專利名稱：一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法及設備系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于廢塑料與煤共焦化處理領域，涉及廢塑料加工技術和利用廢塑料提高冶金焦炭強度的方法及系統，尤其是涉及提高焦炭強度的廢塑料加工方法及系統。
背景技術：
隨著世界經濟和科技的迅猛發展，人們物質生活水平的日益提高，城市化進程的不斷加快，城市固體廢棄物的產量急劇增加。據統計，我國目前城市生活垃圾的年產量已經超過1.5億噸，而且每年正以8％～10％的速度增長。我國大約有2/3的城市處于垃圾包圍之中。我國城市生活垃圾中的廢塑料約占垃圾總量的4％～10％，年產量達到500～600萬噸，而且每年正以近8％～9％的速度增長。
目前，我國城市生活垃圾處理處置技術仍以衛生填埋和露天堆放為主，占總處理量的79.2％，其次采用堆肥處理，占總處理量的18.8％，少量采用焚燒技術，約占總處理量的2％。我國廢塑料的回收再利用量僅占10％，約90％的廢塑料被填埋和焚燒。因此，如何實現廢塑料資源化利用和無害化處理，已經成為世界關注的焦點問題。利用焦爐處理廢塑料技術具有投資少，處理規模大，100％實現廢塑料的資源化利用以及幾乎不產生二次污染等優點，在世界上得以廣泛關注，而且已經成功應用于生產實踐。在利用焦化工藝處理廢塑料的技術中，需要考慮兩個方面的問題，一是廢塑料加工、廢塑料與煤均勻混合問題，二是廢塑料對焦炭強度的影響問題。在現有利用焦爐處理廢塑料的技術中，廢塑料的加工處理大多采用破碎、擠塑、成型和造粒的方法，存在加工成本較高，處理能力較低，焦炭強度不增加等問題。
日本專利(專利號P6-228565)提出將廢塑料加工成顆粒與煤混合或者與型煤混合煉焦，導致廢塑料加工工藝復雜，加工成本高，而且影響焦炭強度等問題。
日本專利(專利號P2001-49261A)提出將假密度為0.40～0.95kg/L的廢塑料擠塑成型，并制成5-80mm的顆粒，以小于5％的比例與煤混合入爐煉焦，該技術提出的廢塑料加工方法成本高，而且對廢塑料要求嚴格，實用性較差。
日本專利(專利號P2001-11468A)提出一種不降低焦炭強度的廢塑料加工方法，該方法是將廢塑料分為細粒(小于6mm)和粗粒(大于6mm)，并將細粒廢塑料加入塊狀煤中，將粗粒廢塑料加入粉狀煤中進行干餾，該方法工藝復雜，成本較高，而且僅能保持焦炭強度不降低。
日本專利(專利號PA)提出一種高爐用焦煉焦方法。該方法是首先將廢塑料縮體固化成塊狀物，然后再在廢塑料表面覆蓋一層粘結性填補劑以防止焦炭質量劣化。該技術同樣存在加工成本較高，無法改善焦炭質量等問題。
日本專利(專利號P)提出一種用普通廢塑料垃圾制造焦爐原料的方法。該方法經過7道工序將廢塑料加工成塊狀焦爐原料，工藝十分繁雜，投資和運行成本非常高，因此，實用性受到限制。
日本專利(專利號P9-241654)提出一種廢塑料處理方法。該方法是在傳統煤調濕工藝基礎上，首先將煤干燥到水分為2-6％范圍內，再將廢塑料加入干燥煤中，為了防止廢塑料熔融粘結，要求操作溫度控制在廢塑料熔點(140℃)以下，而且要求定期對干燥設備內壁進行清理，該方法沒有提及提高焦炭強度。
中國專利(專利申請號02149021.X，02285830.X)提出一種利用廢塑料提高冶金焦炭強度的方法及系統。該方法是將廢塑料進行簡單破碎處理后與添加劑煤制瀝青混合，再配入煉焦煤進行煉焦，達到提高冶金焦炭強度的目的，但該技術無法解決煤與廢塑料偏析分離的技術問題，同時存在添加劑比例過高，導致成本增加的問題。
