CN106833707A - 用于制造铸造焦的配合煤和包括其的铸造焦及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造铸造焦的配合煤和包括其的铸造焦及其制造方法。用于制造铸造焦的配合煤按重量百分比计包括50％‑65％的肥煤、25％‑35％的贫煤和5％‑10％的石油焦，或者按重量百分比计包括50％‑65％的肥煤和焦煤、25％‑35％的贫煤和5％‑10％的石油焦，其中，焦煤的含量为肥煤的总重量的30％‑50％。根据本发明，利用肥煤、贫煤、石油焦为作为配合煤生产铸造焦成本下降较多，并使配合煤的灰分、硫分均达到了生产铸造焦的要求。另外，本发明的铸造焦气孔率低、块度大，完全达到国家铸造焦的质量标准要求。

Description

用于制造铸造焦的配合煤和包括其的铸造焦及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造铸造焦的配合煤和包括其的铸造焦及其制造方法，更具体地讲，涉及一种利用贫煤制造铸造焦及其方法。

背景技术

铸造焦是冲天炉熔铁的主要原料，用于熔化炉料，并使铁水过热，还起到支撑料柱，保证良好的透气性和供碳作用。在国外铸铁件生产熔炼中普遍采用铸造焦，铁液温度高于1500℃；而国内铸铁件生产中，熔炼时普遍使用大块冶金焦作为替代品，铸造焦应用比例不足，出炉铁液温度大多为1400℃左右，这严重影响了熔炼中铁水的质量，导致铸铁缺陷，铸件质量水平与国外相比有很大的差距。

优质铸造焦要求灰分低、硫分低、反应性低、气孔率低、冷热强度高及块度大且均匀。铸造焦最重要的性质之一是反应性，气孔率低也就是焦炭的比表面积小，焦炭的反应性也低。焦炭的反应性影响在冲天炉风口区域燃烧的速度和炉内的温度分布。另外，铸造焦另一重要的性质是铸造焦的块度和冷热强度，大块度和高强度的铸造焦可以提高焦炭燃烧效率和铁水温度，也有利于铁水脱硫和渗碳。

在生产铸造焦时，通常利用无烟煤作为原料来生产铸造焦，然而无烟煤硬度大，需要二次粉碎，消耗的电力多，对破碎机磨损大，价格相对高。因此，需要一种新的铸造焦。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于制造铸造焦的配合煤和包括其的铸造焦及其制造方法。

根据本发明的一方面，提供一种用于制造铸造焦的配合煤，所述配合煤按重量百分比计包括50％-65％的肥煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦，或者按重量百分比计包括50％-65％的肥煤和焦煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦，其中，焦煤的含量为肥煤的总重量的30％-50％。

根据本发明的示例性实施例，所述肥煤的技术指标如下：水分含量8％-14％、灰分7.5％-9.5％、硫分0.4％-0.62％、挥发分27％-32％、G值90-100、Y值23mm-31mm。所述贫煤的技术指标如下：灰分<12％、硫分<8％、挥发分10％-20％、G值≤5。所述石油焦的技术指标如下：水分含量0.5％-30％、灰分0.5％-8.5％、硫分0.2％-0.8％、挥发分0.5％-11％。

根据本发明的示例性实施例，以干基计，所述配合煤的技术指标如下：灰分<12％、硫分<0.6％、挥发分17-22％、水分含量9％-11％、G值50-70、Y值12mm-17mm。

根据本发明的示例性实施例，以干基计，粒径在3mm以下的配合煤占配合煤总量的90％以上。

根据本发明的另一方面，提供一种铸造焦，所述铸造焦由配合煤制成，其中，所述配合煤按重量百分比计包括50％-65％的肥煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦，或者按重量百分比计包括50％-65％的肥煤和焦煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦，其中，焦煤的含量为肥煤的总重量的30％-50％。

根据本发明的又一方面，提供一种制造铸造焦的方法，所述方法包括：按重量百分比将50％-65％的肥煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦或者按重量百分比计将50％-65％的肥煤和焦煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦混合，以得到配合煤，其中，焦煤的含量为肥煤的总重量的30％-50％；将配合煤制成煤饼；对煤饼进行结焦处理，以得到铸造焦。

