焦化廠固體廢棄物在配煤煉焦中的應用 焦粉的應用

1、第2頁 武漢科技大學 碩士學位論文 而產(chǎn)生大量含有多環(huán)芳烴的廢氣排入大氣，造成嚴重的污染，地區(qū)性癌癥發(fā)生率顯著增高。因此，如何合理處置和利用焦油渣，使之變廢為寶、化害為利，是一項緊迫的任務。34活性污泥中含有大量的有毒有機物及微生物，不僅極易腐化發(fā)臭，污染水體、土壤，危害環(huán)境，而且浪費大量的寶貴有機資源。剩余活性訪泥是生物脫酚處理焦化廢水過程中所產(chǎn)生的。由于微生物在降解消化污水中有機物的同時自身繁衍，每年就產(chǎn)生大量的剩余活性槽泥，這些剩余活供污泥不僅被棄置不用，而且造成一定的污染。51.2 國內(nèi)外固體廢棄物的利用（1） 焦粉搗固生產(chǎn)冶金焦搗固煉焦在許多國家大量采用，這些國家大都缺乏強粘結性煤炭

2、資源，或為降低焦炭生產(chǎn)成本盡量少用或不用強粘結性煤，像德國、法國、波蘭、捷克等國家，其搗固煉焦裝備和技術有了很大進步，例如采用薄層連續(xù)給料，多錘搗固，操作效率大幅提高。為減少裂紋的形成和提高焦炭的機械性能，在使用一種高揮發(fā)份煤時，要求按配煤的揮發(fā)份至少降低到32以下。揮發(fā)份極低的瀝青煤、半無煙煤、石油焦和焦粉，都是可用的貧化物。焦粉可發(fā)揮一種獨持的作用，因為它具有特殊的反應特性。降低焦炭裂紋的有效的方法是，加配混合貧化物，其中配有焦粉和低揮發(fā)份煤和石油焦。配入低揮發(fā)份煤或石油焦，都會抑制配合煤的脫揮發(fā)份過程，特別是在高揮發(fā)份煤再固化之后，因之，減少了裂紋的形成。配入焦粉將會增強上述各配入料的這

3、種作用。除此之外，焦粉還會減少在高溫范圍內(nèi)的物質(zhì)逸損，因而還會使這一炭化階段內(nèi)焦炭結構中的應力源之形成受到限制。此外，在減少裂紋方面的這一伴生特性，只有在加入“混合”貧化物時才能得到。因為這些混合貧化物對焦炭強度M10具有一種特別的改進效果，在它們的配入量保持較低的情況下，就可使用較大量的高揮發(fā)份煤。（2）焦粉制造活性炭活性炭是一種微孔結構極為發(fā)達的碳素材料。它的比表面積、微孔容積、孔徑分布等微孔結構與表現(xiàn)化學構成對活性炭的特性起著決定性的作用。而活性炭所具有的不同持性，又受生產(chǎn)原料的制約及制備方法的影響。為使預制的活性炭具備適應用途的良好性能。原料不同，制備方法也相應各異。當前據(jù)資料報道，已

4、用作活性炭原料的有煤炭、本材、殼核等，而以焦粉為原料制造活性炭，目前尚未見報道。制備活性炭的方法較成熟的有藥品活化法和氣體活化法。用焦粉制活性炭，也是從6-7武漢科技大學 碩士學位論文 第3頁 常規(guī)方法入手，用藥品氯化鋅、氫氧化鈉和水蒸氣為活化劑，依據(jù)均勻設計方法制定不同的工藝條件（藥品配比、活化時間、活化溫度、活化過程）進行探索，活化后制成的活性炭，作苯吸附量測定(測定方法：裝有一定量活性炭的坩鍋，在充滿苯蒸汽的干燥器中，靜態(tài)吸附24h，以吸附前后重量之差與活性炭凈重之比設計，單位為mgg),以吸附量大小評價活性炭性能。（3）利用焦粉、粉煤生產(chǎn)工業(yè)型煤技術我國眾多氮肥、燃氣和冶金行業(yè)由于當前

5、煤炭價格大幅上漲，導致了生產(chǎn)成本加大，尤其是焦炭價格從每噸700元上漲至千元以上。而我國每年焦炭破碎的焦粉在4000萬噸以上，由于沒有較好的成型技術，大量的粉煤、焦粉只能作低級燃料處理。在工業(yè)燃煤方面我國大部分省、市已采取禁燒散煤等措施推廣應用工業(yè)燃料型煤。利用焦粉、粉煤成型，選擇符合要求的粘合劑配方和生產(chǎn)工藝條件，成為業(yè)內(nèi)人士探索的課題。目前多數(shù)型煤企業(yè)在型煤生產(chǎn)中，因為冷、熱強度低，熱穩(wěn)定性差，灰熔點低，固定碳下降嚴重，易粉化，帶出物多，燃燒活性差，防水性差，吸水潮解，增加烘干設備投資大等問題而無法正常生產(chǎn)應用。據(jù)了解，開封市潔凈煤化工研究所根據(jù)我國不同地區(qū)煤炭資源之特性和眾多型煤企業(yè)生產(chǎn)

