)中選取硼酸8kg、己二酸O. 2 kg、十二烷二酸0.3 kg、丙氨酸O. 5 kg ;表面活性劑物質(zhì)中選取丙酸I丐O. 3kg、仲燒基磺酸鈉占O. 3 kg,硬脂酸鉀占O. 2 kg，硬脂酸乳酸鈣占O. 2 kg，共計10. Okg原料，裝入混料機(jī)混合均勻；低碳高氫類煤粉改性取上述改性劑10 kg (占煉焦配合煤重量的10%。)，400 kg的低碳高氫類煤，其中不黏煤200 kg、弱黏煤200 kg，放入帶自動加熱裝置的改性器內(nèi)充分混合、反應(yīng)、改性，改性器內(nèi)溫度控制在200°C，反應(yīng)時間50分鐘；配煤煉焦取上述改性煤400kg (占煉焦配合煤重量的40%)，再與200 kg的焦煤、200 kg的肥煤、150 kg的1/3焦煤和50kg的瘦煤一起破碎、混合、搗固，裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝煉焦；所得焦炭的冷態(tài)指標(biāo)M40 85. 9%，MlO :7. 1% ;焦炭的熱態(tài)指標(biāo)CR1: 32. 0%、反應(yīng)后強(qiáng)度 CSR:60. 5%ο
實施例6低碳高氫類煤粉改性劑的制備酸類物質(zhì)中選取硼酸6. 0kg、丙氨酸2. Okg ;表面活性劑物質(zhì)中選取丙酸韓O. 2kg,硬脂酸乳酸韓1. 8kg,共計10. Okg原料,裝入混料機(jī)混合均勻；低碳高氫類煤粉改性取上述改性劑10 kg(占煉焦配合煤重量的10%。)，550kg低碳高氫類煤粉，其中長煙煤占150kg，不黏煤200kg，弱黏煤200kg，放入帶自動加熱裝置的改性器內(nèi)充分混合、反應(yīng)、改性，改性器內(nèi)溫度控制在250°C，反應(yīng)時間60分鐘；配煤煉焦取上述改性煤550kg (占煉焦配合煤重量的55%)，然后與150kg的焦煤和 300kg的肥煤一起破碎、混合、搗固，裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝煉焦；煉出的焦炭的冷態(tài)指標(biāo)M40:84. 7 %，MlO :7.3 %;焦炭的熱態(tài)指標(biāo)34.2 %， CSR:56. 7%。
實施例7低碳高氫類煤粉改性劑的制備 選取硼酸6. 0kg、十二烷二酸1. 5kg，丙酸鈣2. 4kg，仲燒基磺酸鈉O.1kg,共計10. Okg原料,裝入混料機(jī)混合均勻；低碳高氫類煤粉改性取上述改性劑10 kg(占煉焦配合煤重量的10%。)，500kg低碳高氫類煤粉，其中長煙煤占100kg，不黏煤200kg，弱黏煤200kg，放入帶自動加熱裝置的改性器內(nèi)充分混合、反應(yīng)、改性，改性器內(nèi)溫度控制在300°C，反應(yīng)時間60分鐘；配煤煉焦取上述改性煤500kg (占煉焦配合煤重量的50%)，然后與200kg的焦煤和 300kg的肥煤一起破碎、混合、搗固，裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝煉焦；煉出的焦炭的冷態(tài)指標(biāo)M40 84. 5%，MlO :7. O % ;焦炭的熱態(tài)指標(biāo)33. O %， CSR:57. 8%。
實施例8低碳高氫類煤粉改性劑的制備酸類物質(zhì)中選取硼酸8. 5kg、己二酸O.1 kg、十二烷二酸O. 2 kg、丙氨酸O. 2 kg ;表面活性劑物質(zhì)中選取丙酸韓O. 4kg、仲燒基磺酸鈉O. 3 kg,硬脂酸鉀O. 2 kg，硬脂酸乳酸鈣O.1 kg，共計10. Okg原料裝入混料機(jī)混合均勻；低碳高氫類煤粉改性取上述改性劑10 kg (占煉焦配合煤重量的10%。)，550 kg的低碳高氫類煤，其中，長煙煤150kg、不黏煤200kg、弱黏煤200kg;放入帶自動加熱裝置的改性器內(nèi)充分混合、反應(yīng)、改性，改性器內(nèi)溫度控制在350°C，反應(yīng)時間60分鐘；配煤煉焦取上述改性煤550kg (占煉焦配 合煤重量的55%)，與450 kg的肥煤一起破碎、混合、搗固，裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝煉焦；所得焦炭的冷態(tài)指標(biāo)M40 :86. 2%，MlO :6. 3 % ;焦炭的熱態(tài)指標(biāo):CR1: 32.6%、反應(yīng)后強(qiáng)度 CSR: 58. 5%ο
權(quán)利要求
1.一種低碳高氫類煤粉改性劑，其組分及質(zhì)量百分比含量為60-85%的硼酸，1-20% 的己二酸或十二烷二酸或丙氨酸或其中二者的混合物或三者的混合物；1_25%的丙酸鈣， 1-20%的仲烷基磺酸鈉或硬脂酸鉀或硬脂酸乳酸鈣或其中二者的混合物或三者的混合物。
2.一種使用權(quán)利要求1所述煤粉改性劑的配煤煉焦方法，其特征是包括以下步驟步驟1、低碳高氫類煤粉改性以煉焦配合煤質(zhì)量的O. 1_10%。稱取權(quán)利要求1所述的煤粉改性劑，以煉焦配合煤質(zhì)量的1-55%稱取低碳高氫類煤粉,將它們放入改性器內(nèi)，在改性器內(nèi)充分混合、反應(yīng)、改性；步驟2、配煤煉焦經(jīng)步驟I所得的改性煤按煉焦配合煤質(zhì)量的1-55%稱量，其余為煉焦煤，混合組成煉焦配合煤，煉焦配合煤經(jīng)破碎、混勻，裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝步驟煉焦。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配煤煉焦方法，其特征是步驟I中，所述的煤粉改性劑的粒徑彡O. 5 mm ;低碳高氫類煤粉的粒徑≤3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配煤煉焦方法，其特征是步驟I中，改性器內(nèi)的溫度為 15°C _350°C，反應(yīng)時間控制在10分鐘以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配煤煉焦方法，其特征是步驟I中，改性器為混料機(jī)，并配置自動加熱裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的配煤煉焦方法，其特征是所述的低碳高氫類煤粉為長煙煤、不黏煤或弱黏煤中的任何一種或多種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低碳高氫類煤粉改性劑和配煤煉焦方法。該改性劑組分及質(zhì)量百分比為60-85%的硼酸，1-20%的己二酸或十二烷二酸或丙氨酸或其中二者的混合物或三者的混合物；1-25%的丙酸鈣，1-20%的仲烷基磺酸鈉或硬脂酸鉀或硬脂酸乳酸鈣或其中二者的混合物或三者的混合物。該配煤煉焦方法包括以煉焦配合煤質(zhì)量的0.1-10‰稱取煤粉改性劑，1-55%稱取低碳高氫類煤粉，將它們放入改性器內(nèi)改性；然后將改性煤與45-99%的煉焦煤一起混勻裝入煉焦?fàn)t按常規(guī)生產(chǎn)工藝煉出優(yōu)質(zhì)焦炭。本發(fā)明優(yōu)點提高了低碳高氫類煤粉在煉焦配合煤中的質(zhì)量百分比，大幅降低了煉焦成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號C10B57/06GK103059888SQ20131002615
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者朱子宗 申請人:朱子宗