第2页 武汉科技大学 硕士学位论文
而产生大量含有多环芳烃的废气排入大气，造成严重的污染，地区性癌症发生率显著增高。因此，如何合理处置和利用焦油渣，使之变废为宝、化害为利，是一项紧迫的任务。[3][4] 活性污泥中含有大量的有毒有机物及微生物，不仅极易腐化发臭，污染水体、土壤，危害环境，而且浪费大量的宝贵有机资源。剩余活性访泥是生物脱酚处理焦化废水过程中所产生的。由于微生物在降解消化污水中有机物的同时自身繁衍，每年就产生大量的剩余活性槽泥，这些剩余活供污泥不仅被弃置不用，而且造成一定的污染。[5]
1.2 国内外固体废弃物的利用
（1）焦粉捣固生产冶金焦
捣固炼焦在许多国家大量采用，这些国家大都缺乏强粘结性煤炭资源，或为降低焦炭生产成本尽量少用或不用强粘结性煤，像德国、法国、波兰、捷克等国家，其捣固炼焦装备和技术有了很大进步，例如采用薄层连续给料，多锤捣固，操作效率大幅提高。
为减少裂纹的形成和提高焦炭的机械性能，在使用一种高挥发份煤时，要求按配煤的挥发份至少降低到3
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编织袋裁切机2％以下。挥发份极低的沥青煤、半无烟煤、石油焦和焦粉，都是可用的贫化物。焦粉可发挥一种独持的作用，因为它具有特殊的反应特性。降低焦炭裂纹的有效的方法是，加配混合贫化物，其中配有焦粉和低挥发份煤和石油焦。
配入低挥发份煤或石油焦，都会抑制配合煤的脱挥发份过程，特别是在高挥发份煤再固化之后，因之，减少了裂纹的形成。配入焦粉将会增强上述各配入料的这种作用。除此之外，焦粉还会减少在高温范围内的物质逸损，因而还会使这一炭化阶段内焦炭结构中的应力源之形成受到限制。此外，在减少裂纹方面的这一伴生特性，只有在加入“混合”
具有一种特别的改进效果，在它们贫化物时才能得到。因为这些混合贫化物对焦炭强度M
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的配入量保持较低的情况下，就可使用较大量的高挥发份煤。[6-7]
（2）焦粉制造活性炭
活性炭是一种微孔结构极为发达的碳素材料。它的比表面积、微孔容积、孔径分布等微孔结构与表现化学构成对活性炭的特性起着决定性的作用。而活性炭所具有的不同持性，又受生产原料的制约及制备方法的影响。为使预制的活性炭具备适应用途的良好性能。原料不同，制备方法也相应各异。当前
据资料报道，已用作活性炭原料的有煤炭、本材、壳核等，而以焦粉为原料制造活性炭，目前尚未见报道。
制备活性炭的方法较成熟的有药品活化法和气体活化法。用焦粉制活性炭，也是从
送煤气罐武汉科技大学 硕士学位论文 第3页
常规方法入手，用药品氯化锌、氢氧化钠和水蒸气为活化剂，依据均匀设计方法制定不同的工艺条件（药品配比、活化时间、活化温度、活化过程）进行探索，活化后制成的活性炭，作苯吸附量测定(测定方法：装有一定量活性炭的坩锅，在充满苯蒸汽的干燥器中，静态吸附24h，以吸附前后重量之差与活性炭净重之比设计，单位为mg／g)，以吸附量大小评价活性炭性能。
