本发明涉及炼焦领域，具体涉及焦炭、炼焦方法及其应用。
背景技术：
通用的捣固炼焦技术，捣固煤饼放入炼焦炉后，由于随着炼焦过程的进展，煤饼会持续产生膨胀压力，无法在恒压下炼焦，导致成焦后，焦炭不可避免地存在大量体积较大的气孔，以致焦炭的强度不足或不均匀。
cn105861002a中公开了一种小型恒压炼焦炉及恒压炼焦方法，该炼焦炉采用由液压泵、缓冲缸和移动压板组成的恒压系统来对捣固煤饼施加一个恒定的压力。但该方法所用装置结构复杂，只适用于小型炼焦炉，主要用于预测炼焦过程最适合的压强，并不能推广到大型生产用炼焦炉中。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的炼焦得到的焦炭的强度不足或不均匀及在大型生产炼焦炉中，缺少恒压炼焦的技术的问题，提供焦炭、炼焦方法及其应用。
本发明的发明人在实验中发现，通过在煤块的上端面铺设一个或多个重件，使得所述重件始终向所述煤块施加向下压力；并且保证所述重件在温度高于1200℃不膨胀不熔化，重件能够在大型炼焦炉中持续向煤块施加恒定压力，以减轻焦化过程中膨胀力的影响，所得的成品焦炭气孔直径小、气孔壁厚，焦炭强度高，炉头焦质量好。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种炼焦方法，该方法包括：将煤块进行炼焦，在所述煤块的上端面铺设一个或多个重件，使得所述重件在所述炼焦过程中始终向所述煤块施加向下压力；
其中，所述重件能够至少在温度1200℃下不膨胀不熔化。
本发明第二方面提供采用上述的炼焦方法得到的焦炭。
本发明第三方面提供上述焦炭在冶金、冶炼、铸造和绝热材料生产领域的应用。
本发明提供的炼焦方法，该方法通过在在煤块的上端面铺设一个或多个重件，使得所述重件始终向所述煤块施加向下压力；并且保证所述重件在温度高于1200℃不膨胀不熔化，所述重件能够在大型炼焦炉中持续向煤块施加压力，以对抗焦化产生的膨胀力，所得的成品焦炭气孔直径小、气孔壁厚，焦炭强度高，炉头焦质量好。
附图说明
图1是本发明一个实施方式的炼焦设备的结构示意图。
附图标记说明
100炼焦炉、200重件、300煤块。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种炼焦方法，该方法包括：将煤块进行炼焦，在所述煤块的上端面铺设一个或多个重件，使得所述重件在所述炼焦过程中始终向所述煤块施加向下压力；
其中，所述重件能够至少在温度1200℃下不膨胀不熔化。
本发明中，对所述重件没有特别限制，只要能够至少在温度1200℃下，物化性能稳定，不膨胀不熔化即可，并且，所述重件能够持续向所述煤块施加向下压力，以对抗焦化产生的膨胀力。
本发明中，所述煤块的原料煤炭不做特别限定，可以为本领域技术人员容易得到的煤炭种类。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述重件的形状为规则形状或不规则形状。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述重件的形状为正方形、长方形、圆形或梯形中的至少一种，更优选为圆形。
本发明中，在重件的形状为圆形时，所述重件能够持续、均匀地向煤饼施加向下地压力，以对抗焦化产生的膨胀力。由于重件的形状为圆形且大小适中，因此虽然膨胀过程中焦炭表面会发生变形，但铁球会在重力和相互之间的及压力的共同作用下，自行调整与焦炭表面的接触位置，从而保证在整个焦化过程中，能够始终向煤饼施加一个恒定的向下压力。
在本发明的一些实施方式中，所述重件的密度为7-9g/cm3。具体地，本发明对重件的材质不做特别限制，只要能够至少在温度1200℃下不膨胀不熔化即可，例如，可以为铁或陶瓷等。
在本发明的一些实施方式中，为使得重件能够持续向所述煤块施加向下压力，以对抗焦化产生的膨胀力，优选地，所述重件的高度或直径与所述煤块的高度之比为1：3-4.5。所述重件的宽度或直径与所述煤块的宽度之比优选为1：2.3-3.5。
在本发明的一些实施方式中，所述重件的排布方式可以为一层或多层。
根据本发明的一个优选地实施方式，如图1所示，在炼焦炉100中装填煤块300，并在煤块300的上端面上设置重件200。其中，所述重件200可以为圆形实心的铁球。
在本发明的一些实施方式中，所述煤块的炼焦的温度优选为700-960℃。所述煤块的炼焦的时间优选为360-510h。
在本发明的一些实施方式中，为进一步提高大块焦率、降低炉头焦比例，所述炼焦可以分为4个阶段进行，各阶段的条件包括：
第一阶段50h，拱顶温度700-750℃，四联火道温度800-850℃；
第二阶段50-100h，拱顶温度850-900℃，四联火道温度900-950℃；
第三阶段100-160h，拱顶温度895-905℃，四联火道温度900-950℃；
第四阶段160-195h，拱顶温度895-905℃，四联火道温度945-955℃。
本发明中，炉头焦是指由于靠近焦炉外壁部分的温度低于焦炉中心部分的温度，导致的靠近焦炉外壁部分产生的不合格焦炭。
本发明第二方面提供采用上述的炼焦方法得到的焦炭。