發明內容
針對國內外現有利用焦爐處理廢塑料專利技術中普遍存在廢塑料加工工藝相對復雜、廢塑料加工能力較低、廢塑料與煤易發生偏析以及焦炭強度未能得到提高等缺陷。本發明的目的在于提供一種工藝簡單，既能處理廢塑料，同時又能夠提高焦炭強度的廢塑料加工方法和系統。該方法和系統的基本原理是利用熱能和機械攪拌，實現廢塑料的熔融縮體，并使廢塑料均勻熔化形成薄膜附著在預熱煤表面，實現廢塑料與煤緊密粘結和廢塑料在煉焦配煤中均勻分布。在焦化過程中，附著在煤粒表面的廢塑料薄膜受熱分解產生的揮發分較為分散而且分布均勻，有效抑制焦炭大孔洞和大裂紋的產生，從而改善焦炭強度。將操作溫度控制在廢塑料熱熔融而不發生熱分解的范圍內，預熱后煤與廢塑料進行短暫攪拌混合，利用物料間的接觸傳熱和機械攪拌混合，廢塑料熔融并附著在預熱煤表面，避免熔融廢塑料粘結在干燥機內壁，干燥機不需要定期清理。熱熔融處理后的混合物料再與添加劑顆粒混合(皮帶混合)，將添加劑直接熱熔融進共熔劑與廢塑料組成的混合物料中，更加有利于廢塑料與添加劑的分散和包裹，從而提高焦炭強度。該方法和系統具有以下優點(1)廢塑料加工與混合系統十分簡單，處理能力大，(2)廢塑料不需要分類、擠塑成型和造粒等復雜的加工過程，處理成本較低，節省投資和運行費用。
(3)廢塑料與煤混合均勻，不發生偏析和分離，而且能夠提高焦炭強度(4)各系統中設備的生產和使用相對成熟，有利于該技術工業化應用，并帶動相關設備制造行業的快速發展。
上述目的和任務是通過如下技術方案實現的一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法，其實現步驟包括(1)從生活垃圾中分揀出來的廢塑料，首先進行破碎處理；(2)將共熔劑預熱；(3)將破碎處理后的廢塑料按一定比例加入預熱后的共熔劑中進行熱熔融處理；(4)將熱熔融處理后的混合物料與煉焦配煤按一定配比進行混合，或者配入少量添加劑。
一種提高焦炭強度的廢塑料加工系統，其特征在于所述的共熔劑經過定量給料裝置加入預熱裝置進行預熱處理，預熱處理后的共熔劑通過保溫溜槽加入共熱熔融裝置；廢塑料經過破碎裝置進行破碎處理，破碎后的廢塑料經過定量給料斗均勻地向共熱熔融裝置添加廢塑料，廢塑料與預熱后共熔劑在共熱熔融裝置內進行攪拌混合，共熱熔融處理后的混合物料進入1#皮帶機，在1#皮帶機前端通過定量給料裝置加入添加劑傳輸給焦化廠配煤主皮帶機(2#皮帶機)與煉焦配煤混合作為煉焦原料。
如圖1所示為本發明所涉及一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法及系統的工藝流程圖。
其中1.共熔劑定量給料裝置；2.共熔劑預熱裝置；3.溜槽；4.共熱熔融裝置；5.廢塑料專用破碎裝置；6.廢塑料定量給料斗；7.1#皮帶機；8.2#皮帶機，9.添加劑定量給料裝置。
具體實施例方式
本發明所涉及的一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法，其實現步驟包括(1)首先將從生活垃圾中分揀出來的廢塑料進行破碎處理；(2)將共熔劑預熱；(3)將破碎處理后的廢塑料按一定比例加入預熱后的共熔劑中進行熱熔融處理；(4)將熱熔融處理后的混合物料與煉焦配煤按一定配比進行混合，或者配入少量添加劑。所述的廢塑料包括任何種類的廢塑料，尤其是城市生活垃圾中難以處理的混合廢塑料，廢塑料破碎粒度范圍在5mm至50mm之間；所述的共熔劑包括任何種類的煤粉和焦粉，添加劑包括任何種類的煤焦油瀝青和石油瀝青；共熔劑預熱溫度控制在150-220℃，廢塑料占共熔劑的比例不大于25％，廢塑料與預熱后共熔劑的混合時間范圍為1-3min，廢塑料占煉焦配煤的比例范圍為1-2％；也可以配入1-2％的添加劑，以顯著提高焦炭強度。
