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利用煤矸石进行沥青混合料生产的研究
煤矸石是一种可再生能源，有效地开发和利用这种能源将有助于节约能源、减少碳排放。
沥青混合料的品质和抗磨性是关键，它的制备通常需要大量石油沥青和天然砂，但是这些石油沥青和天然砂的可用性不高，而且成本也相当高，因此有必要研究利用煤矸石作为沥青混合料的生产原料。
本研究首先介绍了煤矸石的性质和构成，研究发现，煤矸石的性质大致为碳、硅、氧和氢的混合物，而另外的化学成分比重相对较小。
在煤矸石中还含有一定量的脱氧成分，这些组份可以改善沥青混合料的抗磨性和路面结构的稳定性。
然后，研究团队分析了煤矸石的有机成分，包括苯并芘等，其中苯并芘是影响沥青混合料抗磨性、压缩强度和耐久性最重要的因素之一。
同时，研究还发现，含水量也可能影响沥青混合料的性能，因此必须采取措施降低煤矸石中含水量。
为了使煤矸石能够更好地代替石油沥青及其他原料制备沥青混
合料，本研究还研究了影响混合料性能的其他因素，包括石油沥青和粉煤灰的使用量，以及调整性太阳能沥青的比例。
另外，为了改善沥青混合料的抗压强度，研究人员还使用了失水剂，以提高沥青混合料的综合性能。
本研究结果表明，利用煤矸石可以有效地替代传统沥青混合料中的石油沥青和天然砂，使混合料具有良好的抗磨性和耐久性。
此外，与其他研究相比，本研究还提出了一种有效利用煤矸石的新方法，以
提高沥青混合料的综合性能。
总之，本研究证明，利用煤矸石可以成功地制备出良好的沥青混合料，可以节约能源、减少碳排放，也可以提高沥青混合料的综合性能。
因此，充分利用煤矸石这种可再生能源，将对提高道路建设质量、降低建设成本具有重要意义。
1配煤的必要配煤作为炼焦煤准备的工序之一。
炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。
即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。
炼焦用煤品种较多，应用配煤技术，不仅能保证焦炭质量，还能合理地利用煤炭资源，节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤资源。
配煤技术涉及煤的多项工艺性质、结焦特性和灰分、硫分、挥发分的配合性质和煤的成焦机理等。
长期以来，配煤试验一直是选定配煤方案、验证焦炭质量的不可缺少的配煤技术程序早期炼焦只用单种煤，随着焦化行业的发展，炼焦煤储量的明显不足，高炉用焦要求的提高，单种煤已不可能用来炼焦，走配煤之路已势在必行。
如济源金马焦化配煤比：35%ZJM，35%JM,15%FM,15%SM,可练出供济钢用的一级冶金焦，同时加入了肥煤，增加了化产回收，成本在1000元/t，而只用主焦煤炼焦成本在1200元/t，同时降低了化产回收，配煤效益可见一斑。
2 配煤的选择及方法2.1 各单种煤的结焦性（1）褐煤褐煤的变质程度高于泥煤而低于分类方案中的其它所有煤种。
在分类方案中，它的可燃基挥发分大于 40%，煤中含有多量水分，加热时它不能产生胶质体，因此没有粘结性，在现代炼焦炉中不结焦，我们不将它划分在炼焦煤范围内。
在某些炼焦煤非常缺乏的国家，他们是通过复杂的工艺，利用褐煤制造型块炼成型焦，这已不属配煤炼焦的范畴，故不多述。
（2）长焰煤长焰煤的变质程度比褐煤高，在分类中其可燃基挥发分大于 37%，胶质层厚度小于 5毫米，这种煤粘结性极弱，在现代炼焦炉中不能单独结成焦炭。
在某些长焰煤多的地区，可以少量配用，但配入量稍多时，常会使焦炭强度和耐磨变坏，尤其是配煤中肥煤不够多时更为明显。
所以长焰煤也不列入炼焦煤范围内。
(3) 气煤气煤的变质程度较长焰煤高。
在分类图中气煤是一大类，它包括可燃基挥发分在 30%~37%、胶质层厚度大于 9~25毫米以及可燃基挥发分大于37%、胶质层厚度大于 5~25毫米两区域。
利用气煤和焦粉制备优质铸造焦的研究
金雷;王雷;丁一慧;许德平
【期刊名称】《洁净煤技术》
【年(卷),期】2008(014)002
【摘要】针对中国主焦煤资源短缺而气煤储量相对丰富的资源特点,采用气煤为主焦化煤种,配用焦粉做瘦化剂,并添加一定量的沥青作粘结剂,通过系列配煤方案制备铸造型焦,获得可制备一级铸造焦的优化配煤方案为45:50:5.实验结果表明,随着气煤和沥青配入量减少,焦炭的M40提高,气孔率Ps降低,焦炭显微结构越趋向于致密化.在实验配比条件下,沥青添加量降低对于焦炭强度提高的影响较气煤显著;而气煤配比减少对于焦炭气孔率降低的影响较沥青显著.
