煤炭循环经济多联产系统型煤型焦大学论文Word格式文档下载.docx

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中国也是世界焦炭生产大国，焦炭产量占世界焦炭总产量的36%左右，从1993年起产量一直居世界第一位。

中国是世界焦炭市场的主要供应商，焦炭出口量占世界焦炭出口贸易总量的50%以上。

但在炼焦煤生产中，焦煤和肥煤的比例不足，1/3焦煤和气煤过多，导致中国冶金焦的强度不高，多以2、3级焦为主。

我国1982年开始研制铸造焦，截至1990年底，铸造焦生产能力为105万吨，但年产量不足30万吨，远不能满足300万吨以上的需求量。

从国际和国内市场分析，国际市场每年需要数千万吨焦炭，1999年我国出口焦炭就达1300多万吨焦炭，随着传统炼焦方式所带来的环境压力增大，世界各国对焦炭的生产都采取了限制措施，而全球冶金工业的复苏，使焦炭的需求量大增，因此，型焦的国际和国内市场前景广阔。

近年来煤炭产量逐年增高，由2000年的9.99Mt到2001年的11.06Mt、2002年的13.93Mt，2003年达到16.08Mt，2005年达19.00Mt，2006年达22.00Mt。

炼焦煤产量也逐年增高，1999年产量4.99Mt，2000年4.74Mt，2001年和2002年分别为5.51Mt和6.80Mt，2003年为8.42Mt,其中焦煤仅1.63Mt，2004年为8.84Mt。

2005年主焦煤和肥煤缺口达2000万吨，预计2010年缺口达4000万吨左右。

1.2研究铸造型焦的科学意义

铸造型焦是冲天炉熔炼铸铁的一种燃料，以不粘结煤、粘结性煤、添加剂及粘结剂为原料，经粉碎、配料、混捏、成型、炭化后形成的产品。

该产品具有块度大、粒度均匀、强度高、气孔率较低、反应性适中、灰分低、硫分低等特性，是继冶金焦、铸造焦之后的新型化铁燃料。

铸造型焦的特点（与普通铸造焦比）：

●原料不同，铸造型焦是以不粘煤或弱粘煤为主要原料，扩大了炼焦煤资源，生产成本低。

•质量不同，铸造型焦具有低灰、低硫、高发热量的特点，质量稳定，具有较高的性价比。

•块度不同，铸造型焦块度大而均匀，可根据用户要求生产不同规格的型焦，冲天炉使用过程中的气流分布，可形成范围较大、温度较高的高温燃烧区，有利于铁水的过热，适合高等级铸件的生产。

•活性不同，铸造型焦具有较低的气孔率，反应活性适中，有利于冲天炉内氧化区、区的合理分布，提高冲天炉热效率。

•强度不同，型焦强度高，不易破碎，焦炭利用率高，普通铸造焦强度低，易破碎，入炉低，焦炭耗损率大。

•铸造型焦的块度均匀，单块重量基本一致，有利于铸造行业的机械化操作。

发展铸造型焦的意义：

•解决炼焦煤的储量不足：

铸造业对铸造焦的需求量的不断增长增加了对优质炼焦煤（低灰、低硫、强粘结性的煤）的依赖程度。

我国的炼焦煤中，气煤储量占54.7%，而肥煤、焦煤和瘦煤加起来的储量还不到炼焦煤储量的一半，且分布极不均匀，使一些地区的焦化厂炼制优质铸造焦存在一定困难。

铸造型焦采用的是目前储量大的无烟煤煤粉等，资源丰富，价格低廉。

•弥补炼焦煤的质量不足：

高硫（St>

2%）的炼焦煤占全国炼焦煤资源的20%以上，而且煤的可选性也差，洗精煤的灰分普遍在10%~11%左右，因此优质炼焦煤远不能满足钢铁工业发展的需要。

选用无烟煤粉作为原料不仅硫含量较低，而且灰分较低，含碳量高。

铸造型焦是冲天炉理想的第三代燃料——优势所在：

•型焦的块度均匀，对炉内燃烧气流分布、温度均匀分布十分有利，对提高铁水温度、降低元素烧损、保证炉况正常稳定起到决定性作用。

•型焦在运输、贮存及投炉过程中破损极少，提高了焦炭投炉率（型焦可达98%以上，铸造焦为90%左右，冶金焦为75%，土焦只有50%左右），这不仅降低了生产成本，且提高了燃料利用率。