本發明涉及的實施提高焦炭強度的廢塑料加工方法的設備系統結合圖1描述如下共熔劑經過定量給料裝置1加入預熱裝置2進行預熱處理，預熱處理后的共熔劑通過保溫溜槽3加入共熱熔融裝置4；廢塑料經過破碎裝置5進行破碎處理，破碎后的廢塑料經過定量給料斗6均勻地向共熱熔融裝置4添加廢塑料，廢塑料與預熱后共熔劑在共熱熔融裝置4內進行攪拌混合，共熱熔融處理后的混合物料進入1#皮帶機7，在1#皮帶機前端通過定量給料裝置9加入添加劑傳輸給焦化廠配煤主皮帶機(2#皮帶機)8與煉焦配煤混合作為煉焦原料。
整個系統的設備連接情況描述如下定量給料裝置1的出料口與共熔劑預熱裝置2的入料端相連，共熔劑預熱裝置2的出料口與溜槽3的入料口連接，溜槽3的出料口與共熱熔融裝置4的一個入料口連接；廢塑料破碎裝置5的出料口與定量給料斗6的入口連接，定量給料斗6的出料口與共熱熔融裝置4的另一入料口連接；共熱熔融裝置4的出料口通過溜槽與1#皮帶機7的入料端連接，添加劑定量給料裝置9的出料口設在1#皮帶機前端，1#皮帶機6的出料端與配煤主皮帶8連接。
具體實施例用200kg試驗焦爐進行試驗，試驗焦爐的規格為爐體有效長800mm，有效高900mm，寬度為450mm，裝煤量230kg(干煤)，結焦時間為18小時，焦餅中心溫度大于950℃。本實施方案采用的原料包括煉焦配煤(BC)、廢塑料(MP)和煤制瀝青；廢塑料按上述工藝加工，首先將廢塑料破碎成小于10mm的碎片，然后將一定量煤預熱到190℃，再將廢塑料碎片與預熱煤混合攪拌，共熱熔融時間為2min，取出混合物料與一定量的煉焦配煤混合或者加入一定量的煤制瀝青，配制成200kg焦爐試驗原料。200kg焦爐煉焦試驗所產生的焦炭進行篩分試驗和轉鼓試驗，測試其抗碎強度(M40)和耐磨強度(M10)，進行焦炭的二氧化碳反應性(CRI)測試和反應后強度(CSR)測試。后有關物料配比和試驗焦炭強度測試結果如表1所示。
表一不同方案所得焦炭強度指標
從表1中所列數據可以看出，與比較例(不加瀝青和廢塑料)方案相比，實施例所得焦炭的強度指標均在不同程度上得以改善(個別指標與比較例相當)，其中實施例3所得焦炭的M40和CSR分別增加3.2和9.4，M10和CRI分別降低1.6和1.1。
上述實施例說明(1)采用所述的廢塑料加工方法和系統可以在不添加任何添加劑的前提下適當改善焦炭質量，而且廢塑料的配比可以達到2％；(2)采用所述廢塑料加工系統，添加1％的煤制瀝青和1％的廢塑料可以顯著改善焦炭質量。
權利要求
1.一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法，其特征在于實現步驟包括(1)從生活垃圾中分揀出來的廢塑料，首先進行破碎處理；(2)將共熔劑預熱；(3)將破碎處理后的廢塑料按一定比例加入預熱后的共熔劑中進行熱熔融處理；(4)將熱熔融處理后的混合物料與煉焦配煤按一定配比進行混合，或者配入少量添加劑。
2.按照權利要求1所述的一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法，其特征在于廢塑料包括任何種類的廢塑料，尤其能夠適用城市生活垃圾中難以處理的混合廢塑料。
3.按照權利要求1所述的一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法，其特征在于所述的廢塑料破碎粒度范圍在5mm至50mm之間。
