作为焦炭制备瘦化剂的竹炭粉制备方法及焦炭瘦化工艺与流程

本发明涉及一种竹炭粉制备方法及焦炭瘦化工艺，尤其适用于焦煤炼制使用的一种作为焦炭制备瘦化剂的竹炭粉制备方法及焦炭瘦化工艺，属于煤化工技术领域。

背景技术：

捣固炼焦过程中，通常瘦煤和焦粉作为瘦化剂，可以增加焦炭的块度和结焦率。用配煤的互换性原理：要得到质量好的焦炭，配合煤惰性组分和活性组分要达到适当的比例。

瘦煤和焦粉中惰性组分较多，配入后可以增加配合煤中纤维组分(惰性组分)的含量，即煤岩组分中的丝质组含量，从而达到配合煤的质量要求。高挥发分、高流动度的煤料配瘦化剂，由于瘦化剂可以吸附一定数量的煤热解生成的液相物质，使流动度和膨胀度降低，气体产物易于析出，黏结度提高，气孔壁增厚，同时减慢了结焦过程的收缩速度，减少了焦炭的裂纹(故也称为抗裂剂)，因可提高焦炭的强度和块度。但胶质体的流动度和膨胀度只能降低到一定限度。否则使黏结性降低，焦炭的耐磨性降低。焦粉作为瘦化剂，灰分会有所增加，作为类似丝质组分的竹炭粉，具有多空，比表面积大(500-800m²/g)，灰分低，可磨性好的特点，有望成为焦粉的部分替代物质，鉴于密度相对小，体积大，添加量有待研究。现在常规的瘦化剂使用兰炭，而兰炭为不可再生化石能源煤炭，同时在生产过程中会造成严重的环境污染，处理成本高。

技术实现要素：

为了克服上述技术问题，本发明提供一种制备简单，成本低，使用效果好，不仅能够提升焦炭的质量，同时有效利用竹加工废弃物的作为焦炭制备瘦化剂的竹炭粉制备方法及焦炭瘦化工艺。

为实现上述技术目的，本发明的作为焦炭制备瘦化剂的竹炭粉制备方法，其步骤如下：

收集竹加工废弃物，包括竹叶、竹节、竹茎、竹根、笋壳，将竹加工废弃物与竹子一起加入烘干设备烘干；

烘干后的竹加工废弃物与竹子一起给入破碎装置进行第一次破碎从而获得竹屑粉；

利用筛分装置筛选出预设粒径范围内的竹屑粉后投入碳化炉，按照2℃/min升温至400℃，恒温1h，5℃/min升温至600℃，恒温30min进行碳化处理从而获得粗竹炭；

碳化处理后让粗竹炭在碳化炉内隔绝空气冷却至室温后给入破碎装置进行第二次破碎；从而得到作为作焦炭制备瘦化剂的竹炭粉。

竹加工废弃物与竹子在加入烘干设备烘干前需要自然晾干，竹加工废弃物约占原料使用总量的80％；烘干后的竹加工废弃物与竹子水分不超过5％。

所述碳化炉内完全隔绝空气，并配备焦油的冷凝接收装置。

第一次破碎的竹屑粉粒径不超过3mm；第二次破碎使用碾磨的方式对粗竹炭破碎，并使破碎后获得的细竹炭粒径不超过0.5mm。

获得粗竹炭的同时使用冷凝接收装置收集碳化过程产生的裂解气作竹醋液，竹醋液的收率为60wt％，利用竹醋液制作杀菌剂和灭虫剂的。

一种使用作为焦炭制备瘦化剂的竹炭粉的焦炭瘦化工艺，其步骤为：将作为作焦炭制备瘦化剂的竹炭粉破碎至≤0.5mm粒径后，按照5wt％的质量比与预备炼焦煤进行混合，然后以3℃/min升温至600℃后恒温2h,之后2℃/min升温至1050℃，恒温1h在胶质体生成过程中，胶质体中的液相从各个方向与竹炭孔进行交结，在固化后形成相对稳定的结构，从而提高了焦炭的强度，增大了焦炭的块度，减少了焦炭生成的裂纹。

有益效果：本方法使用的竹炭来源于可再生生物质竹子，其原料是竹产品加工过程中产生的竹屑等废弃物，竹炭应用于炼焦瘦化剂，不仅能够提升焦炭的质量，而且解决了竹加工废弃物的污染问题，碳化过程中产生气态和液态副产物，以竹醋液和裂解气的形式被有效利用。

