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工業焦粉生產型焦（型焦粘合劑、冶金焦粉生產冷壓型焦、焦粉冷壓成型焦炭技術）
焦粉即焦炭生產或使用過程中剩下的粉沫，又稱焦沫。焦沫的生成量約為焦炭產量的10%，其絕對量是可觀的，焦沫不僅焦化廠有，而且各使用焦炭的單位也有，日積月累，焦炭用戶的廠家差不多都積存了一大堆焦沫，如將這些焦沫集中起來開發利用，不僅能改善環境，減少占地，而且是能源再利用的一項很有前途的工作。焦沫每噸150元，焦炭每噸800元，把焦沫加工粘合出售，將會產生很好的經濟效益（粘合劑成本每噸型焦用35元左右）。型焦就是把破碎的焦粉（焦沫），通過用特殊的粘合劑把它粘合成型，固化后代替焦炭使用，可增值幾倍。焦碳是冶金、機械、化工、建材行業的主要原料，目前焦炭資源緊缺，需求量大，利用工業廢棄焦粉采用開發的成型技術生產型焦，在技術上和經濟上都是可行的。本項目投資可多可少，投資回收期短，經濟效益十分顯著。
一、
項目背景：我國冶金、化工化肥、電石工業等行業的生產，大都用焦炭或無煙塊煤，由于機械化開采塊煤產率低，加之當前小煤窯的取締和煤炭價格及運費的上漲，造成無煙塊煤和焦炭生產成本不斷提高。在焦煤和焦炭供應總量相對減少的同時，而我國每年焦炭破碎的焦粉在5000萬噸以上，焦粉具有固定碳高，低揮發分、低硫等特點，由于沒有較好的成型技術，大量的焦粉只能作低級燃料處理。在焦炭的主要原料主焦煤和肥煤供應緊張的情況下，所以利用焦粉成型，加快開發技術含量高，附加值大的煤炭深加工產品，選擇符合要求的成型劑配方和適于冶金、化工化肥、電石等行業代替部分焦炭應用的焦粉成型技術，是煤化學等領域研究攻關的重要課題之一。在工業型煤、氣化型煤、金屬礦粉成型的基礎上，現在已成功的解決了焦粉極難成型（塊、球）的關鍵技術。利用焦碳或無煙塊煤下余的焦粉或粉煤成型技術不但有效解決了廢料成型難題，節省大筆的治污費用，還將廢料進行了資源化利用，為企業提供大量的廉價潔凈燃料，其社會效益與經濟效益均極其顯著。既節約能源和保護環境,又實現增值轉化,因此,建設焦粉成型項目意義十分重大。
二、型焦技術現狀：常規煉焦技術所用的原料是由煉焦煤配合而成，即傳統的“氣、肥、焦、瘦”四種煤配合煉焦法。我國煤炭資源豐富，但分布不均，做為煉焦基礎配煤的肥、焦煤相對貧乏，個別地區僅有少量的非粘結性煤，根本無法煉成焦碳，加之交通不便、限制超載運輸費用高，使得焦碳成本加大，限制了地方鋼鐵工業的發展。型焦技術工藝正是在上述背景下產生發展起來的。型焦生產可分為干燥型和炭化型二大類，前者具有投資少、成本低、工藝簡單等特點，產品適于化工、造氣或冶金、鑄造行業配用，后者雖然說產品質量高，但因需要建窯爐投資大、工藝復雜、加之目前原材料成本太高而不易投資。所以采用壓冷態成型工藝生產型焦項目是可行的。
三、焦粉生產型焦的基本條件：型焦廠的建設涉及土建、機械、化工和熱工等技術專業；成型添加劑涉及高分子化學，膠體化學和結晶學；型焦燃燒涉及燃燒學、熱動力學、高溫熱化學、催化活化理論及氧化還原機理。目前國內已建的型焦廠常常因設備不配套、選擇的成型添加劑不適用、欠缺理論基礎和工藝研究等原因而未能形成工業化生產規模。利用焦粉加工型焦，先決條件是，生產型焦必須適合用戶的應用條件。行內人士都知道，不同的燃燒裝置和爐型，對焦碳或塊煤的粒度、灰分、揮發分、固定碳、反應活性、焦渣特性及有關技術指標要求不一樣，所以采用焦粉生產型焦應用于冶金、化工、電石等行業,首先確定不同燃燒裝置和爐型的約束條件，然后在這些條件下，通過科學配比和不同的先進工藝，把焦粉加工型焦的灰分、水分、揮發分、反應活性、焦渣特性和粒徑大小等技術指標調整到最有利于工業應用的最佳值，才能應用于工業生產。所以焦粉成型：原料是條件；成型添加劑是關鍵；設備是保證。