4.按照權利要求1所述的一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法，其特征在于所述的共熔劑包括任何種類的煤粉和焦粉，添加劑包括任何種類的煤焦油瀝青和石油瀝青。
5.按照權利要求1所述一種軋鋼含油鐵鱗的處理方法，其特征在于所述的共熔劑預熱溫度控制在150-220℃，廢塑料占共熔劑的比例不大于25％，廢塑料與預熱后共熔劑的混合時間范圍為1-3min。
6.按照權利要求1所述的一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法，其特征在于所述的廢塑料占煉焦配煤的比例范圍為1-2％。
7.按照權利要求1所述的一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法，其特征在于可以配入1-2％的添加劑。
8.一種實施提高焦炭強度的廢塑料加工方法的設備系統，其特征在于所述的定量給料裝置(1)的出料口與共熔劑預熱裝置(2)的入料端相連，共熔劑預熱裝置(2)的出料口與溜槽(3)的入料口連接，溜槽(3)的出料口與共熱熔融裝置(4)的一個入料口連接；廢塑料破碎裝置(5)的出料口與定量給料裝置(6)的入口連接，定量給料斗(6)的出料口與共熱熔融裝置(4)的另一入料口連接；共熱熔融裝置(4)的出料口通過溜槽與1#皮帶機(7)的入料端連接，添加劑定量給料裝置(9)的出料口設在1#皮帶機前端，1#皮帶機(6)的出料端與配煤主皮帶(8)連接。
9.按照權利要求8所述的一種實施提高焦炭強度的廢塑料加工方法的設備系統，其特征在于所述的共熔劑預熱干燥裝置(2)根據處理能力大小可以選用滾筒干燥機、流態化干燥設備、真空干燥設備、網帶式干燥、園盤式干燥器等。
10.按照權利要求8所述的一種實施提高焦炭強度的廢塑料加工方法的設備系統，其特征在于所述的廢塑料與共熔劑共熱熔融裝置(4)可以選用普通混料設備，包括耙式混料機、轉筒式混料機和攪拌式混料機。
11.按照權利要求8所述的一種實施提高焦炭強度的廢塑料加工方法的設備系統，其特征在于所述的廢塑料破碎裝置(5)可以選用普通塑料破碎機。
12.按照權利要求8所述的一種實施提高焦炭強度的廢塑料加工方法的設備系統，其特征在于所述的廢塑料定量給料裝置(6)可以選用螺旋給料機和星型給料機。
13.按照權利要求8所述的一種實施提高焦炭強度的廢塑料加工方法的設備系統，其特征在于熱熔融處理后的廢塑料與少量添加劑混合后在備煤粉碎機前進入輸煤皮帶，并與煉焦配煤同時進入備煤粉碎機。
全文摘要
本發明公開了一種提高焦炭強度的廢塑料加工方法及設備系統，涉及廢塑料處理技術與設備。該廢塑料加工方法的特點在于通過熱熔法將廢塑料進行加工處理，加工處理后的廢塑料按一定配比與煉焦配煤進行共焦化，可以達到改善焦炭質量的目的。該系統是由廢塑料給料裝置、廢塑料破碎裝置、共熔劑預熱裝置、廢塑料熱熔融裝置、熱熔物輸送裝置和熱熔物與煉焦配煤混合裝置組成。本發明的優點在于廢塑料通過熱熔融加工處理，無需進行擠塑成型和造粒等復雜的加工過程，加工工藝簡單，有效解決了廢塑料與煤偏析和混合不均等技術問題，減少或消除添加劑的使用，并達到利用廢塑料或添加劑來顯著改善焦炭質量的效果，從而大大降低廢塑料加工成本和運行費用。
文檔編號C10B57/06GK1580189SQ0314996
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月1日 優先權日2003年8月1日
發明者廖洪強, 趙鵬, 何亞斌, 余廣煒, 錢凱 申請人:首鋼總公司