所謂冷壓型焦法，是以粘結劑（也有不用粘結劑的）和惰性組分煤（或半焦粒）為原料，通過冷壓工藝來製取冶金型焦的方法。
基本介紹
- 中文名：冷壓型焦
- 外文名：formcoke from cold briquetting
- 含義：以粘結劑和惰性組分煤制冶金型焦
- 套用：冶金型焦的製備
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冷壓型焦簡介
冷壓型焦又有無粘結劑的冷壓型焦和有粘結劑的冷壓型焦之分。
無粘結劑的冷壓型焦主要以泥煤、褐煤等低變質程度的煤為原料，靠料自身所含有的某種粘結成分，再藉助機械壓力使之成型，成型後的塊料再經炭化處理，便得冷壓型焦。此工藝不需要外加粘結劑，故省材料、省設備，操作簡單，成品率高且質量容易穩。但煤料的選擇性很強且要求提供很高的成型壓力（一般9.8~9.6×10Mpa），成型機械強度較大，國外多用衝壓機或環壓機代之。所以，如果改善成型方式，探索恰當的成型壓力，研製有效的成型設備並使之廣泛地用於其他煤種，是發展無粘結劑冷壓型焦工藝的方向。
有粘結劑的冷壓型焦工藝是以粉煤、半焦粉（乾餾碳）等為原料，同一定數量的粘結劑混合，在常溫下以較低的壓力（1.47~4.9×10Mpa）壓製成型，型塊經炭化處理即得型焦。
1969年，由日本京阪煉焦公司（Keihan Rentan）住友金屬公司（Sumitomo）和西德迪弟爾公司（Didier-Kellogg）聯合開發的DKS冷壓型焦工藝，其型焦質量居世界領先地位。
該工藝用80%的非粘結煤、10%的碳素物料（如焦粉、石油焦）和10%的粘結煤。混合煤料粉碎至3毫米以下後，與煤焦油或硬瀝青混合，並在100~2000℃壓製成型，型塊藉助大型料底爐在1300℃下炭化10h,即得冷壓型焦。用於大型高爐（1300~2800m3）煉鐵，可代替50%的冶金焦，並取得全料比約500kg/t、焦比低於450kg/t及高爐利用係數大於2t/m3d的良好效果。
我國50年代末就開展了冷壓型焦的研究，曾利用廣西老年褐煤半焦為原料，同少量焦油瀝青作粘結劑，混合加壓成型。型塊作表面氧化處理，但型塊強度較差，只能作無煙燃燒使用。龍北曾用無煙煤（85%）和瀝青（15%）配合，採用兩級粉碎（<3毫米粒級的占95%以上），再用蒸氣加熱混捏成型，型塊經炭化處理後可在30立方米小高爐煉鐵使用，但型焦的耐磨性和抗碎性比較差，平均焦比達1480千克/t，高爐吹損為300kg/t左右。我國冷壓型焦質量較好的是以鞍山焦化耐火材料設計研究院與鞍山熱能研究所為主研究的，在河南鶴壁鋼鐵廠生產的瘦煤冷壓型焦流程。
冷壓型焦原理
第一種方法是把煤（主要是褐煤）在高壓下成型，得到的型塊再進行炭化處理，以製取無煙燃料或型焦。此方法的原理是：在很高的成型壓力下，煤粒緊緊地貼在一起，互相摩擦、擠壓。由於壓力很高，煤粒本身發熱，變軟，煤粒之間便容易結合在一起，最終而形成型煤，型煤經炭化處理後成為型焦。
第二種方法是把惰性組分煤與一定配比的粘結劑充分混勻後，加熱到比粘結劑的軟化點稍高-—點的溫度下壓型，最後把型煤通過直接炭化或氧化後炭化，製得無煙燃料或型焦。
