一种无烟煤煤粉改性剂和使用该煤粉改性剂的配煤炼焦方法

1.一种无烟煤煤粉改性剂，其组分及质量百分比含量为30-60%的硼酸，0.5-25%的丙二酸或壬二酸或α-丙氨酸或其中二者的混合物或三者的混合物；0.5-25%的十二烷基二甲基苄基氯化铵或阳离子纤维素聚合物或硬脂酸乳酸钠或其中二者的混合物或三者的混合物；0.5-20%的邻苯二甲酸二环已酯或磷酸三苯酯或二者的混合物。
2.根据权利要求1所述的无烟煤煤粉改性剂，其特征是包含有质量百分比为1-5%的钙基膨润土。
3.一种使用权利要求1或2所述煤粉改性剂的配煤炼焦方法，包括以下步骤：
步骤1、无烟煤煤粉改性
以炼焦配合煤质量的0.1-15‰称取上述无烟煤煤粉改性剂，以炼焦配合煤质量的
1-50%称取无烟煤煤粉，将前述的无烟煤煤粉改性剂和无烟煤煤粉放入改性器内，在改性器内充分混合、反应、改性；
步骤2、配煤炼焦
经步骤1所得的改性煤按炼焦配合煤质量的1-50%称量，与50-99%的炼焦煤混合组成炼焦配合煤，炼焦配合煤经破碎，混匀，装入炼焦炉按常规生产工艺步骤炼焦。
4.根据权利要求3所述的配煤炼焦方法，其特征是：步骤1中，无烟煤煤粉改性剂的粒径≤0.125mm，无烟煤煤粉的粒径≤1mm。
5.根据权利要求3所述的配煤炼焦方法，其特征是：步骤1中，改性器内的温度为
25℃-400℃，反应时间在20分钟以上。
6.根据权利要求3所述的配煤炼焦方法，其特征是：步骤1中，改性器为市场出售的混料机，并配置自动加热装置。

一种无烟煤煤粉改性剂和使用该煤粉改性剂的配煤炼焦方\n法\n技术领域\n[0001] 本发明属于煤炭加工领域，具体涉及一种无烟煤煤粉改性剂和使用该煤粉改性剂的配煤炼焦方法。\n背景技术\n[0002] 2012年钢铁产能已达到7亿吨，炼焦煤需求6亿吨，国产炼焦煤已远远不能满足冶金行业快速发展的需求，每年需进口4500多万吨炼焦煤。焦炭质量要求越来越高与煤质越来越差的矛盾日益突出，进口高价煤仅能解决短期困局，开发非炼焦煤资源炼焦是拓展炼焦煤资源的重要途径之一。\n[0003] 根据国内外的文献记载，我国无烟煤探明保有储量近1200亿吨，地区分布广泛，全国有20多个省（直辖市、自治区）都有不同程度地赋存有无烟煤资源。但由于其变质程度较高、自由氢含量低、黏结性能差，不具备结焦性等问题而没有被用于炼焦。国内外为此进行了大量研究，结果表明在配煤炼焦中添加3%～5%无烟煤，炼出的焦炭质量基本符合要求。但在配煤中进一步提高无烟煤的加入量，炼出的焦炭质量较差而且无法满足大、中型高炉冶炼的需求。目前，在我国广泛使用的炼焦炉型和工艺条件下，大量使用无烟煤炼焦还没有很好的解决办法。\n发明内容\n[0004] 针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题就是增加无烟煤在炼焦配合煤中的质量百分比，拓展炼焦煤资源，降低炼焦的成本。\n[0005] 为了解决上述问题，\n[0006] 本发明提供了一种无烟煤煤粉改性剂，其组分及质量百分比含量为30-60%的硼酸，0.5-25%的丙二酸或壬二酸或α-丙氨酸或其中二者的混合物或三者的混合物；\n0.5-25%的十二烷基二甲基苄基氯化铵或阳离子纤维素聚合物或硬脂酸乳酸钠或其中二者的混合物或三者的混合物；0.5-20%的邻苯二甲酸二环已酯或磷酸三苯酯或二者的混合物。\n[0007] 上述无烟煤改性剂还包含有钙基膨润土1-5%。\n[0008] 本发明还提供一种使用上述改性剂的配煤炼焦方法，包括以下步骤：\n[0009] 步骤1、无烟煤煤粉改性\n[0010] 以炼焦配合煤质量的0.1-15‰称取上述无烟煤煤粉改性剂，以炼焦配合煤质量的\n1-50%称取无烟煤煤粉，将前述的无烟煤煤粉改性剂和无烟煤煤粉放入改性器内，在改性器内充分混合、反应、改性；\n[0011] 步骤2、配煤炼焦\n[0012] 经步骤1所得的改性煤按炼焦配合煤质量的1-50%称量，与50-99%的炼焦煤混合组成炼焦配合煤，炼焦配合煤经破碎，装入炼焦炉按常规生产工艺步骤炼焦。\n[0013] 上述步骤1中，无烟煤煤粉改性剂的粒径≤0.125mm，无烟煤煤粉的粒径要求破碎到≤1mm。\n[0014] 上述步骤1中，改性器内的温度控制在25℃-400℃，反应时间控制在20分钟以上。\n[0015] 上述步骤1中，改性器可采用市场出售的混料机，可配置自动加热装置。