四、成型劑技術是關鍵：焦粉成型后只有滿足長途運輸和露天堆放的要求，而且具備與塊焦相同或更好的性能，才能真正實現商品化。所以,采用焦粉加工成型應用于冶金、化工、電石等行業，關鍵是采用合適的成型工藝和粘接技術。目前，我國工業型焦一般采用低壓冷態成型，對粘合劑的要求較高，盡管我國在工業型焦方面進行了大量的研究工作，并取得可觀的實用效果，但總的說來，現有的這些技術或多或少存在著這樣或那樣的不足，如冷、熱態強度低、防潮防水性差、成本過高、原料來源不廣、燃燒性能不佳等等。開發的焦粉粘合劑成型型焦焦碳產品經檢測，成型焦粒主要技術指標如下：在1100 ℃ 下成型焦粒不潰散，并具有一定強度，抗壓強度達 100kg /個；添加劑中不含Ａ、Ｐ、Ａ１、Ｍｇ、Ｆｅ等對生產有害的元素；化學反應活性：９０％；焦粉成型總成本：100元／噸。添加劑中不含鎂、磷、鋁、鐵等化學成份，化學活性好。適于冶金、鑄造、化工、化肥、電石等行業代替焦炭應用。特點：1、本制造工藝要求簡單；2、采用的粘結劑原料易購，既含有改進耐高溫的化學成分，又帶有防水成分，提高型煤的耐熱性，便于運輸、裝卸和露天堆放；3、產品冷強度大于150公斤/球，耐高溫1000℃不散不粉，熱穩定性大于90%，防水防潮，不降低固定碳含量，添加劑中不含有害成份，化學活性好�？蛇m于冶金、化工化肥、電石等行業代替部分焦炭和無煙塊煤使用。4、自然固化或利用余熱烘干均可。粉焦成型主要產品及技術參數：主要產品為冶金型焦，其技術參數如下：固定碳(與原料相比)降低＜1％；粒度60mm；轉古強度M40 (%)≥80.0M10(%)≤8.5；抗壓強度≥1500N/個、；熱強度1000℃；熱穩定性（耐高溫大于1000℃不散不粉）≥90%；；灰熔點＞1250℃；化學活性好防水性極佳（泡在水中不碎不散）。
五、型焦形狀、尺寸：圓柱型、長方形、球型可按用戶要求生產不同形狀、重量的型焦產品。
六、型焦工藝流程：原料、粘結劑篩分破碎→原料、粘結劑定量供料→攪拌→干燥→成型→冷卻→成品球→包裝。型焦生產工藝：將原料（焦粉、蘭炭或無煙粉）粉碎處理，配入粘合劑經過混合均勻后，再進行捏合攪拌，送入成型機成型，然后通過干燥后即為型焦產品。通過大量的實驗證明，該成型技術先進、工藝簡便、成本低、型焦防水耐高溫、抗壓強度高、化學反應活性好、固定碳降低量極小，產品能滿足各種冶煉爐的要求。主要設備：破碎機、攪拌機、磅稱、干燥器、成型機等。
七：經濟收益：1、年銷售收入:2萬噸×600元/噸＝1200萬元；2、型焦成本:400元/噸（焦粉300元/噸＋添加劑、水電工資等100元）；3、年利稅：400萬元。從以上計算結果可以看出，本項目建設投產后，其經濟社會效益很好，不僅具有很好的經濟效益，而且還具有顯著的節能、環境保護和社會效益。
技術簡介：
（1）焦炭粉成型的粘結劑。配方由A、B兩種組分組成,其中A組分由膠粘劑、助粘劑、填充劑組成;B組分為表面改性劑。本粘結劑適用于焦粉(包括蘭炭粉、石油焦粉)的冷態固結成型,成品可作為礦熱爐原料、化工煤氣原料、電石生產原料等代替部分焦炭應用。本粘結劑應用方法簡單，不需原料加熱攪拌，產品也無需炭化，整個生產過程沒有污染，成型率95%以上，濕球強度1米高落下>3次，成品強度大于800N/球、耐高溫1000℃不散不粉。
（2）機焦和型焦的快速揮發高強粘合劑。它是由無機物與多種有機化工原料經過復雜的化學反應而成的，按粘合劑在煤粉中的重量比為8-10%的比例加入粉煤中，進行煅燒，使型煤(煤球)具有很高的冷、熱機械強度和熱穩定性;很高的防潮、防水性能和水浸強度。