根据本发明的示例性实施例，将配合煤制成堆比重在0.95t/m³以上的煤饼。

根据本发明的示例性实施例，结焦处理的步骤包括从10h至120h之间对煤饼从850℃阶段性升温至1020℃并在1020℃的温度下结焦处理直至结焦成熟。

根据本发明的示例性实施例，所述方法还包括：在对煤饼进行结焦处理之前，利用分隔层将煤饼分割为多个层。

根据本发明的示例性实施例，每个层的厚度为200mm-300mm。分隔层包括厚度为0.05mm-0.4mm的牛皮纸。

根据本发明，利用肥煤、贫煤、石油焦和/或焦煤为作为配合煤生产铸造焦成本下降较多，并使配合煤的灰分、硫分均达到了生产铸造焦的要求。另外，本发明的铸造焦气孔率低、块度大，完全达到国家铸造焦的质量标准要求。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例的描述，这些和/或其它方面将变得清楚和更容易理解，在附图中：

图1是根据本发明的示例性实施例的制造铸造焦的方法的流程图。

图2是根据本发明的示例性实施例的制造铸造焦的方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合示例性实施例，进一步详细描述本发明的原理，以使本发明的技术解决方案更加清晰。

根据本发明的用于制造铸造焦的配合煤按重量百分比计包括50％-65％的肥煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦，或者按重量百分比计包括50％-65％的肥煤和焦煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦，其中，焦煤的含量为肥煤的总重量的30％-50％。在优选的实施例中，根据本发明的用于制造铸造焦的配合煤按重量百分比计包括60％的肥煤、33％的贫煤和7％的石油焦，或者包括30％的肥煤、30％的焦煤、33％的贫煤和7％的石油焦，然而本发明不限于此。

肥煤是制造铸造焦的有效成分。在本发明示例性实施例中，肥煤的技术指标如下：水分含量8％-14％、灰分7.5％-9.5％、硫分0.4％-0.62％、挥发分27％-32％、G值90-100、Y值23mm-31mm。然而，本发明不限于此，可以使用任何适合的技术指标的肥煤。

根据本发明的配合煤，利用贫煤和/或焦煤生产用于制造铸造焦的配合煤可以降低生产成本。例如，可以使用技术指标如下的贫煤：灰分<12％、硫分<8％、挥发分10％-20％、G值≤5，然而，本发明不限于此，可以使用任何适合的技术指标的贫煤。

此外，将贫煤的含量控制在配合煤总量的25％-35％依然能够生产出符合要求的铸造焦。如果贫煤的含量低于配合煤总量的25％，则无法有效地降低生产成本；如果贫煤的含量高于配合煤总量的35％，则由于过多的贫煤在后续的炼焦时无法结成焦块而导致无法生产出符合要求的铸造焦。在本发明的示例性实施例中，贫煤的含量可以在26％-34％、28％-34％、29％-33％的范围内，或上述给出的数值限定的任意范围内，例如，25％-30％或33％。

石油焦在配合煤中主要起到瘦化剂的作用。在本发明的示例性实施例中，可以使用技术指标如下的石油焦：水分含量0.5％-30％、灰分0.5％-8.5％、硫分0.2％-0.8％、挥发分0.5％-11％，然而，本发明不限于此，可以使用任何适合的技术指标的石油焦。

在粘结性较强的肥煤中加入例如细粒的石油焦不仅能够降低配合煤的灰分、硫份、挥发分等使其符合要求，而且还能够减少铸造焦的裂纹和孔隙率，降低铸造焦的反应性，增加铸造焦的机械强度和反应后强度。此外，加入石油焦后配煤特性和结焦条件最明显的变化是降低了配煤的基氏最大流动度和减少了炉内压力，这是因为石油焦作为一种典型的配煤瘦化剂能使装炉煤在结焦过程的半焦收缩阶段挥发分析出速度减少，减轻了半焦收缩，降低了热应力，使焦饼裂纹减少。在结焦过程的粘结阶段，石油焦颗粒表面吸附相当一部分煤热解生成的液相产物，使塑性体内液相量减少，流动度和膨胀度降低，热解生成的气体容易从塑性体析出，残留的变形粒子容易相互聚集，再固化生成气孔率低，而气孔壁厚的半焦降低了焦炭的反应性，增加了焦炭的反应后强度，提高了焦炭的块度，满足铸造焦炭低灰、低硫、反应性低、气孔率低，块度大的质量要求。