\n[0016] 上述炼焦煤包括焦煤、肥煤、气煤、瘦煤或其混合。\n[0017] 本发明方法所炼出的焦炭，其冷态指标：抗碎强度（M25）≥88%、耐磨强度（M10）≤8.5%；其热态指标：反应性（CRI）≤35%、反应后强度（CSR）≥55%，各项指标均可达到冶金焦炭质量标准《GB/T1996-2003》、《GB/T4000-2008》的标准。\n[0018] 由于本发明利用改性剂将无烟煤煤粉改性，所得改性煤占炼焦配合煤的质量比最高达50%，与现有技术相比，无烟煤煤粉在炼焦配合煤中的质量百分比显著增加，大量节约了炼焦煤资源，大幅度降低了炼焦成本，经济效益显著。\n附图说明\n[0019] 本发明的附图说明如下：\n[0020] 图1为无烟煤煤样碳氢分析图；\n[0021] 图2为无烟煤改性后煤样碳氢分析图。\n具体实施方式\n[0022] 本发明的构思是：按酸类物质、分子活性剂和增塑剂一起配制煤粉改性剂；将煤粉改性剂与无烟煤按一定比例称重、装入煤粉改性器内充分混匀并改性，将改性煤与常规炼焦煤的一种或多种按一定比例混匀，装入炼焦炉按众所周知的炼焦方法和工艺炼出优质焦炭。\n[0023] 煤样的分子结构是一种复杂的碳链结构，由两相模型把煤结构分为大分子网络为固定相，小分子则为流动相，大分子由脂键和醚键（长链）连接的芳香环和氢化芳香组成。在炼焦加热过程中大分子脂键和醚键断裂，一部分形成碳键连接的稳定固定相，另一部分与氢（短链）结合形成小分子流动相和气相，气象通过扩散和传质排放出。对于焦炭的性能，短链过多或过少都是不利的。\n[0024] 对于无烟煤，在成焦过程中形成的短链过少，也是加入无烟煤后焦炭形成分层的蜂窝气孔壁和颗粒状夹杂的原因。根据图1所示的无烟煤煤样碳氢分析图得到表1：\n[0025] 表1无烟煤各元素含量\n[0026] \n元素 N% C% S% H% C/H\n含量 1.917 77.440 1.646 2.157 35.90\n[0027] 根据图2所示的无烟煤改性后煤样碳氢分析图得到表2：\n[0028] 表2无烟煤改性后煤样各元素含量\n[0029] \n元素 N% C% S% H% C/H%\n含量 1.801 76.58 1.111 2.288 33.47\n[0030] 从表1与表2对比可见，无烟煤中加入煤粉改性剂后，碳氢比下降2.43个百分点。\n[0031] 这表明碳氢键增加，形成更多的短链，供氢作用，有利于焦炭性能改善。\n[0032] 以下实施例中，煤粉改性剂的粒径小于0.125mm，无烟煤煤粉的粒径小于1mm。\n[0033] 实施例1\n[0034] 无烟煤煤粉改性剂的制备：以1kg的量制作煤粉改性剂，酸类物质中硼酸占煤粉改性剂重量的60%，α-丙氨酸10%；表面活性剂物质中十二烷基二甲基苄基氯化铵占煤粉改性剂重量的5%、阳离子纤维素聚合物占10%；增塑剂物质中邻苯二甲酸二环已酯占煤粉改性剂重量的10%，钙基膨润土占煤粉改性剂重量的5%，经研磨、混合均匀；\n[0035] 无烟煤煤粉改性：取上述煤粉改性剂0.4kg（占炼焦配合煤重量的0.4‰），无烟煤\n50kg（占炼焦配合煤重量的5%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在35℃，反应时间20分钟；\n[0036] 配煤炼焦：取上述改性煤50kg（占炼焦配合煤重量的5%），再与500kg的焦煤、\n450kg的1/3焦煤一起破碎、混合、装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；\n[0037] 炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：92.5%，M10：6.5%；焦炭的热态指标检测结果：CRI:29.5%，CSR：62.0%。