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工业焦粉生产型焦（型焦粘合剂、冶金焦粉生产冷压型焦、焦粉冷压成型焦炭技术）
焦粉即焦炭生产或使用过程中剩下的粉沫，又称焦沫。焦沫的生成量约为焦炭产量的10%，其绝对量是可观的，焦沫不仅焦化厂有，而且各使用焦炭的单位也有，日积月累，焦炭用户的厂家差不多都积存了一大堆焦沫，如将这些焦沫集中起来开发利用，不仅能改善环境，减少占地，而且是能源再利用的一项很有前途的工作。焦沫每吨150元，焦炭每吨800元，把焦沫加工粘合出售，将会产生很好的经济效益（粘合剂成本每吨型焦用35元左右）。型焦就是把破碎的焦粉（焦沫），通过用特殊的粘合剂把它粘合成型，固化后代替焦炭使用，可增值几倍。焦碳是冶金、机械、化工、建材行业的主要原料，目前焦炭资源紧缺，需求量大，利用工业废弃焦粉采用开发的成型技术生产型焦，在技术上和经济上都是可行的。本项目投资可多可少，投资回收期短，经济效益十分显著。
一、
项目背景：我国冶金、化工化肥、电石工业等行业的生产，大都用焦炭或无烟块煤，由于机械化开采块煤产率低，加之当前小煤窑的取缔和煤炭价格及运费的上涨，造成无烟块煤和焦炭生产成本不断提高。在焦煤和焦炭供应总量相对减少的同时，而我国每年焦炭破碎的焦粉在5000万吨以上，焦粉具有固定碳高，低挥发分、低硫等特点，由于没有较好的成型技术，大量的焦粉只能作低级燃料处理。在焦炭的主要原料主焦煤和肥煤供应紧张的情况下，所以利用焦粉成型，加快开发技术含量高，附加值大的煤炭深加工产品，选择符合要求的成型剂配方和适于冶金、化工化肥、电石等行业代替部分焦炭应用的焦粉成型技术，是煤化学等领域研究攻关的重要课题之一。在工业型煤、气化型煤、金属矿粉成型的基础上，现在已成功的解决了焦粉极难成型（块、球）的关键技术。利用焦碳或无烟块煤下余的焦粉或粉煤成型技术不但有效解决了废料成型难题，节省大笔的治污费用，还将废料进行了资源化利用，为企业提供大量的廉价洁净燃料，其社会效益与经济效益均极其显著。既节约能源和保护环境,又实现增值转化,因此,建设焦粉成型项目意义十分重大。
二、型焦技术现状：常规炼焦技术所用的原料是由炼焦煤配合而成，即传统的“气、肥、焦、瘦”四种煤配合炼焦法。我国煤炭资源丰富，但分布不均，做为炼焦基础配煤的肥、焦煤相对贫乏，个别地区仅有少量的非粘结性煤，根本无法炼成焦碳，加之交通不便、限制超载运输费用高，使得焦碳成本加大，限制了地方钢铁工业的发展。型焦技术工艺正是在上述背景下产生发展起来的。型焦生产可分为干燥型和炭化型二大类，前者具有投资少、成本低、工艺简单等特点，产品适于化工、造气或冶金、铸造行业配用，后者虽然说产品质量高，但因需要建窑炉投资大、工艺复杂、加之目前原材料成本太高而不易投资。所以采用压冷态成型工艺生产型焦项目是可行的。
三、焦粉生产型焦的基本条件：型焦厂的建设涉及土建、机械、化工和热工等技术专业；成型添加剂涉及高分子化学，胶体化学和结晶学；型焦燃烧涉及燃烧学、热动力学、高温热化学、催化活化理论及氧化还原机理。目前国内已建的型焦厂常常因设备不配套、选择的成型添加剂不适用、欠缺理论基础和工艺研究等原因而未能形成工业化生产规模。利用焦粉加工型焦，先决条件是，生产型焦必须适合用户的应用条件。行内人士都知道，不同的燃烧装置和炉型，对焦碳或块煤的粒度、灰分、挥发分、固定碳、反应活性、焦渣特性及有关技术指标要求不一样，所以采用焦粉生产型焦应用于冶金、化工、电石等行业,首先确定不同燃烧装置和炉型的约束条件，然后在这些条件下，通过科学配比和不同的先进工艺，把焦粉加工型焦的灰分、水分、挥发分、反应活性、焦渣特性和粒径大小等技术指标调整到最有利于工业应用的最佳值，才能应用于工业生产。所以焦粉成型：原料是条件；成型添加剂是关键；设备是保证。
