專利名稱：氣化、干餾、碳化綜合系統性焦化法的制作方法
技術領域：
本發明涉及煤的焦化領域，特別是針對肥煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤的焦 化方法及焦化產品的型焦化。
背景技術：
現有焦化技術即自然焦化法，所用原料煤的主體選擇焦煤，焦煤由于其自然特性，具有 較高的粘結性能，在高溫條件下，煤粒與煤粒相互粘結成團，待煤中揮發份受熱溢出后，就 自然形成了無定型焦炭產品，這個焦化過程稱為碳化過程。通常，靠原料焦煤本身自然固有 的粘結特性實施將其焦化的現有焦化技術稱為"自然焦化法"。評價煤的粘結性大小，使用"粘結指數G"來表示，沒有粘結性就稱其粘結指數Gi，使 用現有的自然焦化技術無法將大量的粘結指數很低的、除焦煤之外的煤焦化。我國煤炭資源儲量很大，特別是肥煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤，近些年來 新發現儲量也很多，煤種也很齊全，但是焦煤儲量不多，分布不均，不能滿足需求。從而焦 炭、特別是高質量的焦炭對焦煤供不應求，在國際市場上尤為突出。現有自然焦化技術使用原料為焦煤，原料單一、供應緊張、資源不足，甚感原料來源不 夠廣泛，可謂其不足之一；產品為無定型焦炭，不能直接入爐使用，尚須破碎篩選又產生焦 屑，導致其利用率降低，使用起來也不方便，可謂其不足之二。據查證，陜北神木長焰煤，儲量很大，煤質很好，灰份、硫份都極少，曾在一時期內被 國內數家專業單位采樣研究實驗，使用方法都是現有自然焦化技術方法，設想將此煤焦化， 結果全都失敗，無一家成功，最后給予結論"此煤不能煉焦"。發明內容為解決現有自然焦化技術在焦煤供應緊張，價格貴，原料來源不夠廣泛和其產品無定型， 使用前要破選，利用率低不方便的問題而發明出兩步焦化法，其目的是實現肥煤、氣煤、不 粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤都能煉焦，而生產有定型的型焦產品。本發明的目的通過氣化、干餾、碳化綜合系統性兩歩焦化法來實現，其特征在于，對肥 煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤之一煉焦時，首先對煤做中溫干餾成半焦，再用物 理手段壓成型煤加入煉焦爐內進行高溫碳化成型焦，從原料煤轉化成焦炭的過程是兩歩完成 的，這稱為"兩歩法焦化"，簡稱"兩歩法"；兩歩法的歩驟如下(1) 無氧中溫干餾溫度為750°C±50X:,時間為3小時，得到半焦；(2) 如果選擇上述煤種中的低灰高揮發的煤種時，則將半焦、粘結劑以及增碳劑破碎篩選到粒度1.5毫米以下，按半焦35-55%、增碳劑15-25%、粘結劑15-25%、焦油10-20 %充分均勻混合；如果選擇上述煤種中的非低灰高揮發的煤種時，則將半焦、粘結劑 破碎篩選到粒度1.5毫米以下，按半焦55-75%、粘結劑15-25%、焦油10_20%充分 均勻混合；(3) 常溫下壓力成型，壓力P^30MPa士10MPa成型，根據使用要求可作任何形狀；(4) 將成型的型煤加入煉焦爐中，在無氧高溫碳化溫度為950'C到1050'C下碳化4小時，碳 化成型焦產品。該方法采用外加粘結劑于其他多種粘結性不夠而無法焦化的半焦，達到肥煤、氣煤、不 粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤都可焦化的目的，這樣可以焦化的煤種一下放寬了很多，產品焦 炭也從無定形到各種最佳形狀的型焦焦炭。由于該技術涵蓋了所有煤熱加工技術，在取名上難以用簡單中文所概括而直接使用了氣 化、干餾、碳化的英文字首GASIFICATION CARBONIZATION CHAR描繪為GCC焦化法。使用GCC技術可以做到肥煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤非煉焦煤種都可焦化 成焦炭的目的，又可以產出各種形狀的型焦產品，實施后其效果是顯著的。使用兩歩焦化法中，將肥煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤在無氧中溫750'C土50 匸干餾，時間為3個小時，得到半焦。把型煤在無氧高溫1000土5(TC條件下炭化，經過4小 時碳化，得到產品型焦。這種兩步法在干餾時間和碳化時間上比現有的其他焦化方法更短， 節約了能源，減小了對環境的污染，也節約了成本。在社會效益方面彌補了國家煤炭資源中焦煤不足，品種不均與使用不協調問題以及提 高生產高品質焦炭的途徑。在經濟效益方面可用肥煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤，近地煤源，成本低， 高品牌焦炭的定i型焦，煤的利用率提高了，使用方便了，未來經濟效益將是非常可觀的。