在本发明的示例性实施例中，石油焦的含量是配合煤总量的5％-10％，例如，石油焦的含量可以在5％-9％、6％-9％、7％-8％的范围内，或上述给出的数值限定的任意范围内，例如，6％-10％、7％-10％或7％。

在本发明的非限制性实施例中，石油焦的粒度可以控制在0.1mm左右。

在本发明的非限制性实施例中，肥煤、贫煤和石油焦的粒度小于3mm达到100％，并且粒度小于2mm占95％以上。

包括上述组分的配合煤以干基计，其技术指标如下：灰分<12％、硫分<0.6％、挥发分17-22％、水分含量9％-11％、G值50-70、Y值12mm-17mm。此外，根据本发明的示例性实施例，以干基计，粒径在3mm以下的配合煤占配合煤总量的90％以上。

在本发明的非限制性实施例中，当生产一级铸造焦时，配合煤需要满足以下技术指标：灰分<9.5％、硫分<0.6％；当生产二级铸造焦时，配合煤需要满足以下技术指标：灰分<12％、硫分<0.5％。此外，可以根据肥煤、贫煤和石油焦的各自的技术指标进行加权计算来满足铸造焦的级别所要求的配合煤的技术指标，由此肥煤、贫煤和石油焦按照计算的配合比进行混合以得到配合煤，从而生产出符合要求的铸造焦。

根据本发明，利用肥煤、贫煤、石油焦和/或焦煤为作为配合煤生产铸造焦成本下降较多，并使配合煤的灰分、硫分等技术指标均达到了生产铸造焦的要求。

下面将参照附图详细地描述根据本发明的制造铸造焦的方法。

图1是根据本发明的示例性实施例的制造铸造焦的方法的流程图。图2是根据本发明的示例性实施例的制造铸造焦的方法的工艺流程图。

参照图1，根据本发明的制造铸造焦的方法包括准备配合煤(S100)、将配合煤制成煤饼(S200)和对煤饼进行结焦处理(S300)。

在准备配合煤(S100)中，该配合煤可以使用如上面描述的配合煤，因此，将不在此进行赘述。

在将配合煤制成煤饼(S200)中，可以将配合煤制成堆比重在0.95t/m³以上的煤饼。在本发明中，将配合煤制成堆比重在0.95t/m³以上的煤饼，使得煤粒之间的距离缩小，从而煤料受热后填充煤粒间隙所需的液态产物数量相对减少。此外，增大煤饼的堆比重，还增加了热解气体溢出的阻力，增加了胶质体的不透气性和膨胀压力，从而可以相对地充分利用煤料的粘结性，最终铸造焦表现出气孔壁强度增大、焦炭结构致密等优点。在本发明的非限制性实施例中，煤饼的堆比重在0.95t/m³-1.05t/m³之间或在1.05t/m³以上。

在对煤饼进行结焦处理(S300)中，在850℃-1020℃的温度下对煤饼进行结焦处理，以形成铸造焦。具体地讲，煤饼在炭化室的温度控制在900±100℃，四联拱温度≤1220℃，集气支管温度≤1050℃、总管温度≤1000℃。

在配用诸如石油焦的半惰性物质等炼焦时要获得高强度的焦炭，就要使诸如肥煤的活性物质和半惰性物质在炼焦过程中形成牢固的物理化学结合。热回收焦炉结焦时间长达120小时左右，结焦速率比大机焦低得多，低的升温速率使石油焦等的半惰性物质与肥煤等的活性物质在高温区产生的活性分子彼此结合时间增长，也使产生活性分子的区间重叠区域增加。为此，低的炼焦速度使得半惰性物质等高变质程度煤在结焦中后期产生的活性分子有较长时间与肥煤热解产生的活性物质进行反应。因此，在本发明的示例性实施例中，可以从10h至120h之间对煤饼从850℃阶段性升温至1020℃并在1020℃的温度下结焦处理直至结焦成熟。例如，可以按照表1中的时间和温度进行结焦处理：