\n[0038] 实施例2\n[0039] 无烟煤煤粉改性剂的制备：以2kg的量制作煤粉改性剂，酸类物质中硼酸占煤粉改性剂重量的55%、丙二酸10%，壬二酸5%；表面活性剂物质中十二烷基二甲基苄基氯化铵占煤粉改性剂重量的10%、阳离子纤维素聚合物占6%；增塑剂物质中邻苯二甲酸二环已酯占煤粉改性剂重量的10%，钙基膨润土占煤粉改性剂重量的4%，装入球磨机经球磨、混合均匀；\n[0040] 无烟煤煤粉改性：取上述煤粉改性剂2kg（占炼焦配合煤重量的2‰），无烟煤\n100kg（占炼焦配合煤重量的10%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在60℃，反应时间30分钟；\n[0041] 配煤炼焦：取上述改性煤100kg（占炼焦配合煤重量的10%），然后与400kg的焦煤、\n400kg的1/3焦煤和100kg瘦煤一起破碎、混合、装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；\n[0042] 炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：91.0%，M10：6.0%；焦炭的热态指标检测结果：CRI:30.5%，CSR：61.5%。\n[0043] 实施例3\n[0044] 无烟煤煤粉改性剂的制备：以5kg的量制作煤粉改性剂，酸类物质中硼酸占煤粉改性剂重量的50%、壬二酸占2%、α-丙氨酸占10%；表面活性物质中十二烷基二甲基苄基氯化铵占煤粉改性剂重量的8%、阳离子纤维素聚合物占5%、硬脂酸乳酸钠占5%；增塑剂物质中邻苯二甲酸二环已酯占煤粉改性剂重量的7%、磷酸三苯酯10%；钙基膨润土3%，装入球磨机经球磨、混合均匀；\n[0045] 无烟煤煤粉改性：取上述煤粉改性剂5kg（占炼焦配合煤重量的5‰），无烟煤\n150kg（占炼焦配合煤重量的15%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在100℃，反应时间50分钟；\n[0046] 配煤炼焦：取上述改性煤150kg（占炼焦配合煤重量的15%），然后与300kg的肥煤、\n350kg的焦煤、100kg的气煤和100kg的瘦煤一起破碎、混合、装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；\n[0047] 炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：89.5%，M10：8.0%；焦炭的热态指标检测结果：CRI:32.5%，CSR：58.5%。\n[0048] 实施例4\n[0049] 无烟煤煤粉改性剂的制备：以5kg的量制作煤粉改性剂，酸类物质中硼酸占煤粉改性剂重量的40%、丙二酸占1%，壬二酸占2%，α-丙氨酸占10%；表面活性剂物质中十二烷基二甲基苄基氯化铵占煤粉改性剂重量的10%，阳离子纤维素聚合物占10%，硬脂酸乳酸钠占5%；增塑剂物质中邻苯二甲酸二环已酯占煤粉改性剂重量的10%，磷酸三苯酯占10%；钙基膨润土占煤粉改性剂重量的2%；装入球磨机经球磨、混合均匀；\n[0050] 无烟煤煤粉改性：取上述煤粉改性剂5kg（占炼焦配合煤重量的5‰），无烟煤\n300kg（占炼焦配合煤重量的30%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在200℃，反应时间60分钟；\n[0051] 配煤炼焦：取上述改性煤300kg（占炼焦配合煤重量的30%），再与250kg的焦煤、\n300kg的肥煤、150kg的气煤一起破碎、混合、捣固，装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；\n[0052] 炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：93.5%，M10：7.2%；焦炭的热态指标检测结果：CRI:32.5%，CSR：58.6%。\n[0053] 实施例5\n[0054] 无烟煤煤粉改性剂的制备：以6kg的量制作煤粉改性剂，酸类物质中硼酸占煤粉改性剂重量的30%、丙二酸占10%，壬二酸占5%，α-丙氨酸占10%；表面活性剂物质中十二烷基二甲基苄基氯化铵占煤粉改性剂重量的10%，阳离子纤维素聚合物占10%，硬脂酸乳酸钠占5%；增塑剂物质中邻苯二甲酸二环已酯占煤粉改性剂重量的10%，磷酸三苯酯占10%；\n装入球磨机经球磨、混合均匀；\n[0055] 无烟煤煤粉改性：取上述煤粉改性剂6kg（占炼焦配合煤重量的6‰），无烟煤\n350kg（占炼焦配合煤重量的35%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在250℃，反应时间60分钟；\n[0056] 配煤炼焦：取上述改性煤350kg（占炼焦配合煤重量的35%），然后与350kg的焦煤、\n300kg的肥煤一起破碎、混合、捣固，装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；\n[0057] 炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：91.0%，M10：7.3%；焦炭的热态指标检测结果：CRI:33.8%，CSR：57.0%。