具體實施方式
粘結劑的選擇煤中焦化物質，體現為煤的粘結性能，是煤焦化基礎物質，它可以是天 然的或人工研制的，有機物或無機物，目前國內外已有百種之多，粘結劑的親和力大小、高 溫性能好壞、來源廣不廣、容不容易取得、使用上方便不方便、價格高低、有無污染等等是研制與提取的主要方面。GCC兩步焦化法中使用的粘結劑通常為無機的煤基粘結劑，其粘結 指數在90以上，灰分9% (重量)以下，硫份0.43% (重量)以下。其組成由肥煤、焦煤、 煤瀝青、石油瀝青的至少一種，以及高溫煤焦油或高溫煤焦油的混合物選配而成。例如可以是焦煤和高溫煤焦油達到粘結指數在90以上，灰分9% (重量)以下，硫份0.43% (重量) 以下的混合物。焦化工藝特點把肥煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤，經過無氧中溫750'C干餾 成半焦后，再用物理手段處理，完成煤到焦炭過程，這稱之為"兩歩法"。實施步驟將原料煤干餾后破碎篩選至1.5毫米以下，加入適量粘結劑與焦油，混合均 勻，常溫冷壓成型煤，再將型煤加到焦爐內高溫炭化而成型焦。增碳劑選用石油焦，型焦為卵型102X56毫米(可作任意形狀)。原料煤與粘結劑中符號， V%-揮發物，AX-灰分，都為重量百分比。G-粘結指數。本發明中所有的百分比均為重量百 分比。 實施例1(1) 將不粘煤在無氧、干餾溫度為750'C士50'C條件下中溫3小時，得到不粘煤的半焦。(2) 將不粘煤的半焦及粘結劑破碎篩選到顆粒為1.5毫米以下。所用的粘結劑粘結指數G 》90，灰分《9%,硫《0.42% (重量)。粘結劑是由肥煤、焦煤、煤瀝青、石油瀝青 的至少一種，以及高溫煤焦油或高溫煤焦油的混合物選配而成。(3) 將不粘煤的半焦、粘結劑、焦油按不粘煤半焦55-75%、粘結劑15-25%、焦油10-20 %充分均勻混合。(4) 在常溫下，壓力為P-30MPa士10MPa成型。(5) 在無氧高溫1000士50'C條件下碳化，經過4個小時碳化，得到產品一級冶金焦。 實施例2將長焰煤干餾成半焦，按照半焦55-75%、粘結劑15-25%、焦油10-20%比例破碎，充 分均勻混合，常溫下加壓成型，碳化成一級冶金焦。其他同實施例l。 實施例3將肥煤干餾成半焦，按照半焦55-75%、粘結劑15-25%、焦油10-20%比例破碎，充分 均勻混合，常溫下加壓成型，碳化成一級冶金焦。其他同實施例1。 實施例4將氣煤干餾成半焦，按照半焦55-75%、粘結劑15-25%、焦油10-20%比例破碎，充分 均勻混合，常溫下加壓成型，碳化成一級冶金焦。其他同實施例1。 實施例5將褐煤干餾成半焦，按照半焦55-75%、粘結劑15-25%、焦油10-20%比例破碎，充分 均勻混合，常溫下加壓成型，碳化成一級冶金焦。其他同實施例l。 實施例6將泥煤干餾成半焦，按照半焦55-75%、粘結劑15-25%、焦油10-20%比例破碎，充分 均勻混合，常溫下加壓成型，碳化成一級冶金焦。其他同實施例1。 實施例7實施例7為以不粘煤為例生產一級冶金焦的一種最優實施例。(1) 將不粘煤(動力煤)在無氧、干餾溫度為750'C士50'C條件下干餾3小時，得到不粘煤 的半焦。(2) 將不粘煤的半焦及粘結劑破碎篩選到顆粒為1.5毫米以下。所用的粘結劑粘結指數G》 90，灰分《9%，硫《0.42% (重量)，粘結劑是由肥煤、焦煤、煤瀝青、石油瀝青的至 少一種、以及高溫煤焦油或髙溫煤焦油的混合物選配而成。(3) 將不粘煤的半焦、粘結劑、焦油按約68%、 22%、 10%比例充分均勻混合。即不粘煤 半焦938kg、粘結劑312kg、焦油140kg充分均勻混合。(4) 在常溫下，壓力為P-30MPa士10MPa成型。(5) 在無氧高溫1000士50'C條件下碳化，經過4個小時碳化，得到產品1000kg的一級冶金 焦。實施例8對于肥煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤中任一具有低灰高揮發的煤種，加入增 碳劑，減小焦炭中的灰份，碳化出特級鑄造焦。以低灰高揮發的長焰煤為例。