【总页数】3页(P84-86)
【作者】金雷;王雷;丁一慧;许德平
【作者单位】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京,100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京,100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京,100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TQ522.1
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无烟煤配入沥青制备型焦的试验研究 祝永强 攀钢煤化工厂 【摘要】 无烟煤是一种非粘结性煤，不能直接用来炼焦。沥青、焦油、焦油渣等焦化产品或废弃物可以作为生产型焦的粘结剂。本文论述了采用冷压成型工艺，用无烟煤配入适量的沥青或焦油，进行制备型焦的试验，效果良好，型焦各项指标基本达到国标规定的三级冶金焦要求。 【关键词】 无烟煤 型焦 试验 0 前言 无烟煤（英文名称anthracite），俗称白煤或红煤。是煤化程度最大的煤，粘结性很弱，属非炼焦煤。无烟煤黑色坚硬，有金属光泽，固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟，火焰呈青蓝色。无烟煤一般含碳量在90%以上，挥发分(可燃基)含量在10%以下，热值约8000-8500千卡/公斤。中国无烟煤预测储量为4740亿吨，占全国煤炭总资源量的10%。无烟煤块煤主要应用是化肥、陶瓷、制造锻造等行业，另外还被利用来生产型焦、铸造焦、增碳剂、活性炭、电极糊等炭素材料。冶金上无烟煤主要用于高炉喷吹。 沥青（英文名称bitumen）主要分为煤沥青、石油沥青和天然沥青三种，主要用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等。煤沥青是炼焦的付产品，即焦油蒸馏后残留在蒸馏釜内的黑色物质。煤沥青中主要含有难挥发的蒽、菲、芘等。由于这些成分的含量不同，煤沥青的性质也因而不同。 煤焦油（英文名称coal tar）是煤经高温干馏后回收得到的有特殊臭味的黑色粘稠状液体。焦油是多种环状化合物组成的混合物，通常分低温(450～700℃)干馏焦油与高温(1000～1100℃)干馏焦油两种，一般呈黑褐色，密度在1.15～1.19g/cm3之间。焦油具有良好的粘结性能、防水性能。煤焦油可用来分馏出各种芳香烃、烷烃、酚类等，也可制取油毡、燃料和炭黑。 以非炼焦煤为主体的煤料，通过不同的工艺，挤压成型，制成有一定尺寸和强度的成型煤，经炭化制成型焦，用以代替焦炭，是扩大炼焦煤源的一个重要方法。国内外很多文献都介绍了无烟煤添加煤沥青或煤焦油制造型焦的工艺和方法。由于各种原因，攀钢一直没有开展此方面的研究，为此，本文拟通过最近开展的试验，探索无烟煤配入沥青制备型焦的可行性。 1 工艺介绍及选择 1.1 型焦工艺介绍 因成型时煤料的状态不同，型焦工艺可分为热压和冷压型焦两种，前者煤料在塑性状态下挤压成型，后者煤料在远低于塑性状态温度下成型。 冷压型焦又分为粘结剂成型和无粘结剂成型两种，无粘结剂者只靠压力成型，多用于低变质程度的褐煤和泥煤。变质程度较高的煤（如无烟煤），无粘结剂成型比较困难，常采用加粘结剂成型，所用粘结剂多种多样。由于粘结剂的作用，成型压力可较低，工业上便于实现，但必须提供廉价优质的粘结剂。 热压成型比较复杂，因加热方式的不同分气体载热体和固体载热体两种类型。按燃料不同，又分单一煤种和配煤型焦两种。一般热压型焦之煤料必需具有一定的粘结性。 加入适合的粘结剂，可改善型焦的热性质，使型焦具有类似于焦炭的结构和使用性能。压制型煤时所使用的粘结剂有沥青、焦油渣、腐植酸钠、阳离子淀粉、彭润土、硅酸钠、ZCM-1型水溶性絮凝剂等等；