從第二種方法可以看到，製取冷壓焦要經過混合、熱融壓型和型塊處理等三個過程。在粘結組分與惰性組分混合過程巾，粘結組分均勻地分布於惰性組分之間。混合物的溫度處於粘結組分的軟化溫度時，粘結組分便會軟化熔融呈流動性，並吸附在惰性組分的表面，形成一層粘結組分膜，使整個混合物呈塑性狀態。這個膜的結合強度取決於粘結組分的附著力和內聚力。粘結組分被惰性組分充分吸附時，結合強度大。如果吸附不足，則結合強度差。當混合物在具有比粘結組分軟化點稍高一點的溫度下進行壓型時，惰性組分之間被壓緊，粘結組分更加均勻地幾乎以同樣的厚度覆蓋在惰性組分的表面。型塊脫模後，粘結組分迅速凝聚，使得型塊具有冷態的強度。生型塊的冷強度取決於粘結組分的內聚力、惰性組分的結構強度和粘結組分與惰性組分分界面的結合強度。為了製取冶金用的冷壓型焦，生型塊必須進行最終炭化處理，特別要進行高溫炭化。因為在高溫炭化時，一方面惰性組分進行熱分解和縮聚反應，表面結構不斷改變，溫度愈高，碳核排列愈緊密，結構強度增加；另一方面，粘結組分也進行裂解和縮聚，芳構化程度增大，在高溫下參與碳核的重新排列，最後形成焦炭結構，即形成冷壓型焦。
冷壓型焦工藝流程
無粘結劑冷壓型焦
將無粘結劑冷壓型煤進一步焦化，即得無粘結劑冷壓型焦。這種工藝主要用於褐煤生產型焦。如：德國將豐富的軟褐煤資源煉製型焦，作為民用或工業燃料。其主要工藝流程見下圖。
將破碎後小於1mm、揮發分46%左右、灰分小於6%、水分50%~55%的年輕褐煤，用半封閉式膠帶輸送機送入旋轉乾燥機進行乾燥，至水分10%左右、溫度90℃，再用半封閉式刮板輸送機送至型煤廠用衝壓機成型。成型後的型煤送至高溫煉焦爐進行焦化。該焦結爐是一種集乾燥、焦化和乾法熄焦為一體的3段連續操作豎爐，結焦溫度為1050~1100℃，結焦時間為11~15h。
這種褐煤高溫煉焦爐，由於炭化室是外熱式和乾法熄焦，生產的褐煤型焦及煤氣質量都比一般內熱式焦爐好；焦爐的乾燥段效率高並採用連續程式控制，因此耗熱量也比一般室式焦爐低，焦結爐自用煤氣僅占自產煤氣的22%~27%。
粘結劑冷壓型焦
將粘結劑冷壓型煤進一步焦化即得粘結劑冷壓型焦。根據所用原料煤不同，粘結劑冷壓型焦工藝又可分為兩段法流程和一段法流程。其中兩段法流程為：以高揮發分、低變質程度煤（如年老褐煤、長焰煤、氣煤）為原料進行低溫乾餾（第一段），生產固體焙燒物（半焦）和焦油。再將兩者混合壓製成型，型煤經高溫焦化製成型焦（第二段）。美國的FMC法和羅馬尼亞的ICEM法均屬此種流程。一段法流程為：以低揮發分、高變質程度的瘦煤、貧煤、無煙煤為主要原料煤，配加少量粘結煤，直接加粘結劑壓製成型，再經高溫焦化製成型焦。日本的DKS法和法國的HBNPC法均屬此種流程。
世界各國主要粘結荊冷壓型焦工藝世界各國粘結劑冷壓型焦工藝，如上表所示。其中DKS型焦工藝是由德國迪地爾煉焦工程公司（Didier Kel．1099）、日本京阪煉炭公司（Keihan Rentan）和住友金屬工業公司（Sumitomo）於1969年聯合研製開發的。冷壓型焦質量居世界領先地位。1971年在大阪建立了一座4.8萬t/a半工業試驗裝置，次年用生產的型焦在1350m3高爐試驗取得滿意的結果。1977年建成工業化的型焦廠。該工藝使用的原料煤主要是非粘結煤。其中粘結煤為5%~10%，不粘結煤為70%~80%，焦粉或石油焦10%。原料煤混合後粉碎至<3mm，配入10%的煤焦油瀝青作粘結劑，用蒸汽加熱至200℃壓製成型煤。其水分5%~7%，揮發分小於30%，裝入斜底外熱式焦爐，在1200~1300℃的條件下焦化10h，所得型焦沿斜底靠自重排出。工藝流程下圖所示。
DKS型焦生產工藝流程用DKS型焦在大型高爐（1300~2800m3）內代替50%的冶金焦，曾進行過6次煉鐵試驗，取得全燃料比約每噸鐵500kg，高爐利用係數大於2t/m3·d，焦比<450kg/t的良好效果。結果表明：技術經濟指標可同常規室式焦爐相媲美，而基建費用比室式焦爐低5%~10%，該工藝最大優點是能大量利用不粘結煤，型焦質量不亞於高質量冶金焦。