在本发明的一些实施方式中，所述焦炭的性能指标优选为：所述焦炭的气孔中直径小于等于1μm的气孔的占比≥75％，平均气孔壁厚≥150μm，焦炭的m40≥95wt％，m10≤6wt％，csr≥68wt％。
本发明第三方面提供上述焦炭在冶金、冶炼、铸造和绝热材料生产领域的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
(1)将煤炭原料粉碎、配煤、捣固、码垛装煤，所得煤块的高度为45cm，宽度为35cm，将煤块装入炼焦炉中；
(2)在煤块的上端面铺设一层大小相同的圆形实心铁球，铁球的直径为10cm；
(3)对煤块进行加热炼焦，炼焦分4个阶段进行，各阶段的条件包括：
第一阶段50h，拱顶温度700℃，四联火道温度800℃；
第二阶段50h，拱顶温度850℃，四联火道温度900℃；
第三阶段100h，拱顶温度895℃，四联火道温度900℃；
第四阶段160h，拱顶温度895℃，四联火道温度945℃；
炼焦结束后，收集所得焦炭。
实施例2
(1)将煤炭原料粉碎、配煤、捣固、码垛装煤，所得煤块的高度为45cm，宽度为35cm，将煤块装入炼焦炉中；
(2)在煤块的上端面铺设一层大小相同的圆形实心铁球，铁球的直径为15cm；
(3)对煤块进行加热炼焦，炼焦分4个阶段进行，各阶段的条件包括：
第一阶段50h，拱顶温度750℃，四联火道温度850℃；
第二阶段100h，拱顶温度900℃，四联火道温度950℃；
第三阶段160h，拱顶温度905℃，四联火道温度950℃；
第四阶段195h，拱顶温度905℃，四联火道温度955℃；
炼焦结束后，收集所得焦炭。
实施例3
(1)将煤炭原料粉碎、配煤、捣固、码垛装煤，所得煤块的高度为45cm，宽度为35cm，将煤块装入炼焦炉中；
(2)在煤块的上端面铺设一层大小相同的圆形实心铁球，铁球的直径为12.5cm；
(3)对煤块进行加热炼焦，炼焦分4个阶段进行，各阶段的条件包括：
第一阶段50h，拱顶温度725℃，四联火道温度825℃；
第二阶段75h，拱顶温度875℃，四联火道温度925℃；
第三阶段130h，拱顶温度900℃，四联火道温度925℃；
第四阶段180h，拱顶温度900℃，四联火道温度950℃；
炼焦结束后，收集所得焦炭。
实施例4
按照实施例1的方法进行炼焦，所不同的是，将大小相同的圆形实心铁球替换为与实施例1中所用的各铁球的重量之和相同的一个铁板。
实施例5
按照实施例1的方法进行炼焦，所不同的是，将大小相同的圆形实心铁球替换为与实施例1中所用的各铁球的重量之和相同的多个正方形铁块。
实施例6
按照实施例1的方法进行炼焦，所不同的是，将大小相同的圆形实心铁球替换为同样大小的瓷球。
对比例1
按照实施例1的方法进行炼焦，所不同的是，将大小相同的圆形实心铁球替换为同等大小的人造石英石实心球。
对比例2
(1)将煤炭原料粉碎、配煤、捣固、码垛装煤，并将煤块装入炼焦炉中；
(2)对煤块进行加热炼焦，炼焦分4个阶段进行，各阶段的条件包括：
第一阶段50h，拱顶温度725℃，四联火道温度825℃；
第二阶段75h，拱顶温度875℃，四联火道温度925℃；
第三阶段130h，拱顶温度900℃，四联火道温度925℃；
第四阶段180h，拱顶温度900℃，四联火道温度950℃；
炼焦结束后，收集所得焦炭。
测试例
实施例和对比例所得的焦炭的机械强度(m40/wt％)根据gb/t1996—2003《冶金焦炭》测试得到。
实施例和对比例所得的焦炭的耐磨强度(m10/wt％)根据gb/t1996—2003《冶金焦炭》测试得到。
实施例和对比例所得的焦炭的反应后热强度csr/wt％)根据gb/t4000—1996《焦炭反应性及反应后强度的测定方法》测试得到。
实施例和对比例所得到的焦炭的气孔直径采用氮气吸附法进行测定，采用v-sorb2800p比表面积及孔径分析仪绘制吸附等温线，并计算出孔径分布。
对实施例和对比例所得到的焦炭的气孔壁厚是对焦炭进行扫描电镜测试，并对所得的扫描电镜图中气孔壁厚进行测量。
所得测试结果如表1所示。
表1
注：*是指焦炭的气孔中直径小于等于1μm的气孔的占比；
炉头焦占比是指不合格焦炭的重量与总焦炭的重量之比。
通过表1的结果可以看出，实施例1-6采用本发明的技术方案，在煤块的上端面铺设一个或多个重件，使得重件在炼焦过程中始终向煤块施加向下压力；并且重件能够至少在温度1200℃下不膨胀不熔化，所得的焦炭的气孔直径小、气孔壁厚、焦炭强度高、炉头焦质量好。对比例1所用的重件的材质为人造石英石，人造石英石在300℃以上，会由于快速热胀导致发生炸裂，因此，所得的焦炭的气孔大，气孔壁薄，强度小，炉头焦质量差。对比例2未使用重件，所得的焦炭的气孔大，气孔壁薄，强度小，炉头焦质量差。说明，采用本发明的技术方案能够获得气孔直径小、气孔壁厚、焦炭强度高、炉头焦质量好的焦炭，另外，本发明的技术方案所达到的技术效果与炼焦炉大小无关，可将该技术推广应用到大型生产用炼焦炉中。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
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