一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法

本发明属于焦炭生产，具体涉及一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法。

背景技术：

1、在用于炼钢的焦炭的生产中，优质炼焦煤的数量仅占可用煤炭总储量的10%左右，而且很可能会枯竭。因此，在未来，结焦性能较差的低阶煤将主要作为焦炭原料。

2、焦炭在高炉中可以作为还原铁矿石的还原剂，维持高温的燃料，以及确保气体和熔融铁的分配路径的间隔层，但低阶煤生产的焦炭的机械强度较差，不能作为间隔层。一般来说，为了生产具有机械强度的焦炭，煤在加热过程中必须被软化和熔化，而低阶煤的软化和熔化性能较差。因此，对低阶煤的改造非常必要。

3、煤中的自由基不仅在加热时存在，而且在最初也存在自由基，原本存在于低阶煤中的自由基在加热后可能会重新结合，成为煤中分子的交联点。有报道称，利用化学物质进行还原处理，可以去除自由基。通过去除固有自由基，未熟油被显著改变。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法，通过使用该方法，能去除自由基，能显著改善煤的黏结性能，并增强所制焦炭的强度。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法，包括如下步骤：

4、第一步，将低阶煤粉碎，粒径小于1mm的占95%以上，将粉碎后的低阶煤进行电磁淘洗，然后用含磺酸基团的有机酸和硫酸铁依次浸洗1-2h，得到的样品用70-90℃蒸馏水淋洗2-3h，干燥后得到煤样a；

5、第二步，将煤样a采用3-羧基-3-羟基戊二酸喷淋30 min，然后继续浸洗2-3 h，处理淋洗1-2 h，得到煤样b；

6、第三步，液态或气态甲酸对煤样b预处理：

7、液态处理，将质量浓度为3%的甲酸溶液与煤样b混合，加入蒸汽加热反应釜中，在60-100℃下进行还原反应4-6 h，真空抽滤后通入高压蒸汽烘干得到煤样c，其中，煤样b与甲酸的质量比为1:1.15-1:1.6；

8、气态处理，将煤样b置于气固反应器中，按照煤样b与甲酸质量比为1:2.8-1:4的比例通入甲酸蒸汽，在16.3-92.4kpa下进行还原反应2-6 h，烘干得到煤样d；

9、第四步，在隔绝空气的条件下，将煤样c或煤样d制成焦炭。

10、进一步地，第一步中所述含磺酸基团的有机酸包括β-萘磺酸、磺酸、亚磺酸中的任意一种。

11、进一步地，第二步中所述淋洗采用超临界水、亚临界蒸汽、临界蒸汽中的任意一种。

12、进一步地，第三步中所述甲酸还可替换为四氢合铝酸锂、四氢合硼酸锂、四氢合硼酸钠中的任意一种。

13、进一步地，第三步液态处理中的高压蒸汽的温度为50-140℃，压力为0.02-0.8mpa。

14、进一步地，第四步中所述焦炭的制备方法如下：将煤样c或d，在隔绝空气的条件下加热到900-1100℃，升温速率为15℃/min，停留一个结焦周期，降温后得到焦炭。

15、进一步地，所述结焦周期为从装炉到推焦所需的时间，根据炭化室的宽度确定。

16、本发明还可应用于风化煤的处理。

17、本发明的有益效果如下：

18、1. 低阶煤价格低廉，但其中金属离子、含硫量、含水量水较高，导致其结焦性能差，通过本方法，对低阶煤的进行除硫、金属离子、水等杂质，然后通过还原去除煤中存在的自由基，可以改善低阶煤的软化和熔化性能，使得低阶煤的炼焦性能大幅提升。

19、2. 风化使焦炭的强度降低了一半左右，但通过本方法，使焦炭的强度恢复到与精煤焦炭相同的水平。因此，所提出的方法对风化煤和低阶煤的还原也很有效。

技术特征：

1.一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法，其特征在于：第一步中所述含磺酸基团的有机酸包括β-萘磺酸、磺酸、亚磺酸中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法，其特征在于：第二步中所述淋洗采用超临界水、亚临界蒸汽、临界蒸汽中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法，其特征在于：第三步中所述甲酸还可替换为四氢合铝酸锂、四氢合硼酸锂、四氢合硼酸钠中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法，其特征在于：第三步液态处理中的高压蒸汽的温度为50-140℃，压力为0.02-0.8mpa。

6.根据权利要求1所述的一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法，其特征在于：第四步中所述焦炭的制备方法如下：将煤样c或d，在隔绝空气的条件下加热到900-1100℃，升温速率为15℃/min，停留一个结焦周期，降温后得到焦炭。

7.根据权利要求6所述的一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法，其特征在于：所述结焦周期为从装炉到推焦所需的时间，根据炭化室的宽度确定。

技术总结本发明的目的在于提供一种改善低阶煤炼焦性能的预处理方法，属于焦炭生产技术领域，即在60‑100℃用还原剂对低阶煤进行处理，以改善煤的黏结性能。该方法主要是对低阶煤除杂后利用液态或气态甲酸还原低阶煤中的自由基，从而改善其黏结性能并增强所制焦炭的强度。该方法还可以有效提升风化煤的炼焦性能。技术研发人员：任超英,张国杰,刘俊,李国强,赵钰琼,王影,魏晓芬,刘彦妮,李天善,陶智志,单少楠,申冬,樊卫晋,刘嘉璇,李若昕,彭博,张传芳受保护的技术使用者：太原理工大学技术研发日：技术公布日：2024/4/22