表1

温度/℃	时间/h
		830-890	10-40
890-940	40-80
		890-980	80-120
980-1020	120-成熟

在结焦处理过程中，一部分气体会穿过焦炭(如铸造焦)沿焦炉的墙壁向上流动，这部分气体在穿过焦炭层时发生二次分解，产生带有活性键的碳，充分在焦炭的气孔壁上沉积，并且成为惰性组分热解后的部分与活性组分半焦收缩后的部分产生化学结合的桥梁，从而增大了焦炭的冷热强度。

在本发明的示例性实施例中，制造铸造焦的方法还可以包括在对煤饼进行结焦处理(S300)之前，利用分隔层将煤饼分割为多个层的步骤(S400)。在本发明的示例性实施例中，每个层的厚度可以为200mm-300mm。可以利用例如厚度为0.05mm-0.4mm的牛皮纸将煤饼堆叠为诸如6层，其中，第一层至第五层的厚度可以为220mm，第六层的厚度可以为200mm。在本发明中，将煤饼堆叠为多个层使得在结焦时每个层产生不同的收缩膨胀应力，并且可以沿着分隔层释放，而不同层的纵向裂纹也被分割层切割增大了铸造焦的块度和强度。

在本发明的非限制性实施例中，在对煤饼进行结焦处理之后，对焦炭进行熄焦、凉焦、筛焦，从而得到铸造焦。

此外，在本发明的示例性实施例中，制造铸造焦的方法还可以包括对结焦处理过程中产生的热进行回收利用。具体地，参照图2，将原料煤(肥煤、贫煤、石油焦和/焦煤)破碎、配煤，以得到配合煤；对配合煤制成煤饼；将煤饼经装煤推焦车装入焦炉执行炼焦，以得到焦炭；对焦炭进行熄焦、凉焦、筛焦，以得到铸造焦和冶金焦；对焦炉中的高温烟气进行回收，以用于余热锅炉中；经余热锅炉得到的蒸汽用于发电；经余热锅炉后的低温烟气用于除尘脱硫之后排出。

根据本发明的用于制造铸造焦的配合煤、包含其的铸造焦及其制造方法可以获得如下效果中的至少一个：

1、利用肥煤、贫煤、石油焦和/或焦煤为作为配合煤生产铸造焦成本下降较多，并使配合煤的灰分、硫分均达到了生产铸造焦的要求。

2、本发明的铸造焦具有低灰、低硫、冷热强度高、反应性低、气孔率低、块度大等特点，完全达到国家铸造焦的质量标准要求。

3、本发明的铸造焦能够广泛用于机械制造、精密铸造等行业。

4、根据本发明的方法炼焦过程负压操作，减少了烟气粉尘的无组织排放。

5、根据本发明的方法产生的高温烟气集中引出进行余热回收发电，从而降低对环境的污染。

6、根据本发明的方法避免了酚、氰污水的产生和处理。

下面结合实施例对根据本发明的铸造焦进行更详细的描述。

实施例1：铸造焦的制备

将60％的肥煤、33％的贫煤和7％的石油焦混合，以得到配合煤；将配合煤制成堆比重为1.05t/m³的煤饼；将煤饼加入到焦炉中，并利用牛皮纸将煤饼堆叠为6层且第一层至第五层的厚度为200mm，第六层的厚度为220mm；按照表1的时间和温度对煤饼进行结焦，以得到焦炭；对焦炭执行熄焦、凉焦、筛焦，以得到铸造焦(例如一级焦)。配合煤的质量示出在表2中，铸造焦的质量示出在表3中。

