高硫焦煤参与炼焦的焦炭硫分控制方法技术

本发明专利技术公开了一种高硫焦煤参与炼焦的焦炭硫分控制方法，属于配合煤炼焦技术领域。它包括取高硫焦煤与其他炼焦煤混合形成配合煤，配合煤经炼焦工艺制得焦炭，其中，配合煤硫分S

Control method of sulfur content in coke of high sulfur coking coal participating in coking

【技术实现步骤摘要】
高硫焦煤参与炼焦的焦炭硫分控制方法
本专利技术涉及焦炭硫分的控制方法，属于配合煤炼焦
，具体地涉及一种高硫焦煤参与炼焦的焦炭硫分控制方法。
技术介绍
我国的煤炭资源状况决定了优质炼焦煤日趋短缺，其中优质低硫资源更加紧缺，且越来越少，高硫焦煤与低硫焦煤价差最高达200元/吨以上。炼焦煤中的硫主要包括硫化铁硫、硫酸盐硫和有机硫。炼焦过程中，煤中的硫一部分进入煤气，进入煤气的硫经回收可得到硫磺或硫铵产品。另一部分进入焦炭，硫是焦炭中的有害杂质，高炉焦的硫约占整个高炉炉料中硫的80％～90％，炉料中的硫仅5％～20％随高炉煤气逸出，其余的硫靠炉渣排出。这就要增加溶剂，使炉渣的碱度和渣量提高。一般焦炭含硫每增加1％，高炉焦比约增加1.2％～2.0％，石灰石用量约增加2％，生铁产量约减少2.0％～2.5％，炼焦煤中的硫尽可能进入煤气有利于高炉炼铁生产。文献“钙基高硫焦煤共热解焦中硫测定方法及分布规律”(煤炭转化，2017(3)，16-21)研究了钙基高硫焦煤共热解焦中硫测定方法及分布规律，运用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)分别研究了焦炭中无机硫和有机硫的类型，尝试用一种新方法分析热解焦中形态硫，即碘量法测定焦中无机硫化物含量、且可以直接测定焦中有机硫含量的方法，并运用此方法考察了钙基添加剂对高硫焦煤高温热解后形成的焦中形态硫分布的影响规律。结果表明：钙基添加剂改变了煤热解后焦炭形态硫的分布，一方面，通过高温固硫作用，提高了焦中无机硫化物含量所占比例(其中无机硫化物主要以CaS形式存在)；另一方面，通过促进煤中有机硫的分解，降低了焦炭中有机硫含量所占比例。文献“高硫焦煤中形态硫的热解迁移特性”(煤炭转化，2012(4)，17-21)研究了高硫焦煤中形态硫的热解迁移特性，对西北地区石炭纪高硫焦煤进行热解实验，考察了热解温度(200℃～1000℃)和热解停留时间(20min～100min)对煤中形态硫的迁移特性的影响，并通过FTIR分析了热解过程中半焦的结构变化情况。研究表明，高硫焦煤中全硫随热解温度的升高先减小后增大，在600℃时达到最低；硫酸盐硫的含量较低，维持在0～0.5％之间；硫化铁硫随着热解温度的升高逐渐减小；有机硫随热解温度的升高先减小后增大，在500℃时达到最低；无机硫脱除率高于有机硫脱除率；煤热解过程中氧和硫等杂原子官能团在半焦中不断减弱。文献“高硫焦煤加氢热解脱硫研究”(化学工程，2006(4)55-58)开展了高硫焦煤加氢热解脱硫研究。在常压固定床上，温度450～750℃，氢气流速300～900ml/min，和升温速度15℃/min的实验条件下，对沟底高硫焦煤加氢热解脱硫的影响因素进行了研究。实验结果表明，适当增加氢气的流速，提高反应最终温度和延长停留时间，对高硫焦煤加氢热解脱硫效率的提高和降低残留物中的硫质量分数都是有利的；利用气相色谱研究了硫化氢气体的逸出规律，随着热解温度的提高，硫化氢气体逸出曲线表现为2个峰。研究认为，高温峰源于硫铁矿和噻吩类含硫化合物中硫的脱除，而低温峰源于脂肪族含硫化合物硫的脱除。煤脱硫反应的热力学也表明，随热解温度升高煤加氢热解脱硫分为2段。文献“应用XPS研究贵州煤中硫的赋存形态”(中国工程热物理学会学术会议论文，燃烧学，编号：074068，140-145)应用XPS研究了贵州煤中硫的赋存形态。应用XPS方法研究了5种贵州煤中硫的赋存形态，以获取构建含硫大分子模型所必须的参数。结果表明贵州煤中硫的赋存形态是多样的，ZY—TG和JL-CQ以噻吩型硫为主，而其他3种煤样则主要以砜型硫为主。通过对煤样XPS图谱的分峰拟合，定量分析得到了煤中各种形态的硫的详细含量，为创建含量大分子结构模型提供了必要的参数。文献“用XPS研究新西兰高硫焦煤热解过程中氮、硫官能团的转变规律”(燃料化学学报，2013(11)，1287-1293)应用XPS研究新西兰高硫焦煤热解过程中氮、硫官能团的转变规律，选择一种高硫新西兰煤(NXL)作为研究对象，高纯Ar气氛中，以5℃/min的升温速率在管式炉中热解，热解终温为300～1000℃。用XPS研究煤及不同温度下半焦中氮、硫的赋存形态。将N1s谱图用Lorentzian-Gaussian拟合分为四个峰：N-6(398.8±0.4)eV、N-5(400.2±0.3)eV、N-Q(401.4±0.3)ev和N-X(402.9±0.5)eV；S2p谱图分为六个峰：硫铁矿(162.5±0.3)eV、硫化物(163.3±O.4)eV、噻吩(164.1±0.2)eV、亚砜(166.O±O.5)eV、砜(168.0±0.5)eV和硫酸盐硫(169.5±0.5)eV。结果表明，煤中氮元素的主要存在形式是吡啶、吡咯、质子化吡啶和氮氧化物；低于600℃，半焦中的氮元素主要以吡啶和吡咯形式存在；随温度的升高，吡咯向吡啶转化；当温度超过900℃，氮氧化物这一形态消失。该煤中的硫以有机硫为主，其中，噻吩硫占50％以上；随着热解温度的升高，煤中的硫铁矿硫逐步转化为无机硫化物，600℃时分解完全。文献“矿物质对煤中硫氮在热解气化过程中迁移变化的催化作用”(工业催化，2004(10)，13-17)从煤自身所含的矿物质和外加添加剂的观点出发，对煤热解、气化和燃烧过程中存在的催化作用进行了阐述，尤其是煤中N、S有害元素的催化转化作用。煤自身所含的矿物质及部分碱金属、碱土金属和过渡金属添加剂对煤热解、气化和燃烧过程具有一定的催化能力,同时对煤中N、S有害元素的转化也有明显作用。对具有单功能催化作用的金属催化剂进行合理组合、适当改性和优化添加方式，在NOx和SOx污染性气体形成前对其前驱体进行抑制和定向转化,是今后煤炭洁净转化的一个研究方向。文献“FeCl3的负载对褐煤热解提质中有机硫迁移转化的影响”(太原理工大学学报，2012(7)，406-410)研究了FeCl3的负载对褐煤热解提质中有机硫迁移转化的影响，发现：有机硫的脱除与褐煤的提质是低品质煤清洁有效利用的关键。以富含有机硫的锡盟褐煤为研究对象，分别用机械混合和改进的浸渍法负载FeCl3，对其进行固定床热解提质实验研究，以期获得该过程中有机硫的变迁行为及其释放规律。实验结果显示：FeCl3的负载方式及负载量对锡盟褐煤热解提质过程中硫的迁移转化具有较大的影响，机械混合法负载的FeCl3主要负载于煤样表面，抑制了H2S在气相中的释放，以Fel－xS的形式滞留于焦中；改进的浸渍法负载的FeCl3不仅能够均匀分布于煤中，而且能与煤中有机官能团发生离子交换，负载量较低时铁以催化热解促进硫在气相中释放的作用为主，负载量较高时则主要与煤中的有机硫及气相中的H2S反应生成Fel－xS而滞留于焦中；不同方式负载的FeCl3对COS的生成基本上呈现出促进作用，但因不同方法引入的FeCl3在煤中分布的均匀性不同，其作用的大小程度不同。申请号：CN2014107407127的专利技术专利申请公开了一种中、高硫肥煤参与的炼焦煤配煤方法(CN201410740712.7)专利技术专利在审。提供一种中、高硫肥煤参与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高硫焦煤参与炼焦的焦炭硫分控制方法，它包括取高硫焦煤与其他炼焦煤混合形成配合煤，所述配合煤经炼焦工艺制得焦炭，其特征在于：配合煤硫分S

