一种富氢高炉用低灰分低气孔率焦炭制备系统及方法

本发明涉及高炉冶炼用焦炭，尤其涉及一种富氢高炉用低灰分低气孔率焦炭制备系统及方法。

背景技术：

1、传统的高炉炼铁通过焦炭燃烧提供还原反应所需要的热量并产生还原剂一氧化碳(co)，在还原气体的作用下，铁矿石被还原同时产生大量的二氧化碳气体(co2)。为实现高炉减排的目标，冶金工作者提出了高炉富氢操作工艺。用富氢气体作为最理想的还原剂，去替代部分焦炭，同时还原产物是水，达到了高炉减排的目的。

2、从目前高炉富氢操作的研究来看，氢气的加入能够促进软熔带的下移与减薄，显著提高铁矿石还原度，这就说明氢气相较于焦炭能够高效的完成铁氧化物的还原。然而，随着炉内富氢气体的增加，气氛中水含量的增多促进了焦炭的气化反应，在消耗碳素的同时破坏了焦炭结构，在炉内下降的过程中焦炭粒度下降同时产生大量焦粉，不利于高炉的透气，影响氢气利用效率。

3、通常焦炭的灰分与气孔率对焦炭反应性能有着极大的影响，高灰分与高气孔率的焦炭有着高反应性，反应后导致强度大幅下降。所以高炉富氢操作必须更加注重焦炭的低灰分与低气孔率，保证焦炭在炉内的骨架作用从而最大程度提升氢气的利用率，使高炉炼铁工艺得到极致的减排。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于：针对以上现有的技术存在的问题，提出一种富氢高炉用低反应性高强度焦炭制备系统及方法。通过将酸洗-水洗-烟气余热利用-捣固炼焦流程整合起来，使得煤脱灰效率、低气孔率焦炭的生产效率提高的目的得以实现。

2、为达到上述目的，本发明提出系统包括配煤单元、破碎单元、多功能酸洗一体单元、脱水单元、粉碎单元、捣固单元、炼焦单元、熄焦单元以及筛分单元。

3、进一步地，所述配煤单元配以10-30％弱粘结性煤种，

4、进一步地，所述破碎单元利用破碎机将煤破碎，得到粒度范围在4mm-7mm煤块。

5、进一步地，所述多功能酸洗一体单元包含酸洗罐，酸洗罐上部设置有加煤口与加液及排气口；在酸洗罐内设置有两个喷管；喷管分别位于酸洗罐对称线两侧位置，用于利用熄焦产生的高温氮气加热并搅拌酸洗罐内煤块与洗液；在酸洗罐内部，喷管下方设置有橡胶锥帽浮盘；橡胶锥帽浮盘的直径略小于酸洗罐的罐体直径，当罐体里没有注入洗液时，橡胶锥帽浮盘坐落在酸洗罐的底托上，当罐体内注入洗液后，橡胶锥帽浮盘飘浮在酸洗罐，同时通过加煤口加入的煤块也落在橡胶锥帽浮盘的锥帽之上；当酸洗或水洗结束后，打开酸洗罐底部底托周围的环形出口时，酸洗罐内的洗液携带着洗脱的灰分先经过橡胶锥帽浮盘和酸洗罐的罐体之间的空隙，由环形出口排出；而随着洗液的排出，橡胶锥帽浮盘也随之下降直到再次坐落到酸洗罐的底托上，而此时位于其锥帽上的煤块与环形出口之间的下降通道也打开，从而使得洗后的煤块可由环形出口排出。

6、进一步地，在橡胶锥帽浮盘的锥帽上设置有多条涡轮槽。

7、进一步地，所述喷吹管位置位于酸洗罐对称线两侧位置，与酸洗罐壁面夹角为60°-75°，与酸洗罐对称线偏转角为30°-40°。

8、进一步地，所述脱水单元为干燥室，利用熄焦产生的高温氮气加热酸洗后的煤块得到脱灰煤块；所述粉碎单元可利用粉碎机将脱灰煤块粉碎，得到粒度范围在0.5mm-1mm的脱灰煤粉；所述捣固单元利用捣固机将脱灰煤粉捣固成脱灰煤饼，提升煤的堆密度；所述炼焦单元可将脱灰煤饼隔绝空气加热炼制成焦炭；破碎筛分单元通过筛分机将焦炭筛分，粒度<15mm的焦炭返回到粉碎单元，粒度>15mm的焦炭用于高炉；破碎筛分单元通过筛分机将焦炭筛分，粒度<15mm的焦炭返回到粉碎单元，粒度>15mm的焦炭用于高炉。

9、本发明还提供了一种富氢高炉用低灰分低气孔率焦炭制备方法，包括步骤：

10、s1、将完成配煤后的煤放入破碎机，破碎获得粒度在4mm-7mm煤块。

11、s2、将粒度在4mm-7mm煤块放入酸洗罐，酸洗罐上部设置有加煤口与加液及排气口；在酸洗罐内设置有两个喷管；喷管分别位于酸洗罐对称线两侧位置，用于利用熄焦产生的高温氮气加热并搅拌酸洗罐内煤块与洗液；在酸洗罐内部，喷管下方设置有橡胶锥帽浮盘；橡胶锥帽浮盘的直径略小于酸洗罐的罐体直径，当罐体里没有注入洗液时，橡胶锥帽浮盘坐落在酸洗罐的底托上，按照固液比1：10加入浓度为3％-5％的盐酸溶液；橡胶锥帽浮盘飘浮在酸洗罐，同时通过加煤口加入的煤块也落在橡胶锥帽浮盘的锥帽之上；利用熄焦产生的高温氮气加热并搅拌溶液；当酸洗或水洗结束后，打开酸洗罐底部底托周围的环形出口时，酸洗罐内的洗液携带着洗脱的灰分先经过橡胶锥帽浮盘和酸洗罐的罐体之间的空隙，由环形出口排出；而随着洗液的排出，橡胶锥帽浮盘也随之下降直到再次坐落到酸洗罐的底托上，而此时位于其锥帽上的煤块与环形出口之间的下降通道也打开，同时再次通过喷管向罐内喷入高温氮气，在干燥煤块的同时也将其通过环形出口排出；