实施例2：铸造焦的制备

除了按照表2的原料配比进行混合之外，使用与实施例1的方法相同的方法制造铸造焦(二级焦)。配合煤的质量示出在表2中，铸造焦的质量示出在表3中。

实施例3：铸造焦的制备

除了按照表2的原料配比进行混合之外，使用与实施例1的方法相同的方法制造铸造焦(二级焦)。配合煤的质量示出在表2中，铸造焦的质量示出在表3中。

表2

表3

从表3可以看出，利用肥煤、贫煤、石油焦和/或焦煤作为配合煤生产铸造焦成本下降较多，并使配合煤的灰分、硫分均达到了生产铸造焦的要求。此外，本发明的铸造焦具有低灰、低硫、冷热强度高、反应性低、气孔率低、块度大等特点，完全达到国家铸造焦的质量标准要求。

铸造焦的灰分按照GB 2002-80《冶金焦炭灰分的测定方法》的规定进行的测定。铸造焦的挥发分按照GB 2003-80《冶金焦炭挥发分的测定方法》的规定进行的测定。转鼓强度按照GB 2006-80《冶金焦炭机械强度的测定方法》的规定进行的测定，其中，试验入鼓块度为大于80mm。落下强度按照GB 4511.2-84《焦炭落下强度的测定方法》的规定进行的测定。铸造焦的显气孔率按照GB 4511.84《焦炭显气孔率的测定方法》的规定进行的测定。铸造焦的块度按照GB 2005-80《冶金焦炭的焦末含量及大块焦筛分组成的测定方法》的规定进行的测定。注：碎焦率，铸造焦在40mm×40mm方孔筛上过筛，其筛下物占原始试样的重量比以百分数表示。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如权利要求和它们的等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出形式和细节上的各种改变。应当仅仅在描述性的意义上而不是出于限制的目的来考虑实施例。因此，本发明的范围不是由本发明的具体实施方式来限定，而是由权利要求书来限定，该范围内的所有差异将被解释为包括在本发明中。

Claims (10)

1.一种用于制造铸造焦的配合煤，其特征在于，所述配合煤按重量百分比计包括50％-65％的肥煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦，或者按重量百分比计包括50％-65％的肥煤和焦煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦，其中，焦煤的含量为肥煤的总重量的30％-50％。

2.根据权利要求1所述的配合煤，其特征在于：

所述肥煤的技术指标如下：水分含量8％-14％、灰分7.5％-9.5％、硫分0.4％-0.62％、挥发分27％-32％、G值90-100、Y值23mm-31mm；

所述贫煤的技术指标如下：灰分<12％、硫分<8％、挥发分10％-20％、G值≤5；

所述石油焦的技术指标如下：水分含量0.5％-30％、灰分0.5％-8.5％、硫分0.2％-0.8％、挥发分0.5％-11％。

3.根据权利要求1所述的配合煤，其特征在于，以干基计，所述配合煤的技术指标如下：灰分<12％、硫分<0.6％、挥发分17-22％、水分含量9％-11％、G值50-70、Y值12mm-17mm。

4.根据权利要求1所述的配合煤，其特征在于，以干基计，粒径在3mm以下的配合煤占配合煤总量的90％以上。

5.一种铸造焦，所述铸造焦由配合煤制成，其中，所述配合煤按重量百分比计包括50％-65％的肥煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦，或者按重量百分比计包括50％-65％的肥煤和焦煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦，其中，焦煤的含量为肥煤的总重量的30％-50％。

6.一种制造铸造焦的方法，其特征在于，所述方法包括：

按重量百分比将50％-65％的肥煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦或者按重量百分比计将50％-65％的肥煤和焦煤、25％-35％的贫煤和5％-10％的石油焦混合，以得到配合煤，其中，焦煤的含量为肥煤的总重量的30％-50％；

将配合煤制成煤饼；

对煤饼进行结焦处理，以得到铸造焦。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将配合煤制成堆比重在0.95t/m³以上的煤饼。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，结焦处理的步骤包括从10h至120h之间对煤饼从850℃阶段性升温至1020℃并在1020℃的温度下结焦处理直至结焦成熟。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在对煤饼进行结焦处理之前，利用分隔层将煤饼分割为多个层。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，每个层的厚度为200mm-300mm；

所述分隔层包括厚度为0.05mm-0.4mm的牛皮纸。