6、中出現(xiàn)的種種難題，研制成功的工業(yè)型煤系列高強快干復合粘合劑及工藝技術，利用粉煤（焦粉、無煙煤、煙煤、煤泥）可生產(chǎn)不同行業(yè)不同用途的型煤。采用該技術生產(chǎn)的粘合劑每噸高的成本是350元左右，低的每噸200元左右，可加工812噸型煤，干燥后冷強度80公斤左右/球，耐高溫1000不散不粉，防水防潮，免烘干，24小時自然固化，固定碳降低量少，添加的粘合劑中不含鎂、磷、鋁、鐵等化學成份，化學活性好。適用于焦粉、無煙煤、煙煤、劣煤、煤泥生產(chǎn)氣化型煤（棒）和工業(yè)燃料型煤。原有碳化煤球生產(chǎn)線的氮肥廠，設備略加改造即可。14-15（4）焦粉成型添加劑及成型工藝焦粉是一種自身成型性能極差的物質(zhì)，若在常溫下使其成型，

7、必須選擇粘結性能良好的粘結劑，改變焦粉的成型性能，否則僅靠加壓是不可能實現(xiàn)焦粉成型的。焦粉成型添加劑是通過對百余種粘結劑、潤濕劑、填料、溶劑反復試驗，對比篩選出的一種粘結性能優(yōu)良的復合物，稱為GL518型復合添加劑。GL518型復合添加劑中既含有能耐高溫的無機化合物，又有粘結性能很好的有機高分子化合物，它從根本上改變了單一粘結劑的很多缺陷。經(jīng)反復試驗，GL518型復合添加劑具有互溶性能好，粘結力強，溶劑易揮發(fā)，焦粒烘干后抗壓強度高，能耐高溫，化學反應活性好，原材料來源豐富，成型工藝簡單，成型綜合成本低等優(yōu)點。第4頁 武漢科技大學 碩士學位論文焦粉是一種成型性能極差的物質(zhì)，為改善焦粉成型性能，除

8、了加入一定量的添加劑外，還必須正確掌握焦粉成型工藝。焦粉成型工藝是根據(jù)焦粉特有屬性而定的，首先將焦粉按照不同粒度計量配料，然后把添加劑的各組分計量加入復配釜中進行混合復配，復配好的添加劑貯存在容器中供焦粉成型時用。將焦粉成型的各種原料按照一定的配比加入到高速混合機內(nèi)，經(jīng)過815min混合，再將混合好的原料送入成型擠壓機，成型擠壓機壓出的焦粒經(jīng)過烘干就得到成品。焦粉成型工藝流程示意圖如圖1.1所示。16-17圖1.1 焦粉成型加工工藝流程圖（5）處理生化廢水針對焦化廠生化脫酚廢水的化學需氧量（COD）普遍超標現(xiàn)象，黑龍江科技大學張勁勇等進行了焦粉處理廢水的試驗。對雞西礦務局煤氣廠熄焦塔廢水中的焦

9、粉（熄焦粉）、曬焦臺上的焦粉（曬焦粉）以及焦化廠焦倉的焦粉（焦粉）經(jīng)活化或酸化處理后，分別加入等量的生化廢水中進行2h的吸附處理，然后澄清分離得到吸附處理后的廢水（稱為凈水），用高錳酸鉀法分別測定生化廢水和凈水的COD值，進行比較。其工藝流程如下圖1.2：圖1.2 焦粉處理廢水工藝流程圖通過考查三種焦粉對生化廢水的吸附處理效果，熄焦粉處理效果最好，完全可能取代廢水的三級處理，且熄焦粉同活性炭一樣可以循環(huán)再生使用；加上其自產(chǎn)、不用粉碎、廉價的特點，可以大幅度降低廢水處理費用；吸附處理后又可以作配煤煉焦的瘦化劑，不會產(chǎn)生二次污染。武漢科技大學 碩士學位論文 第5頁（1） 焦油渣在配煤煉焦中的應用焦

10、化廠的廢渣主要由焦油氨水澄清槽分離出的焦油渣和粗苯工序再生器中產(chǎn)生的瀝青類殘渣(簡稱再生殘渣)組成。對于年產(chǎn)焦炭250萬噸的焦化廠，每年可產(chǎn)生焦油渣1l00t，再生殘渣200t。西班牙焦化廠新開發(fā)的廢渣處理方法是將其作為型煤的粘結劑，并把型煤配人配煤中煉焦。其研究目的一是評價廢渣對改善煤塑性和提高焦炭性能的能力；二是探討在配型煤煉焦工藝中，使用廢渣型煤的可行性。為此，分別在250kg活動墻試驗焦爐和6t半工業(yè)試驗爐上進行了摻型煤煉焦試驗，以深入研究廢渣的特性。試驗使用了3種從焦油氨水澄清槽中分離出的焦油渣及2種再生殘渣。5種廢渣是在西班牙同一焦化廠的不同時期采集的樣品，并用熱解質(zhì)量分析法、基氏流動度測定法和測定不同溶劑中的溶解度等方法對廢渣進行了全面的分析，并用光學顯微鏡觀察了不溶物的結構。隨著焦爐加熱制度、裝煤程序和配煤工藝等操作條件的改進，雖可大幅度降低廢渣的生成量，但廢渣的處理問題仍然存在。對于焦化廠的這些廢渣，雖不能采用填埋、焚燒和生物分解等一般廢渣的處理方法，但行之有效的方法是將廢渣作為塑性添加劑直接加入煉焦配煤中或用作型煤的粘結劑。眾多研究者已廣泛進行了廢渣配入煉焦配煤中煉制冶金焦的研究。在早期的研究工作中，將這種廢渣作為煉焦配煤