[發明專利]一種半焦處理方法及其應用

在審

• 申請號: 202011271756.1
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112410092A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 馬麗榮;王奕唯
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C10L5/44
• 分類號: C10L5/44;C10L9/02;C10L9/08
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 王璐;要然

本發明涉及煤氣化技術領域，具體公開了一種半焦處理方法及其應用。所述半焦處理方法具體包括：將淀粉溶液與半焦混合，使混合物料中的淀粉發生固化反應；在特定溫度下，使淀粉發生熱解并脫水。本發明利用淀粉熱解脫水后生成的有機小分子小碎片、熱解碳粒子、碳原子鏈和淀粉自身殘留的熱解碳，可以以石墨層或無定形碳的形式在半焦顆粒的表面形成保護膜，并填充和堵塞半焦的孔隙中，覆蓋和填充半焦的反應活性點，有效降低了半焦與CO₂的接觸機率和反應活性，從而提高了半焦在高爐反應過程中的強度，使半焦作為高爐內的骨架作用得到增強。本發明拓寬了加氫氣化半焦的高附加值利用途徑，使加氫氣化半焦代替常規焦炭用于煉鐵高爐噴吹材料成為可能。

技術領域

本發明涉及煤氣化技術領域，尤其涉及一種半焦處理方法。

背景技術

煤加氫氣化所產的半焦具有清潔、含碳量高、輕質、多孔、易飛散等特點，基于鋼鐵行業對焦炭的大量需求，也會考慮把加氫氣化所產的半焦用于煉鐵高爐的噴吹用材料，拓寬加氫氣化所產半焦的利用途徑。但是加氫氣化所產半焦與高爐噴吹用焦炭的生成過程所經歷的反應途徑不同，導致它們在反應性及強度上都存在一定的差異。加氫氣化所產半焦的活性位較多，反應活性相對較強，同時，該半焦因其輕質多孔易碎，整體強度相對較弱。要使得加氫氣化所產半焦在高爐冶煉過程中起到料柱骨架作用，必須增強半焦的強度。因此，要將加氫氣化所產半焦用作高爐噴吹材料，需要進一步降低加氫氣化所產半焦的反應活性并進一步增強加氫氣化所產半焦的強度。

此外，要將半焦用作高爐煉鐵噴吹材料，通常需要將半焦從加氫氣化廠區通過運輸車輛運送到高爐噴吹區域。加氫氣化所產半焦輕質多孔，堆積密度比較小，在運輸過程中，所占體積空間較大，運輸成本較高。而半焦的運輸成本是影響半焦遠距離使用的關鍵因素。同時，因其輕質、易飛散的特性，在將半焦裝載到運輸車輛的封閉空間內的過程中，半焦很容易飛散到車輛外部造成損失或者很難判斷運輸車輛封閉空間內是否已裝滿，裝載不滿時，會直接影響半焦的運輸成本，裝載過滿時，會出現部分半焦逸出運輸車輛而造成半焦損失。

綜合來說，如何有效降低半焦的反應活性，增強半焦的強度，實現半焦裝載料位的控制并降低半焦的遠距離運輸成本，從而提高半焦用作高爐噴吹材料的性能是目前需要解決的主要問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種半焦處理方法及其應用。

為了實現本發明目的，本發明的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種半焦處理方法，所述半焦處理方法主要包括：

(1)將淀粉溶液與半焦混合，使淀粉滲入半焦孔隙內和/或包裹在半焦顆粒外部，得到混合物料；

(2)在特定溫度下，使所述混合物料中的淀粉發生固化反應；

(3)在特定溫度下，使步驟(2)所得物料中的淀粉發生熱解并脫水，析出H₂O、CO和有機小分子碎片，并生成熱解碳粒子和碳原子鏈。

其中，步驟(2)中所述的特定溫度為可使淀粉發生固化反應的常規溫度。

其中，步驟(3)中所述的特定溫度約為180℃～350℃。一般情況下，當溫度達到180℃時，淀粉開始熱解并脫水，析出H₂O、CO和有機小分子碎片，并生成熱解碳粒子和碳原子鏈。

進一步地，所述有機小分子碎片為淀粉大分子間氫鍵緊密排列形成的束狀膠束斷裂后形成的淀粉小分子，優選為葡萄糖。

作為優選，控制淀粉溶液的加入量，使淀粉溶液與半焦混合后，所述混合物料中淀粉的質量百分含量為0.5-2.0％。

更為優選，本發明所述半焦處理方法中，所述淀粉溶液的質量濃度為5-10％。

進一步優選，配制所述淀粉溶液時，溫度控制在70-100℃。