\n[0058] 实施例6\n[0059] 无烟煤煤粉改性剂的制备：以8kg的量制作煤粉改性剂，酸类物质中硼酸占煤粉改性剂重量的60%、丙二酸占1%；表面活性剂物质中十二烷基二甲基苄基氯化铵占煤粉改性剂重量的10%，阳离子纤维素聚合物占8%，增塑剂物质中邻苯二甲酸二环已酯占煤粉改性剂重量的10%，磷酸三苯酯占10%；钙基膨润土1%；装入球磨机经球磨、混合均匀；\n[0060] 无烟煤煤粉改性：取上述煤粉改性剂8kg（占炼焦配合煤重量的8‰），无烟煤\n400kg（占炼焦配合煤重量的40%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在300℃，反应时间75分钟；\n[0061] 配煤炼焦：取上述改性煤400kg（占炼焦配合煤重量的40%），再与200kg的焦煤、\n400kg的肥煤一起破碎、混合、捣固，装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；\n[0062] 炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：90.5%，M10：7.7%；焦炭的热态指标检测结果：CRI:32.0%，CSR：58.4%。\n[0063] 实施例7\n[0064] 无烟煤煤粉改性剂的制备：以10kg的量制作煤粉改性剂，酸类物质中硼酸占煤粉改性剂重量的55%、丙二酸占10%，壬二酸占1%，α-丙氨酸占10%；表面活性剂物质中阳离子纤维素聚合物占煤粉改性剂重量的1%；增塑剂物质中邻苯二甲酸二环已酯占煤粉改性剂重量的10%，磷酸三苯酯占10%；钙基膨润土占煤粉改性剂重量的3%；装入球磨机经球磨、混合均匀；\n[0065] 无烟煤煤粉改性：取上述煤粉改性剂10kg（占炼焦配合煤重量的10‰），无烟煤\n450kg（占炼焦配合煤重量的45%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在400℃，反应时间45分钟；\n[0066] 配煤炼焦：取上述改性煤450kg（占炼焦配合煤重量的45%），然后与200kg的焦煤、\n250kg的肥煤、50kg的气煤、50kg的瘦煤一起破碎、混合、捣固，装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；\n[0067] 炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：88.5%，，M10：8.0%；焦炭的热态指标检测结果：CRI:34.5%，CSR：56.0%。\n[0068] 实施例8\n[0069] 无烟煤煤粉改性剂的制备：以15kg的量制作煤粉改性剂，酸类物质中硼酸占煤粉改性剂重量的55%、丙二酸占10%，壬二酸占4%，α-丙氨酸占10%；表面活性剂物质中十二烷基二甲基苄基氯化铵占煤粉改性剂重量的10%，阳离子纤维素聚合物占10%；增塑剂物质中邻苯二甲酸二环已酯占煤粉改性剂重量的1%；装入球磨机经球磨、混合均匀；\n[0070] 无烟煤煤粉改性：取上述煤粉改性剂15kg（占炼焦配合煤重量的15‰），无烟煤\n500kg（占炼焦配合煤重量的50%），放入带自动加热装置的改性器内充分混合、反应、改性，改性器内温度控制在400℃，反应时间60分钟；\n[0071] 配煤炼焦：取上述改性煤500kg（占炼焦配合煤重量的50%），再与200kg的焦煤、\n300kg的肥煤一起破碎、混合、捣固，装入炼焦炉按常规生产工艺炼焦；\n[0072] 炼出的焦炭的冷态指标检测结果：M25：90.0%，M10：7.5%；焦炭的热态指标检测结果：CRI:33.5%，CSR：57.6%。