【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焦炭制备，具体涉及一种环保型高质量焦炭及其制备方法。
技术介绍
1、焦炭是一种由煤炭等含碳材料在高温下部分氧化而成的固体燃料，是钢铁行业不可或缺的原料之一，其在高温炼铁过程中扮演着至关重要的热源和还原剂角色。通过高温反应，焦炭能够有效地将铁矿石中的氧化物还原成金属铁，从而促进钢铁的生产。在高炉炼铁过程中，焦炭在高炉上部形态相对稳定，但随着下部温度的升高以及受到高温热应力、气化溶蚀和碱金属等因素的影响，其强度逐渐降低，颗粒逐渐变小，粉末含量增加，这使得焦炭的结构骨架和支撑作用逐渐减弱。因此，研究改善入炉焦炭的性能变得日益迫切。
2、同时，焦炭的生产和使用过程中产生的排放物成为了环境的一大挑战。在高温炼铁过程中，焦炭释放的有害气体，如二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等，对环境造成了严重影响。这些气体不仅污染了大气，还可能导致酸雨和光化学烟雾等问题的产生，从而影响了环境的整体质量和人类的健康状况。随着全球环境问题日益突出，对于清洁生产和环境保护的需求也日益增长，焦炭生产领域迫切需要一种更为环保、高效的制备方法，以应对这一严峻的挑战。
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种环保型高质量焦炭及其制备方法，通过合理配置原料比例，并引入生物质石墨烯及碳酸钾，提高焦炭机械强度，使其保持结构完整性的能力增强，并提高气孔率，增加焦炭的透气性，提高能源利用率及冶炼效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：本专利技术提
3、优选地，所述无烟煤的挥发份含量为5~8%，灰分含量为3~5%，硫分含量为0.5~0.8%，粒径为40~80目。
4、优选地，所述主焦煤的挥发份含量20~26%，灰分含量为5~8%，硫分含量为0.4~0.6%，粒径为10~30目。
5、优选地，所述瘦煤的挥发份含量为22~26%，灰分含量为6~8%，硫分含量为0.6~1%，粒径为10~50目。
6、优选地，所述肥煤的挥发份含量为20~25%，灰分含量为5~8%，硫分含量为0.4~0.8%，粒径为20~50目。
7、优选地，所述沥青的挥发份含量为30~40%，灰分含量为0.1~0.4%，甲苯不容物含量为0.5~0.8%，软化点为60~80℃。
8、优选地，所述生物质石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
9、①、将生物质废料破碎为直径1~5 mm的生物质粉末，用清水清洗三次，放置在烘箱中，250~300℃炭化60 min，得到炭化生物质；
10、②、称取10 g步骤①所制的炭化生物质加入在100 ml 98wt%的浓硫酸中，缓慢加入12~16 g kmno4，在10~15℃条件下300 rpm搅拌30 min，然后转移至35~40℃的水浴中继续搅拌3 h，继续加入100 ml蒸馏水，加热至95℃搅拌15~20 min，过滤得到棕色混合物；
11、③、将步骤②所制的棕色混合物加入100 ml去离子水中，混合均匀后缓慢加入40~50 ml 30wt% h2o2溶液，300 rpm搅拌30 min，溶液颜色变为浅黄色，过滤得到浅黄色沉淀，蒸馏水洗涤浅黄色沉淀三次，再利用超声浴超声剥离30 min，放入烘箱中80℃烘干12 h，得到生物质石墨烯。
12、优选地，所述步骤①中生物质废料为玉米秸秆、甘蔗渣、小麦秸秆、棉花秸秆、稻壳的任何一种。
13、本专利技术还提出一种环保型高质量焦炭的制备方法，具体包括以下步骤：
14、s1、按重量份称取各原料，放入混合搅拌中，并进行充分的混合搅拌，得到混合前驱体；
15、s2、将混合前驱体送入焦炭成型设备中，采用压制成型将混合物压制成所需形状的焦炭块；
16、s3、将焦炭块状的混合前驱体置于焦炉内，以8℃/min升温速率升温至300~350℃，保持5 h，继续以6℃/min升温速率升温至400~450℃，保持5 h，再以4℃/min升温速率升温至800~850℃，保持5 h，最后冷却至室温后得到焦炭。
17、优选地，所述步骤s2中，压制成型的温度为180~220℃，压力为28 mpa。
18、本专利技术取得的有益效果如下：
19、本专利技术提出了一种环保型高质量焦炭及其制备方法，通过合理配置原料配比和引入生物质石墨烯、碳酸钾等新材料，提高了焦炭的质量，可以充分燃烧，减少污染气体排放。其中，生物质石墨烯具有良好的耐高温性能、机械性能，在干馏后均匀分散在焦炭中，有效增强了焦炭的机械强度，同时降低焦炭在高炉内的变形，并且石墨烯具有优异的热传导能力，可以提高焦炭的整体热传导能力，提高能源利用率，且生物质石墨烯的原料为废弃生物质材料，提高焦炭制备的环保性能。添加的碳酸钾可以在高温800℃左右分解释放气体，形成微小气泡，使焦炭内部形成更多的孔隙，这些孔隙可以增加焦炭的透气性，提高冶炼效率。
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1.一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述环保型高质量焦炭的合成原料包括以下重量份的组分：无烟煤20~30份、主焦煤40~50份、瘦煤5~10份、肥煤10~15份、沥青5~8份、生物质石墨烯1~2份、碳酸钾1~3份；
2.根据权利要求1所述的一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述无烟煤的挥发份含量为5~8%，灰分含量为3~5%，硫分含量为0.5~0.8%，粒径为40~80目。
3.根据权利要求2所述的一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述主焦煤的挥发份含量20~26%，灰分含量为5~8%，硫分含量为0.4~0.6%，粒径为10~30目。
4.根据权利要求3所述的一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述瘦煤的挥发份含量为22~26%，灰分含量为6~8%，硫分含量为0.6~1%，粒径为10~50目。
5.根据权利要求4所述的一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述肥煤的挥发份含量为20~25%，灰分含量为5~8%，硫分含量为0.4~0.8%，粒径为20~50目。
6.根据权利要求5所述的一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述沥青
7.根据权利要求6所述的一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述步骤①中生物质废料为玉米秸秆、甘蔗渣、小麦秸秆、棉花秸秆、稻壳的任何一种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的环保型高质量焦炭的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
9. 根据权利要求8所述的一种环保型高质量焦炭的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，压制成型的温度为180~220℃，压力为28 MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述环保型高质量焦炭的合成原料包括以下重量份的组分：无烟煤20~30份、主焦煤40~50份、瘦煤5~10份、肥煤10~15份、沥青5~8份、生物质石墨烯1~2份、碳酸钾1~3份；
2.根据权利要求1所述的一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述无烟煤的挥发份含量为5~8%，灰分含量为3~5%，硫分含量为0.5~0.8%，粒径为40~80目。
3.根据权利要求2所述的一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述主焦煤的挥发份含量20~26%，灰分含量为5~8%，硫分含量为0.4~0.6%，粒径为10~30目。
4.根据权利要求3所述的一种环保型高质量焦炭，其特征在于，所述瘦煤的挥发份含量为22~26%，灰分含量为6~8%，硫分含量为0.6~1%，粒径为10~50目。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：张天福，武建伟，李小勇，薛志强，赵安会，
申请(专利权)人：山西晋南钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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