（3）用于冷壓鐵焦的低溫固結新型粘結劑。成型性好、雜質含量低、不產生二次污染的低成本高效粘結劑。使用該粘結劑能大比例的利用焦粉制備鐵焦,并使鐵焦在冷壓成型的條件下具有滿足運轉、跌落的冷態強度，在低溫固結的條件下具有滿足冶煉要求的熱態強度。粘結劑的制備是將有機高分子聚合物、硅溶膠或硅膠、水按比例混合，再加入占混合溶液0.05-0.6WT%的穩定劑;在1.2-1.4MPA、170-190℃的反應釜中反應1.5-3H后得到，粘結劑中的組分由于接枝、橋連成網狀結構而使得溶液具有高粘度，并在0.05-0.6WT%穩定劑的作用下具有高分散性。
（4）焦粉成型粘結劑。由下列配方原料制備而成:瀝青粉、煤焦油、焦油渣、MF4、NO、腐植酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯酰胺、羧甲級纖維素、氫氧化鈉、糊精。它解決了焦粉極難成型的問題,利用本粘結劑可出產品型焦,干燥后冷強度70公斤-90公斤/單球，在高溫1300℃時不散不粉，固定碳降低量少，添加劑中不含鎂、磷、鋁、鐵等化學成份，化學活性好，生產的型焦可適于冶金、化工化肥、電石等行業代替部分焦炭應用。
（5）型焦粘結劑。包括的配方組分為：聚乙烯醇PVA，水玻璃，膨潤土。該焦制備方法為：1)將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份焦粉型焦粘結劑；3)攪拌10~15分鐘出料；4)室溫下放置15~20分鐘，放入成型機加壓成型，壓制成圓柱形；5)室溫放置2~8小時后，于120℃干燥。與現有各種型焦粘結劑相比，本粘結劑配制工藝比較簡單，成本低，使用方便，無任何二次污染。用本粘結劑制成的型焦，不僅具有冷強度高，防水性好，成本低，灰分增加量低的優點，而且具有較高的熱強度，原料來源廣的特點。
（6）焦碳粉沫成型粘合劑。將水、腐植酸鈉、陽離子淀粉、彭潤土、硅酸鈉、水溶性絮凝劑、一氧化碳助燃劑投入反應釜中經攪拌、加溫、降溫等工藝制備而成，用本產品可將焦碳粉沫加工成型焦，使型焦具有固定碳高、強度高、耐高溫，在高溫冶煉爐中燃燒不爆裂、不松散、不結疤的特性，使型焦的質量接近于焦碳。
（7）型焦成型粘結劑。本技術是一種可有效提高冷壓成型率的型焦成型粘結劑。型焦成型粘結劑為以下配方組分：丙三醇、二異氰酸酯、聚乙烯醇、膨潤土、羧甲基纖維素、葡甘露聚糖、過硫酸銨。產品還具有較高的成型性，而且還不產生二次污染。生滿足鑄造、冶金等的特殊要求,添加劑中不含磷、硫、氯等有害元素。冷壓成型前不需對焦粉進行烘干，不需添加其它輔助材料，成本低，方法簡單，對環境友好。
（8）復合型工業氣化型焦粘結劑。包括：首先，制備復合型工業氣化型焦粘結劑：反應釜加水升溫，將粉煤灰、含鈣無機物、含硅無機物加入反應釜中，攪拌，升溫，繼續攪拌；然后將腐植酸和羧甲基纖維素鈉加入反應釜中，在上述溫度條件下繼續攪拌，充分混勻；待溶液冷卻至室溫，即得型焦粘結劑；第二步，制備復合型工業氣化型焦：將粉焦破碎，將其與粘結劑置于混捏鍋內，攪拌混合均勻；將混合料送至錕壓機中，常溫下加壓成型，經干燥、冷卻后即得所述型焦。利用粉煤灰廉價易得的特點，降低了成本；粘結劑有機和無機組分復合在一起，提高了粘結性能，克服了粉焦無粘結性、塑性小、結構松散缺陷，提升了粉焦的價值。
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上一技術：超導熱管傳熱采暖技術 下一技術：型煤粘合劑
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