四、成型剂技术是关键：焦粉成型后只有满足长途运输和露天堆放的要求，而且具备与块焦相同或更好的性能，才能真正实现商品化。所以,采用焦粉加工成型应用于冶金、化工、电石等行业，关键是采用合适的成型工艺和粘接技术。目前，我国工业型焦一般采用低压冷态成型，对粘合剂的要求较高，尽管我国在工业型焦方面进行了大量的研究工作，并取得可观的实用效果，但总的说来，现有的这些技术或多或少存在着这样或那样的不足，如冷、热态强度低、防潮防水性差、成本过高、原料来源不广、燃烧性能不佳等等。开发的焦粉粘合剂成型型焦焦碳产品经检测，成型焦粒主要技术指标如下：在1100 ℃ 下成型焦粒不溃散，并具有一定强度，抗压强度达 100kg /个；添加剂中不含Ａ、Ｐ、Ａ１、Ｍｇ、Ｆｅ等对生产有害的元素；化学反应活性：９０％；焦粉成型总成本：100元／吨。添加剂中不含镁、磷、铝、铁等化学成份，化学活性好。适于冶金、铸造、化工、化肥、电石等行业代替焦炭应用。特点：1、本制造工艺要求简单；2、采用的粘结剂原料易购，既含有改进耐高温的化学成分，又带有防水成分，提高型煤的耐热性，便于运输、装卸和露天堆放；3、产品冷强度大于150公斤/球，耐高温1000℃不散不粉，热稳定性大于90%，防水防潮，不降低固定碳含量，添加剂中不含有害成份，化学活性好。可适于冶金、化工化肥、电石等行业代替部分焦炭和无烟块煤使用。4、自然固化或利用余热烘干均可。粉焦成型主要产品及技术参数：主要产品为冶金型焦，其技术参数如下：固定碳(与原料相比)降低＜1％；粒度60mm；转古强度M40 (%)≥80.0M10(%)≤8.5；抗压强度≥1500N/个、；热强度1000℃；热稳定性（耐高温大于1000℃不散不粉）≥90%；；灰熔点＞1250℃；化学活性好防水性极佳（泡在水中不碎不散）。
五、型焦形状、尺寸：圆柱型、长方形、球型可按用户要求生产不同形状、重量的型焦产品。
六、型焦工艺流程：原料、粘结剂筛分破碎→原料、粘结剂定量供料→搅拌→干燥→成型→冷却→成品球→包装。型焦生产工艺：将原料（焦粉、兰炭或无烟粉）粉碎处理，配入粘合剂经过混合均匀后，再进行捏合搅拌，送入成型机成型，然后通过干燥后即为型焦产品。通过大量的实验证明，该成型技术先进、工艺简便、成本低、型焦防水耐高温、抗压强度高、化学反应活性好、固定碳降低量极小，产品能满足各种冶炼炉的要求。主要设备：破碎机、搅拌机、磅称、干燥器、成型机等。
七：经济收益：1、年销售收入:2万吨×600元/吨＝1200万元；2、型焦成本:400元/吨（焦粉300元/吨＋添加剂、水电工资等100元）；3、年利税：400万元。从以上计算结果可以看出，本项目建设投产后，其经济社会效益很好，不仅具有很好的经济效益，而且还具有显著的节能、环境保护和社会效益。
技术简介：
（1）焦炭粉成型的粘结剂。配方由A、B两种组分组成,其中A组分由胶粘剂、助粘剂、填充剂组成;B组分为表面改性剂。本粘结剂适用于焦粉(包括兰炭粉、石油焦粉)的冷态固结成型,成品可作为矿热炉原料、化工煤气原料、电石生产原料等代替部分焦炭应用。本粘结剂应用方法简单，不需原料加热搅拌，产品也无需炭化，整个生产过程没有污染，成型率95%以上，湿球强度1米高落下>3次，成品强度大于800N/球、耐高温1000℃不散不粉。