【技术特征摘要】
1.高硫焦煤参与炼焦的焦炭硫分控制方法，它包括取高硫焦煤与其他炼焦煤混合形成配合煤，所述配合煤经炼焦工艺制得焦炭，其特征在于：配合煤硫分Std配合煤＜1.0％，配合煤的焦炭硫分影响因子计算值K配合煤＞0.90，所述配合煤的固-软温度区间计算值△T配合煤＞70℃。


2.根据权利要求1所述高硫焦煤参与炼焦的焦炭硫分控制方法，其特征在于：所述高硫焦煤的硫分1.0％≤Std配合煤≤3.0％。


3.根据权利要求2所述高硫焦煤参与炼焦的焦炭硫分控制方法，其特征在于：所述高硫焦煤的硫分Std高硫焦煤控制在1.0～2.0％之间时，该高硫焦煤满足如下条件：K高硫焦煤＞0.80，固-软温度区间＞80℃。


4.根据权利要求2所述高硫焦煤参与炼焦的焦炭硫分控制方法，其特征在于：所述高硫焦煤的硫分Std高硫焦煤为2.0～3.0％且不包括2.0％时，该高硫焦煤满足如下条件：K高硫焦煤＞0.90，固-软温度区间＞90℃。


5.根据权利要求1～4中任意一项所述高硫焦煤参与炼焦的焦炭硫分控制方法，其特征在于：K配合煤满足如下数学关系式：
K配合煤＝ΣKn×dn，Kn为配合煤中某煤种的焦炭硫分影响因子计算值，dn为配合煤中某煤种的配入质量百分比；
所述Kn满足如下数学关系式：
Kn＝Ad，n×(Na2O％+CaO％+M...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍俊芳，冯强，常红兵，桂正祥，宋子逵，项茹，刘睿，冯柏华，周森林，鲁婷，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42