竹炭作为炼焦瘦化剂具有更发达的孔隙，兰炭和焦粉的比面积在100m²/g以下，而竹炭的比表面在700m²/g以上。在胶质体生成过程中，胶质体中的液相从各个方向与竹炭孔进行交结，在固化后形成相对稳定的结构，从而提高了焦炭的强度，增大了焦炭的块度，减少了焦炭生成的裂纹。生物质形成的碳其表面特性与焦粉和兰炭相比，更有利于与胶质体形成交联结构。相对于兰炭和焦粉，竹子碳化形成的竹炭矿物质含量更低及灰分更低，有利于降低焦炭中的矿物质含量。

配煤中加竹炭粉后，得到的焦炭显气孔率和反应性有所降低，大块率增多，有助于焦炭质量的改善；同时，上述焦炭瘦化剂的原料成本低，制备方法简单易行。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为下述实施例所获得的焦炭瘦化剂的扫描电子显微镜照片图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的实施例做进一步说明：

作为焦炭制备瘦化剂的竹炭粉制备方法，其特征在于步骤如下：

收集竹加工废弃物，包括竹叶、竹节、竹茎、竹根、笋壳，将竹加工废弃物与竹子一起加入烘干设备烘干；竹加工废弃物与竹子在加入烘干设备烘干前需要自然晾干，竹加工废弃物约占原料使用总量的80％；烘干后的竹加工废弃物与竹子水分不超过5％。

烘干后的竹加工废弃物与竹子一起给入破碎装置进行第一次破碎从而获得竹屑粉；一次破碎的竹屑粉粒径不超过3mm；第二次破碎使用碾磨的方式对粗竹炭破碎，并使破碎后获得的细竹炭粒径不超过0.5mm。

利用筛分装置筛选出预设粒径范围内的竹屑粉后投入碳化炉，碳化炉内完全隔绝空气，并配备焦油的冷凝接收装置，按照2℃/min升温至400℃，恒温1h，5℃/min升温至600℃，恒温30min进行碳化处理从而获得粗竹炭；获得粗竹炭的同时使用冷凝接收装置收集碳化过程产生的裂解气作竹醋液，竹醋液的收率为60wt％，利用竹醋液制作杀菌剂和灭虫剂的。

碳化处理后让粗竹炭在碳化炉内隔绝空气冷却至室温后给入破碎装置进行第二次破碎；从而得到作为作焦炭制备瘦化剂的竹炭粉。

如图1所示，添加焦炭瘦化剂的产品扫描电子显微镜照片图(放大倍数为40000倍)；一种使用所述作为焦炭制备瘦化剂的竹炭粉的焦炭瘦化工艺，其步骤在于：将作为作焦炭制备瘦化剂的竹炭粉破碎至≤0.5mm粒径后，按照5wt％的质量比与预备炼焦煤进行混合，然后以3℃/min升温至600℃后恒温2h,之后2℃/min升温至1050℃，恒温1h在胶质体生成过程中，胶质体中的液相从各个方向与竹炭孔进行交结，在固化后形成相对稳定的结构，从而提高了焦炭的强度，增大了焦炭的块度，减少了焦炭生成的裂纹。

实施例1

选用四川、云南、浙江等地的竹产品加工过程中产生的竹屑废弃物(水分≧30％)，在空气中自然晾干至水分≤15％，烘干房中烘干至水分≤5％，然后通过生物质破碎机破碎至粒度≤3mm。将破碎后的竹屑放入密闭铁箱，室温下入碳化炉碳化，10℃/min升温至500℃，恒温60min，自然冷却至室温，破碎至粒度≤0.5mm。炼焦实验时，配煤中主焦煤占60％，气煤和瘦煤占30％，焦粉占5％，沥青5％。配煤水分为5％，灰分为8％，挥发分为20％，硫分0.7％，y值10，x值20，

通过实验室30kg焦炉，通过铁箱实验进行炼焦，炼焦的最终温度为1050，升温速率为2℃/min，水熄焦。实验测得,不添加瘦化剂时，制得焦炭的质量指标为：m40＝85％，m10＝12％，cri＝18％，csr＝55％。添加5％的瘦化剂时，制得焦炭的质量指标为：m40＝90％，m10＝7％，cri＝15％，csr＝60％。可见,该瘦化剂提升了焦炭的耐磨强度和热强度，降低了落下强度和co2反应性。