焦粉冷壓制型焦起草人

路廣軍、李紅玉、樊飆、智紅梅、賈陽杰、崔悅 、楊鳳玲、程芳琴、馬旭艷、

標(biāo)準(zhǔn)焦型分為A-C型。如圖1所示的G1~GX型則為強(qiáng)膨脹煤生成的焦型。強(qiáng)膨脹煤必須加入一定量的電極炭。其焦型才能與標(biāo)準(zhǔn)焦型G相一致。下標(biāo)數(shù)字1~x即為得到G型焦時(shí)所配入電極炭的最少克數(shù) 。

冷壓型焦又有無粘結(jié)劑的冷壓型焦和有粘結(jié)劑的冷壓型焦之分。

無粘結(jié)劑的冷壓型焦主要以泥煤、褐煤等低變質(zhì)程度的煤為原料，靠料自身所含有的某種粘結(jié)成分，再借助機(jī)械壓力使之成型，成型后的塊料再經(jīng)炭化處理，便得冷壓型焦。此工藝不需要外加粘結(jié)劑，故省材料、省設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，成品率高且質(zhì)量容易穩(wěn)。但煤料的選擇性很強(qiáng)且要求提供很高的成型壓力（一般9.8~9.6×10Mpa），成型機(jī)械強(qiáng)度較大，國(guó)外多用沖壓機(jī)或環(huán)壓機(jī)代之。所以，如果改善成型方式，探索恰當(dāng)?shù)某尚蛪毫?，研制有效的成型設(shè)備并使之廣泛地用于其他煤種，是發(fā)展無粘結(jié)劑冷壓型焦工藝的方向。

有粘結(jié)劑的冷壓型焦工藝是以粉煤、半焦粉（干餾碳）等為原料，同一定數(shù)量的粘結(jié)劑混合，在常溫下以較低的壓力（1.47~4.9×10Mpa）壓制成型，型塊經(jīng)炭化處理即得型焦。

1969年，由日本京阪煉焦公司（Keihan Rentan）住友金屬公司（Sumitomo）和西德迪弟爾公司（Didier-Kellogg）聯(lián)合開發(fā)的DKS冷壓型焦工藝，其型焦質(zhì)量居世界領(lǐng)先地位。

該工藝用80%的非粘結(jié)煤、10%的碳素物料（如焦粉、石油焦）和10%的粘結(jié)煤。混合煤料粉碎至3毫米以下后，與煤焦油或硬瀝青混合，并在100~2000℃壓制成型，型塊借助大型料底爐在1300℃下炭化10h,即得冷壓型焦。用于大型高爐（1300~2800m³）煉鐵，可代替50%的冶金焦，并取得全料比約500kg/t、焦比低于450kg/t及高爐利用系數(shù)大于2t/m³d的良好效果。

我國(guó)50年代末就開展了冷壓型焦的研究，曾利用廣西老年褐煤半焦為原料，同少量焦油瀝青作粘結(jié)劑，混合加壓成型。型塊作表面氧化處理，但型塊強(qiáng)度較差，只能作無煙燃燒使用。龍北曾用無煙煤（85%）和瀝青（15%）配合，采用兩級(jí)粉碎（<3毫米粒級(jí)的占95%以上），再用蒸氣加熱混捏成型，型塊經(jīng)炭化處理后可在30立方米小高爐煉鐵使用，但型焦的耐磨性和抗碎性比較差，平均焦比達(dá)1480千克/t，高爐吹損為300kg/t左右。我國(guó)冷壓型焦質(zhì)量較好的是以鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究院與鞍山熱能研究所為主研究的，在河南鶴壁鋼鐵廠生產(chǎn)的瘦煤冷壓型焦流程。

第一種方法是把煤（主要是褐煤）在高壓下成型，得到的型塊再進(jìn)行炭化處理，以制取無煙燃料或型焦。此方法的原理是：在很高的成型壓力下，煤粒緊緊地貼在一起，互相摩擦、擠壓。由于壓力很高，煤粒本身發(fā)熱，變軟，煤粒之間便容易結(jié)合在一起，最終而形成型煤，型煤經(jīng)炭化處理后成為型焦。

第二種方法是把惰性組分煤與一定配比的粘結(jié)劑充分混勻后，加熱到比粘結(jié)劑的軟化點(diǎn)稍高-—點(diǎn)的溫度下壓型，最后把型煤通過直接炭化或氧化后炭化，制得無煙燃料或型焦。

從第二種方法可以看到，制取冷壓焦要經(jīng)過混合、熱融壓型和型塊處理等三個(gè)過程。在粘結(jié)組分與惰性組分混合過程巾，粘結(jié)組分均勻地分布于惰性組分之間?；旌衔锏臏囟忍幱谡辰Y(jié)組分的軟化溫度時(shí)，粘結(jié)組分便會(huì)軟化熔融呈流動(dòng)性，并吸附在惰性組分的表面，形成一層粘結(jié)組分膜，使整個(gè)混合物呈塑性狀態(tài)。這個(gè)膜的結(jié)合強(qiáng)度取決于粘結(jié)組分的附著力和內(nèi)聚力。粘結(jié)組分被惰性組分充分吸附時(shí)，結(jié)合強(qiáng)度大。如果吸附不足，則結(jié)合強(qiáng)度差。當(dāng)混合物在具有比粘結(jié)組分軟化點(diǎn)稍高一點(diǎn)的溫度下進(jìn)行壓型時(shí)，惰性組分之間被壓緊，粘結(jié)組分更加均勻地幾乎以同樣的厚度覆蓋在惰性組分的表面。型塊脫模后，粘結(jié)組分迅速凝聚，使得型塊具有冷態(tài)的強(qiáng)度。生型塊的冷強(qiáng)度取決于粘結(jié)組分的內(nèi)聚力、惰性組分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和粘結(jié)組分與惰性組分分界面的結(jié)合強(qiáng)度。為了制取冶金用的冷壓型焦，生型塊必須進(jìn)行最終炭化處理，特別要進(jìn)行高溫炭化。因?yàn)樵诟邷靥炕瘯r(shí)，一方面惰性組分進(jìn)行熱分解和縮聚反應(yīng)，表面結(jié)構(gòu)不斷改變，溫度愈高，碳核排列愈緊密，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加；另一方面，粘結(jié)組分也進(jìn)行裂解和縮聚，芳構(gòu)化程度增大，在高溫下參與碳核的重新排列，最后形成焦炭結(jié)構(gòu)，即形成冷壓型焦。