•因每块型焦的大小和重量均匀，可使冲天炉机械化备料工作大大简化，原来的筛分工序可以不用，料仓及料斗的运行事故减少，甚至可以简化称量装置。

•冲天炉将向着大型化发展，要求铸造焦的块度也越大，型焦在生产上改变块度大小相对比较容易。

2．国外型焦技术介绍

2．1日本铸造型焦工艺

日本的型焦工艺主要有旭日法和铁研法，见表1，产品质量见表2。

表1规模、原料和工艺

项目

旭日法

铁研法

规模/万t/a

2.4

原料

无烟煤、石油焦、粘结煤、一般煤

焦粉、粘结煤

粘结剂

煤焦油沥青

成型方式

冲压

加入方式

水蒸气加热

尺寸（圆柱形）mm×

mm

Ф100×

100

Ф85×

90；

炭化方式

间歇式外热直立炉

内热式斜底炉

炭化温度/℃

1000~1050

950-1000

表2型焦质量

工艺

灰分,%

挥发分,%

硫分,%

散密度,g/cm3

真密度,g/cm3

气孔率,%

A1

6.05

5.10

0.63

1.28

1.84

30.4

A2

6.64

4.42

2．2波兰铸造型焦工艺

波兰型焦工艺使用高挥发分弱黏煤或不黏煤经脱挥发分后作原料，工艺分3段进行：

（1）煤在800℃以上温度下炭化，将得到的焦炭、半焦粉碎到<

3mm~4mm；

（2）得到的低温焦油经蒸馏后取得的重馏分作粘结剂；

（3）将焦粉和粘结剂混匀后成型，在200℃~300℃或更高的温度下，在隧道窑内用含氧气体进行氧热处理9h~12h，即得型焦。

型焦块度为140mm×

112mm×

75mm，M40为83%，M10为12%，Mad为2%，Vad为7%，Aad为8.5%、St,ad为0.7%。

2．3韩国铸造型焦工艺

韩国三千里石炭株式会社生产铸造型焦，以无烟煤、主焦煤、石油延迟焦及焦粉为原料，用中温煤焦油沥青作粘结剂，冲压成型。

产品规格为Ф115mm×

115mm，中心带孔，孔径19mm。

炭化方式为内热式斜底炉，生产一级或特级铸造型焦。

2．4法国铸造型焦工艺

HBNPC流程，该流程是1996年由法国北方巴森煤矿和加来巴斯煤矿联合发展起来的。

用85%~90%的低挥发分非粘结性煤、10%~15%粘结性煤和10%沥青粘结剂配成混合料，冷压成型后，在竖炉内经预热、焙烧和冷却，最后由炉底放出。

在用非粘结性煤或半焦加粘结剂制取型焦时，粘结剂起着结焦组分的作用，其性质以及处理工艺均对型焦产生很大影响。

因此对粘结剂有如下要求：

①具有一定粘度，能呈膜状，均匀覆盖在煤粒表面；

②对煤粒表面具有足够的润湿能力，并牢固地粘附在煤粒表面；

③粘结剂受热裂解时，能产生粘稠相，并与煤粒粘结或互溶，同时要求固化后的固体残留物较多并具有较高强度，以形成坚强的骨架。

3．国内型焦技术现状

中国是最早采用非炼焦煤进行炼焦技术尝试的国家之一，早在上个世纪50年代，我国就开始了热压型焦的研制与开发，到了70年代，产品已应用于小高炉炼铁，其冶炼技术经济指标已接近普通冶金焦水平。