图1 冷压型焦工艺流程图 图2 热压型焦工艺流程图 1.2 无烟煤制型焦的工艺选择 通过比较分析，无烟煤型焦工艺我们选择采用有粘结剂的冷压型煤工艺，理由如下： （1） 我们的原料是无烟煤，无粘结性，不适合热压工艺，因为热压型焦的煤料必须具有一定的粘结性； （2） 冷压型煤工艺简单，成型压力较低（基本上大于30Mpa即可），工业上便于实现； （3） 沥青、焦油为我厂的产品及原料，使用其作为压制型煤时的粘结剂，来源广泛； （4） 大量文献资料显示，使用沥青、焦油作为型煤的粘结剂，效果较好； 2 无烟煤制备型焦的试验 2.1 试验目的 以无烟煤为原料，经过破碎分级，配入一定比例的粘结剂（沥青及焦油），在一定压力下压制成型煤，然后经过一定时间的炭化处理，制得型焦。 2.2 试验流程 型焦试验的整个流程分为原料准备、分析检验、破碎分级、粘结剂配入混捏、压制成型煤、型煤炭化、试验产品指标化检验等过程。
图3 型焦试验的流程图 2.3 试验参数确定 （1）无烟煤原料粒度组成 根据经验，增加原料煤的细度，其表面积的增加，使得粘结剂可以完全浸润煤粒表面，同煤粒表面保持充分紧密地接触，同时煤粒理想平面的距离更近，可以产生较大的范德华力，从而起到提高型焦强度的目的。 无烟煤通过制样，粒度全部小于3mm，部分经过再次破碎，分为粗细2种备用，粗的为80目～3mm，细的为≤80目，试验时粗、细样品的加入比例为1：1。
图4 无烟煤原料制样后照片 （2）强度 考虑到型焦今后使用的工况，型焦必须具有一定的强度，所以型煤成型后及炭化后的型焦须经过落下试验（2M高处自由落体摔下无明显破碎），以检验其大概的强度； （3）成型模具及型煤大小 成型模具采用厚壁钢管制作，尺寸为φ50mm×90mm，脱模工具采用圆钢制作。型煤尺寸为φ50mm×50mm； （4）成型压力 型煤成型压力的增加，型焦的冷强度随之增大；当成型压力＜30MPa时，型焦的质量较差；型焦压力在30MPa～40MPa范围内时，质量较好。最适合的成型压力为30MPa。 根据压力＝30MPa的需要，经推算，压力机的成型压力6吨为宜；
（5）其它 粘结剂比例必须适量，以便成型效果好及顺利脱模。随着型煤中粘结剂加入量的增加，型焦的强度随之增大。当粘结剂加入量＜10％时，型煤强度不能满足生产工艺的要求；经过试验摸索，粘结剂比例在15％～20％为宜；混捏机混料时温度应控制在100℃～130℃左右，并经30min左右混捏，才能使得粘结剂颗粒与煤料颗粒之间充分混合并粘连；试验测试指标：无烟煤、粘结剂的工业分析、全硫；试验焦炭产品的工业分析、全硫、四分之一转鼓强度M10和M40、反应性和反应后强度。 2.4 试验设备 试验的主要设备有：对辊破碎机、锤式粉碎机、立式混捏机、电炉、模具、万能试验压力机、高温炉、1/4米库姆转鼓，以及200Kg小焦炉等。
混捏机 压力机
