浅谈型焦现代生产技术提要

型焦（型煤）现代生产技术提要

-------陈善堂

一、型焦的概念及诞生背景

1、概念：型煤是以无烟煤粉或炭质材料（半焦粉、焦粉、石油焦粉和木炭等）为主体原料，配入少量粘合剂加压成型制得。

型焦是预先将制焦原料进行成型，然后进行碳化或烧结形成的具有固定外形尺寸焦制品或煤制品。主要有方形、圆柱形，球形。其特点：尺寸规整、密度大、气孔率低、成分稳定且可调整，冷热强度均高、节能环保等。特别适用于金属铸造、大型燃油燃气锅炉点火、钢包烘烤、铁合金冶炼等领域，在铸造业使用可大幅度提高铁焦比，提高铁水温度、控制铁水成分等。目前型煤主用于铸造、冶金、化工、气化等领域，代替焦碳、节约焦煤资源。

2、诞生背景：由于焦煤的大量开采和消耗，世界各国的焦煤资源都面临即将枯竭问题。我国的焦煤按现在的开采幅度，到2015年焦煤将出现枯竭。为了解决焦煤贫乏和替代问题，人们开始寻找一种可以充分利用丰富的非粘结煤代替焦煤炼焦的技术，于是诞生了现代的型焦生产技术。在该技术的开发过程中，人们意外发觉该工艺特别适用于生产铸造型焦，其产品性能远远优于传统的炼焦制品。另外，由于现阶段型焦的生产规模远远不能满足钢铁冶炼的需求，顾只能应用于铸造业。进入2010年国家对土焦窑的清理力度加大和关闭148家炼焦企业，加上型焦的应用逐步被铸造业接受及型焦产业自身生产成本的不断降低，及随着非焦炼铁技术的推广，传统焦煤炼焦方法将在5-10年内被完全淘汰，型焦产业将进入高速发展期。

二、中国型焦发展历程

中国型煤生产技术的研究和发展具有代表性的成长路线大体经历了“六五”期间采用冷压型煤工艺，用河南鹤壁的贫瘦煤、大同的弱粘煤制成的半焦和焦油沥青粘合剂，生产出一级铸造型煤；“七五”期间，鞍山热能院与内蒙古煤研所合作，以太西无烟煤为主要原料，配以1/3焦煤热压成型，制成特级铸造型煤。在宁夏石嘴山市焦化厂建成出产4万吨的工业示范线，已投产使用；该院又为乌达矿务局建成同样生产线一条。河南神火集团部分吸收日本FCP法的优点，利用永城新庄矿的无烟煤在热电厂内投资2亿人民币建成年产10万吨的热压成型铸造型煤生产线一条，已收到巨大的经济效益。中国型煤产业已进入蓬勃发展阶段,各地均在大力组织资金上马,成为新一代能源产业。

我国型焦大体经历了三个产业淘汰期。70年代，我国仍处于计划经济的时代，国内一些焦化企业和钢铁企业尝试上了几个规模较小的型焦生产线，例如山东济宁焦化厂，由于机制的限制和技术原因，这批生产线陆续下马，这是我国的第一次型焦产业洗牌；80年代末到90年代初，我国经济进入计划经济和商品经济的双轨制，一部分型焦个体生产企业开始上马型焦产品，因生产技术局限在冷固结领域和当时的市场立足点限制在钢铁企业，继而也被淘汰；90年代末和2000年初，随着冷固结粘合剂的研发技术的突破，又出现一批冷固结型焦生产企业，但冷固结生产型焦面临的问题仍然困惑着这批企业家，主要是：产品灰分超标、防水性差。至此，人们在制作型焦的理念上才出现质的突破。有原来的陶瓷工艺引进电极生产热和工艺和传统炼焦的配方工艺，才使型焦的生产技术趋于成熟。