（2）机焦和型焦的快速挥发高强粘合剂。它是由无机物与多种有机化工原料经过复杂的化学反应而成的，按粘合剂在煤粉中的重量比为8-10%的比例加入粉煤中，进行煅烧，使型煤(煤球)具有很高的冷、热机械强度和热稳定性;很高的防潮、防水性能和水浸强度。
（3）用于冷压铁焦的低温固结新型粘结剂。成型性好、杂质含量低、不产生二次污染的低成本高效粘结剂。使用该粘结剂能大比例的利用焦粉制备铁焦,并使铁焦在冷压成型的条件下具有满足运转、跌落的冷态强度，在低温固结的条件下具有满足冶炼要求的热态强度。粘结剂的制备是将有机高分子聚合物、硅溶胶或硅胶、水按比例混合，再加入占混合溶液0.05-0.6WT%的稳定剂;在1.2-1.4MPA、170-190℃的反应釜中反应1.5-3H后得到，粘结剂中的组分由于接枝、桥连成网状结构而使得溶液具有高粘度，并在0.05-0.6WT%稳定剂的作用下具有高分散性。
（4）焦粉成型粘结剂。由下列配方原料制备而成:沥青粉、煤焦油、焦油渣、MF4、NO、腐植酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯酰胺、羧甲级纤维素、氢氧化钠、糊精。它解决了焦粉极难成型的问题,利用本粘结剂可出产品型焦,干燥后冷强度70公斤-90公斤/单球，在高温1300℃时不散不粉，固定碳降低量少，添加剂中不含镁、磷、铝、铁等化学成份，化学活性好，生产的型焦可适于冶金、化工化肥、电石等行业代替部分焦炭应用。
（5）型焦粘结剂。包括的配方组分为：聚乙烯醇PVA，水玻璃，膨润土。该焦制备方法为：1)将原料焦粉粉碎加工成粒度小于3mm的焦粉；2)按照重量份，在每9份所述焦粉中加入1份焦粉型焦粘结剂；3)搅拌10~15分钟出料；4)室温下放置15~20分钟，放入成型机加压成型，压制成圆柱形；5)室温放置2~8小时后，于120℃干燥。与现有各种型焦粘结剂相比，本粘结剂配制工艺比较简单，成本低，使用方便，无任何二次污染。用本粘结剂制成的型焦，不仅具有冷强度高，防水性好，成本低，灰分增加量低的优点，而且具有较高的热强度，原料来源广的特点。
（6）焦碳粉沫成型粘合剂。将水、腐植酸钠、阳离子淀粉、彭润土、硅酸钠、水溶性絮凝剂、一氧化碳助燃剂投入反应釜中经搅拌、加温、降温等工艺制备而成，用本产品可将焦碳粉沫加工成型焦，使型焦具有固定碳高、强度高、耐高温，在高温冶炼炉中燃烧不爆裂、不松散、不结疤的特性，使型焦的质量接近于焦碳。
（7）型焦成型粘结剂。本技术是一种可有效提高冷压成型率的型焦成型粘结剂。型焦成型粘结剂为以下配方组分：丙三醇、二异氰酸酯、聚乙烯醇、膨润土、羧甲基纤维素、葡甘露聚糖、过硫酸铵。产品还具有较高的成型性，而且还不产生二次污染。生满足铸造、冶金等的特殊要求,添加剂中不含磷、硫、氯等有害元素。冷压成型前不需对焦粉进行烘干，不需添加其它辅助材料，成本低，方法简单，对环境友好。
（8）复合型工业气化型焦粘结剂。包括：首先，制备复合型工业气化型焦粘结剂：反应釜加水升温，将粉煤灰、含钙无机物、含硅无机物加入反应釜中，搅拌，升温，继续搅拌；然后将腐植酸和羧甲基纤维素钠加入反应釜中，在上述温度条件下继续搅拌，充分混匀；待溶液冷却至室温，即得型焦粘结剂；第二步，制备复合型工业气化型焦：将粉焦破碎，将其与粘结剂置于混捏锅内，搅拌混合均匀；将混合料送至锟压机中，常温下加压成型，经干燥、冷却后即得所述型焦。利用粉煤灰廉价易得的特点，降低了成本；粘结剂有机和无机组分复合在一起，提高了粘结性能，克服了粉焦无粘结性、塑性小、结构松散缺陷，提升了粉焦的价值。
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