Φ50mm×50mm型煤成型模具 高温炉 2.5 试验 采用先粉后配的工艺，小于3mm的无烟煤料与小于80目的无烟煤料按照1：1的比例，放入混捏锅，混合均匀，按照比例配入粘接剂。在不低于100℃的温度下，煤与粘接剂充分混合，混捏时间不少于30分钟。取出热煤样，在温度不低于40℃时放入成型模具，用压力机成型，成型压力为6t，成型及脱
成型压力计算：成型模具的表面积＝пR2＝3.14×（50／2）2＝1962.5 mm2 成型压力＝6吨力/成型模具的上表面积＝6×103kgf/1962.5mm2=6×103kgf/19.625cm2＝6000kgf/19.625cm2≈300 kgf/cm2≈30MPa 模顺利，成型后样品外观要求完整，无边角破损现象。在密闭的高温炉（终温980℃）或小焦炉炭化室（终温1210℃）内进行炭化。 （1）由于成型效果差，脱模困难，脱模后边角及顶底部破损严重，型煤强度低2M高落下易破碎等原因，淘汰了以下一些配比：无烟煤+13%沥青；无烟煤+10%沥青；10%沥青+3%焦油+3%水玻璃； （2）经过试验的摸索，决定开展以下配比的型煤压制及型焦试验。
试验编号 样品号 配比 炭化温度 炭化时间 熄焦方式 一 1号 无烟煤+16%昆煤所粘结剂 980 ℃ 6 hr 隔绝空气 干熄 二 2号 无烟煤+16%沥青 980 ℃ 6 hr 隔绝空气 干熄 三 3号 无烟煤+10%沥青+5%焦油 1210 ℃ 10 hr 未隔绝空气 水熄 四 4号 无烟煤+15%沥青+3%焦油 1210 ℃ 10 hr 未隔绝空气 水熄 2.6 试验结果 （1）炭化后，1号样品外观完整，每个样品均无裂纹产生，有一定的金属光泽。（注：以下依次为型煤及型焦的照片）
（2）炭化后，2号样品外观与型煤阶段相比较基本无变化，每个样品均无裂纹产生，有一定的金属光泽。
（3）3号样品成型后样品外观完整率达90%，部分型煤有边角破损现象。炭化在煤化工厂小焦炉进行，型焦整体外观良好，约60%样品不同程度出现裂纹，个别样品裂纹较深。 （4）4号样品成型后样品外观基本完整，部分样品有边角破损现象。炭化在煤化工厂小焦炉进行，型焦整体外观良好，约60%样品不同程度出现裂纹，部分样品裂纹较深。
3 数据分析与讨论 3.1 原料的指标 （1）无烟煤原料产地宜宾，本次试验取的是无烟煤原煤，具体指标如下： 样品 Mad % Ad % Vdaf % FCad % St,ad% 原料煤 2.58 13.45 7.92 79.70 0.98 （2）沥青采用煤化工厂生产的高温沥青，具体指标如下： 软化点℃ 甲苯不溶物% 水分% 灰分 % 挥发分% 96.3 12.53 2.90 0.20 70.03 （3）煤焦油采用的是昆钢的煤焦油，由于使用比例较小（3%左右），所以未分析其指标情况。 3.2 型煤产品 型煤产品外观较好，有金属光泽，2M高落下试验强度满足要求。 3.3 型焦产品及指标 样品名称 1号样品，% 2号样品，% 3号样品，% 4号样品，% 三级冶金焦指标% Md 1.48 1.21 4.03 3.43 12 Ad 13.99 13.46 13.84 13.60 15 Vd 1.06 1.22 1.33 1.89 1.8 St 0.58 0.67 0.72 0.62 1.00 M25 92 85.1 82.6 86.2 83 M10 8.0 14.9 11.8 9.6 10.5 CRI 45.0 49.9 45.4 45.3 35（二级） CSR 31.4 24 25.6 27.9 50（二级） 全气孔率 55.3 54.4 49.0 50.0