但其后由于种种原因型焦研发进展极为缓慢。

后来，随着我国钢铁工业和机械工艺的发展，炼焦煤资源日趋紧张和价格不断上涨，迫使人们去研究非炼焦煤炼焦技术。

近年来为了解决优质炼焦煤的短缺以及铸造专用的需要，国内一些科研单位纷纷进行优质型焦的研究，多数处于实验室和工业示范阶段。

随着我国钢铁工业的迅猛发展，而优质炼焦煤又很缺乏，型焦的使用再次得到重视。

鞍山热能院于1984年建成一套低挥发分煤冷压型焦装置，北京煤化所、煤科总院唐山分院等单位都开始研究型焦生产技术，但多数处于实验室研究和工业性试验阶段。

上世纪90年代，我国热压型焦工艺发展迅速，先后在山西大同、宁夏石嘴山及内蒙古乌达建成了3座铸造型焦厂，均采用热压成型、竖式炉炭化工艺。

以乌达铸造型焦厂为例，该厂设计能力4万t/a，以无烟末煤和粘结煤为原料，用气体热载体加热混合料，进行热压成型，半成品进入竖式炭化炉干馏，炭化时间16h，生产铸造型焦的块度>

80mm，每块重450g～500g，产品质量达到国标规定的一级特级铸造焦水平。

热压型焦工艺的主要特定是可以充分利用煤本身的粘结性，而不用外加添加剂，但工艺复杂，需要保温，设备材质要求高。

冷压型焦工艺是把煤料按配比混合均匀后，进入热搅拌机中混捏，随即冲压成型，然后进入炭化炉内炭化。

冷压成型工艺相对简单，可在常温和低压下成型，工业生产易于实现。

4．1煤焦油粘结剂

煤焦油加入型焦用料中可润湿煤粒，通过机械作用和物理作用使型焦用料成为具有塑性的可成型物料，并使成型后的型煤具有一定冷强度。

型煤炭化时，煤焦油参与炭质骨架的形成。

在煤焦油中起主要粘结作用的是沥青中的沥青质，高温煤焦油的中温沥青产率较高，约为54%~56%，沥青质含量较多，故其粘结性高于中温煤焦油和低温煤焦油，但其成焦物质仍不足，配入煤中后，所得型煤后处理所需硬化时间较长，硬化时的初、终强度较低，型煤炭化后的型焦强度也较低。

所以高温煤焦油一股不单独用作粘结剂，而是按一定比例（约30%~50%）与煤焦油沥青配成软沥青后使用。

低温煤焦油的沥青产率低，约为35%~45%，沥青质一般<

10%，粘结性差，应先蒸馏以除去其中轻质馏分，留下重质馏分，再经氧化处理，制成类似沥青物后作为粘结剂使用。

中温煤焦油一般为发生炉焦油、直立炉焦油等。

中温煤焦油的组成和性质介于高温煤焦油与低温煤焦油之间，视干馏终温和煤气导出条件而异。

发生炉煤焦油由于导出较快，性质接近于低温煤焦油。

发生炉焦油的水分含量高（>

10%），密度大，游离碳含量高，软化点与软沥青相近。

型煤用料中配入10%~12%的发生炉焦油后，所得型煤的抗压强度接近1000N/个。

4．2煤焦油沥青粘结剂

煤焦油沥青对煤粉具有良好的浸润力和粘结力。

以煤焦油沥青为粘结剂的型煤冷却硬化后强度较高。

冷压型焦，特别是高炉、铸造型焦主要使用它作粘结剂。

型煤炭化时煤焦油沥青能够单独或与煤料中具有微弱粘结性的组分共炭化形成炭质骨架，所得型焦的机械强度比使用其他粘结剂时高。

煤焦油沥青灰分低、热值高、不溶于水，可提高型煤的耐水和燃烧等性能。

煤焦油沥青按其最终蒸馏温度的不同，分为低温、中温和高温3种。

低温煤焦油沥青又称为软沥青，按其软化点的不同又可分为一