(1) 將低灰高揮發長焰煤在無氧、干餾溫度為750T士50X:條件下中溫3小時，得到長焰煤 的半焦。(2) 將長焰煤的半焦、增碳劑石油焦及粘結劑破碎篩選到顆粒為1.5毫米以下。所用的粘結 劑粘結指數G》90，灰分《9%，硫《0.42% (重量)。粘結劑是由肥煤、焦煤、煤瀝青、 石油瀝青的至少一種、以及高溫煤焦油或高溫煤焦油的混合物選配而成。(3) 將長焰煤的半焦、粘結劑、高溫煤焦油按不粘煤半焦35-55%、增碳劑15-25%、粘結 劑15-25%、焦油10-20%充分均勻混合。(4) 在常溫下，壓力為P-30MPa士10MPa成型。(5) 在無氧高溫1000士50'C條件下碳化，經過4個小時碳化，得到產品特級鑄造焦。 上述除了長焰煤以外的具有低灰高揮發的煤種按照上述步驟同樣可以得到特級鑄造焦。實施例9對于實施例8所述的低灰高揮發的煤種，實施例9是以長焰煤為例的一種生產特級鑄造 焦的最優實施例。(1)將低灰高揮發灰份為9%、粘結指數為2的長焰煤在無氧、干餾溫度為750'C士50'C條件下干餾3小時，得到長焰煤的半焦。(2) 將長焰煤的半焦、增碳劑石油焦及粘結劑破碎篩選到顆粒為1.5毫米以下。所用的粘結 劑粘結指數G^90，灰分《9%,硫《0.42% (重量)，粘結劑是由肥煤、焦煤、煤瀝青、 石油瀝青的至少一種、以及高溫煤焦油或高溫煤焦油的混合物選配而成。(3) 將長焰煤的半焦、增碳劑石油焦、粘結劑、焦油按50%、 18%、 22%、 10%比例充分 均勻混合。即長焰煤半焦688kg、增碳劑石油焦250kg、粘結劑312kg、焦油140kg充 分均勻混合。(4) 在常溫下，壓力為P-30MPa土10MPa成型。(5) 在無氧高溫1000土50'C條件下碳化，經過4個小時碳化，得到產品1000kg的特級鑄造 焦。
權利要求
1、氣化、干餾、碳化綜合系統性兩步焦化法，其特征在于對肥煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤之一煉焦時，首先對原料煤做中溫干餾成半焦，再通過破碎篩選粒度大小、混合均勻度、粘結劑配量壓力成型，然后加入煉焦爐內進行高溫碳化成型焦，從原料煤轉化成焦炭的過程是兩步完成的，這稱為“兩步法焦化”，簡稱“兩步法”(1)無氧中溫干餾溫度為750℃±50℃，時間為3小時，得到半焦；(2)如果選擇上述煤種中的低灰高揮發的煤種時，則將半焦、粘結劑以及增碳劑破碎篩選到粒度1.5毫米以下，按半焦35-55％、增碳劑15-25％、粘結劑15-25％、焦油10-20％充分均勻混合；如果選擇上述煤種中的非低灰高揮發的煤種時，則將半焦、粘結劑破碎篩選到粒度1.5毫米以下，按半焦55-75％、粘結劑15-25％、焦油10-20％充分均勻混合；(3)常溫下壓力成型，壓力P＝30MPa±10MPa成型，根據使用要求可作任何形狀；(4)將成型的型煤加入煉焦爐中，在無氧高溫碳化溫度為950℃到1050℃下碳化4小時，碳化成型焦產品。
2、 如權利要求1所述的兩步焦化法，其特征在于，對于所述的低灰髙揮發的煤種加入增 碳劑石油焦，碳化成特級鑄造焦；對于所述的非低灰髙揮發的煤種不加增碳劑，碳化成一級 冶金焦。
3、 如權利要求1所述的兩歩焦化法，其特征在于，所述粘結劑的粘結指數G>90，灰分 《9% (重量)，硫《0.42% (重量)，所用粘結劑原料為肥煤、焦煤、煤瀝青、石油瀝青的至 少一種，以及高溫煤焦油或髙溫煤焦油的混合物選配而成。
全文摘要
一種對肥煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤采用兩步法生產型焦的焦化方法。兩步法為原料煤需中溫熱處理成半焦后再入煉焦爐焦化成焦，這稱為氣化、干餾、碳化綜合系統性焦化法，使用這種兩步焦化法，就可實現對肥煤、氣煤、不粘煤、長焰煤、褐煤、泥煤都可煉焦的目的。原料煤經破選成至1.5毫米以下粒度，加入適當無機粘結劑及焦油混合、冷壓成型，再高溫碳化成型焦產品。由于上述非焦煤可以煉焦，使得焦煤短缺問題得以解決，產生較大社會效益，又可以用本地、近地煤煉焦，成本低又產生了可觀的經濟效益。這種GCC兩步焦化法的出現豐富了整個煉焦技術，擴大了這個領域的發展。
文檔編號C10B57/00GK101250418SQ20081008894
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月8日 優先權日2008年4月8日
發明者葛立奎 申請人:環焦未來(北京)科技有限公司