至今，含有传统炼焦配方工艺与电极生产热和工艺相结合及单独采用电极生产工艺的型焦生产方法已形成两枝独秀的成熟生产工艺技术。但单独采用电极生产工艺的型焦生产方法更加先进，已完全使用无烟煤，更符合完全替代焦煤炼焦的思维理念，真正具有发展前途。而含有传统炼焦配方工艺与电极生产热和工艺相结合的型焦生产方法仅是过渡工艺（河南神火采用该技术）。从这两种成熟工艺的共同特点得到启示：冷固结免碳化工艺目前不能生产出满足工业质量要求的型焦制品，但不乏可以作为型焦生产技术的一种互补技术存在。

三、型焦生产工艺

1、冷固结免碳化（或免烧结）工艺

冷固结工艺，就是利用型焦常温粘合剂固结，不进行烧结或炭化处理。粘合剂有：专用型焦粘合剂、水玻璃、石灰乳、纸浆废料、水泥等。

2、冷固结碳化（或烧结）工艺

冷固结碳化（或烧结）工艺即在冷固结成型后，增加一道“炭化”或“烧结”工序。3、热固结（热合）碳化（或烧结）工艺

“热固结”---将沥青粘合剂和碳质原料一起进行加热软化后再成型的一种方法。“碳化”---对于使用挥发分较高的粘合剂或碳质材料需通过炭化进行去除挥发分和通过“炭化炉”进行聚合反应，以提高型焦的热强度。“烧结”---对不需进行聚合反应的型焦焦坯进行热处理，就是“烧结”。

现在使用的“热合—炭化”工艺都是用“煤沥青”作主粘合剂，无烟煤或焦粉作碳质材料，配入的其他碳质材料主要作为协同材料使用。

四、工艺渊源

型焦生产工艺，同时综合使用了“陶瓷、电极、炼焦”三种工艺。因此，看似简单，但其中却包含了极高的技术含量。

1、陶瓷工艺

型焦生产工艺引进的“陶瓷工艺”主要体现在“原料级配、成型、烧结”三个方面。其成型方法和设备是主要的技术要点。

2、电极工艺

型焦生产工艺引进的“电极工艺”主要体现在“原料热捏合”方面，完全引用了其生产技术要点。

3、传统炼焦工艺

型焦生产工艺引进的“炼焦工艺”主要体现在“炭化”方面，其生产技术要点控制方法相同但炭化设备不同。炭化设备更倾向于“陶瓷烧结设备”，如：管式炭化窑就是陶瓷推板窑的改型；隧道窑就是陶瓷隧道烧结窑；斜底窑就是古老的“L型烧砖窑”的改进，等等。（注：耐火材料、水泥、砖瓦都传承于陶瓷工艺）

五、型焦生产用原料

㈠、成型粘合剂及固结粘合剂

1、有机粘合剂

有机粘合剂的化学成分以碳或碳氢化合物为主要成分，具有灰分少、可燃烧、高温强度高的特点，是制造型焦的主选粘合剂。其主要有：煤沥青、煤焦油、高粘结指数的肥煤及焦煤、纸浆废液、糖稀、树脂、淀粉、腐植酸、纤维素等。

2、无机粘合剂

无机粘合剂主要是各类水性胶体物，具有灰分高、不燃烧、低温强度高的特点，在制造型焦中单独使用已被淘汰，目前仅作为“复合粘合剂”的次要成分使用。其主要有：水玻璃、石灰乳、水泥、膨润土、粘土、氯化镁等。

3、复合粘合剂

复合粘合剂以有机粘合剂主要成分，配入少量的无机粘合剂复合而成，虽然兼顾了有机粘合剂和无机粘合剂共同优点，也继承了它们的共同缺点。从目前的应用状况看，缺点大于优点；具有一定的功能作用，但应用价值不大。其在型焦生产出现的初期有所应用，随着型焦生产技术的成熟，现已被淘汰。特别是高质量的型焦生产技术成熟，该复合粘合剂的应用价值已被完全否定。

4、各类粘合剂的作用