12、s4、将脱灰煤块进行粉碎操作，得到粒度范围在0.5mm-1mm的脱灰煤粉；

13、s5、脱灰煤粉在捣固机中成型为脱灰煤饼，在炼焦室中加入脱灰煤饼与5％的沥青作为粘结剂进行炼焦；

14、s6、红温焦炭在熄焦塔中利用氮气进行冷却，所得高温氮气用于步骤s2中的喷吹搅拌用气体，以及用于步骤s3中的高温干燥用气体；

15、s7、完成冷却的焦炭利用破碎机完成破碎，其中粒度<15mm的焦炭返回到粉碎单元，粒度>15mm的焦炭用于高炉。

16、本发明的多功能酸洗一体设备，整合酸洗-水洗-过滤流程，喷吹管与酸洗罐壁面夹角为60°-75°，与酸洗罐对称线偏转角为30°-40°，喷吹效果好，搅拌能力强，提升了脱灰与清洗效率；同时喷吹管喷吹的气体为熄焦产生的高温烟气，利用高温烟气进行喷吹，降低了生产能量消耗。利用捣固机器制得的煤饼，提升了煤粉的堆密度，同时在炼焦环节中加入了沥青作为粘结剂，提升了煤在炼焦过程中的粘结性能，极大的降低的焦炭成品的气孔率。实现了使用于富氢高炉所用的低灰分低气孔率焦炭制备。

技术特征：

1.一种富氢高炉用低灰分低气孔率焦炭制备系统，其特征在于，系统包括配煤单元、破碎单元、多功能酸洗一体单元、脱水单元、粉碎单元、捣固单元、炼焦单元、熄焦单元以及筛分单元。

2.如权利要求1所述的焦炭制备系统，其特征在于，所述配煤单元配以10-30％弱粘结性煤种。

3.如权利要求1所述的焦炭制备系统，其特征在于，所述破碎单元利用破碎机将煤破碎，得到粒度范围在4mm-7mm煤块。

4.如权利要求1所述的焦炭制备系统，其特征在于，所述多功能酸洗一体单元包含酸洗罐，酸洗罐上部设置有加煤口与加液及排气口；在酸洗罐内设置有两个喷管；喷管分别位于酸洗罐对称线两侧位置，用于利用熄焦产生的高温氮气加热并搅拌酸洗罐内煤块与洗液；在酸洗罐内部，喷管下方设置有橡胶锥帽浮盘；橡胶锥帽浮盘的直径略小于酸洗罐的罐体直径，当罐体里没有注入洗液时，橡胶锥帽浮盘坐落在酸洗罐的底托上，当罐体内注入洗液后，橡胶锥帽浮盘飘浮在酸洗罐，同时通过加煤口加入的煤块也落在橡胶锥帽浮盘的锥帽之上；当酸洗或水洗结束后，打开酸洗罐底部底托周围的环形出口时，酸洗罐内的洗液携带着洗脱的灰分先经过橡胶锥帽浮盘和酸洗罐的罐体之间的空隙，由环形出口排出；而随着洗液的排出，橡胶锥帽浮盘也随之下降直到再次坐落到酸洗罐的底托上，而此时位于其锥帽上的煤块与环形出口之间的下降通道也打开，从而使得洗后的煤块可由环形出口排出。

5.如权利要求4所述的焦炭制备系统，其特征在于，在橡胶锥帽浮盘的锥帽上设置有多条涡轮槽。

6.如权利要求4所述的焦炭制备系统，其特征在于，所述喷吹管位置位于酸洗罐对称线两侧位置，与酸洗罐壁面夹角为60°-75°，与酸洗罐对称线偏转角为30°-40°。

7.如权利要求4所述的焦炭制备系统，其特征在于，所述脱水单元为干燥室，利用熄焦产生的高温氮气加热酸洗后的煤块得到脱灰煤块；所述粉碎单元可利用粉碎机将脱灰煤块粉碎，得到粒度范围在0.5mm-1mm的脱灰煤粉；所述捣固单元利用捣固机将脱灰煤粉捣固成脱灰煤饼，提升煤的堆密度；所述炼焦单元可将脱灰煤饼隔绝空气加热炼制成焦炭；破碎筛分单元通过筛分机将焦炭筛分，粒度<15mm的焦炭返回到粉碎单元，粒度>15mm的焦炭用于高炉；破碎筛分单元通过筛分机将焦炭筛分，粒度<15mm的焦炭返回到粉碎单元，粒度>15mm的焦炭用于高炉。

8.一种富氢高炉用低灰分低气孔率焦炭制备方法，其特征在于，包括步骤：

技术总结一种富氢高炉用低灰分低气孔率焦炭制备系统及方法，该系统包括配煤单元、破碎单元、多功能酸洗一体单元、脱水单元、粉碎单元、捣固单元、炼焦单元、熄焦单元以及筛分单元。技术研发人员：王易,鲁雄刚,张玉文,祝凯,邹星礼,李光石,武文合,耿淑华受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17