非法请求我国众多氮肥、燃气和冶金行业由于当前煤炭价格大幅上涨，导致了生产成本加大，尤其是焦炭价格从每吨700元上涨至千元以上。而我国每年焦炭破碎的焦粉在4000万吨以上，由于没有较好的成型技术，大量的粉煤、焦粉只能作低级燃料处理。在工业燃煤方面我国大部分省、市已采取禁烧散煤等措施推广应用工业燃料型煤。利用焦粉、粉煤成型，选择符合要求的粘合剂配方和生产工艺条件，成为业内人士探索的课题。目前多数型煤企业在型煤生产中，因为冷、热强度低，热稳定性差，灰熔点低， 固定碳下降严重，易粉化，带出物多，燃烧活性差，防水性差，吸水潮解，增加烘干设备投资大等问题而无法正常生产应用。据了解，开封市洁净煤化工研究所根据我国不同地区煤炭资源之特性和众多型煤企业生产中出现的种种难题，研制成功的工业型煤系列高强快干复合粘合剂及工艺技术，利用粉煤（焦粉、无烟煤、烟煤、煤泥）可生产不同行业不同用途的型煤。采用该技术生产的粘合剂每吨高的成本是350元左右，低的每吨200元左右，可加工8~12吨型煤，干燥后冷强度80公斤左右/球，耐高温1000℃不散不粉，防水防潮，免烘干，24小时自然固化，固定碳降低量少，添加的粘合剂中不含镁、磷、铝、铁等化学成份，化学活性好。适用于焦粉、无烟煤、烟煤、劣煤、煤泥生产气化型煤（棒）和工业燃料型煤。原有碳化煤球生产线的氮肥厂，设备略加改造即可。[14-15]
（4）焦粉成型添加剂及成型工艺
焦粉是一种自身成型性能极差的物质，若在常温下使其成型，必须选择粘结性能良好的粘结剂，改变焦粉的成型性能，否则仅靠加压是不可能实现焦粉成型的。焦粉成型添加剂是通过对百余种粘结剂、润湿剂、填料、溶剂反复试验，对比筛选出的一种粘结性能优良的复合物，称为GL—518型复合添加剂。GL—518型复合添加剂中既含有能耐高温的无机化合物，又有粘结性能很好的有机高分子化合物，它从根本上改变了单一粘结剂的很多缺陷。经反复试验，GL—518型复合添加剂具有互溶性能好，粘结力强，溶剂易挥发，焦粒烘干后抗压强度高，能耐高温，化学反应活性好，原材料来源丰富，成型工艺简单，成型综合成本低等优点。
第4页 武汉科技大学 硕士学位论文焦粉是一种成型性能极差的物质，为改善焦粉成型性能，除了加入一定量的添加剂外，还必须正确掌握焦粉成型工艺。焦粉成型工艺是根据焦粉特有属性而定的，首先将焦粉按照不同粒度计量配料，然后把添加剂的各组分计量加入复配釜中进行混合复配，复配好的添加剂贮存在容器中供焦粉成型时用。将焦粉成型的各种原料按照一定的配比加入到高速混合机内，经过8～15min混合，再将混合好的原料送入成型挤压机，成型挤压机压出的焦粒经过烘干就得到成品。焦粉成型工艺流程示意图如图1.1所示。[16-17]
图1.1 焦粉成型加工工艺流程图
（5）处理生化废水
针对焦化厂生化脱酚废水的化学需氧量（COD）普遍超标现象，黑龙江科技大学张劲勇等进行了焦粉处理废水的试验。对鸡西矿务局煤气厂熄焦塔废水中的焦粉（熄焦粉）、晒焦台上的焦粉（晒焦粉）以及焦化厂焦仓的焦粉（焦粉）经活化或酸化处理后，分别加入等量的生化废水中进行2h的吸附处理，然后澄清分离得到吸附处理后的废水（称为净水），用高锰酸钾法分别测定生化废水和净水的COD值，进行比较。其工艺流程如下图1.2：
图1.2 焦粉处理废水工艺流程图
通过考查三种焦粉对生化废水的吸附处理效果，熄焦粉处理效果最好，完全可能取代废水的三级处理，且熄焦粉同活性炭一样可以循环再生使用；加上其自产、不用粉碎、廉价的特点，可以大幅度降低废水处理费用；吸附处理后又可以作配煤炼焦的瘦化剂，不会产生二次污染。
武汉科技大学 硕士学位论文 第5页1.2.2 焦油渣的利用
多功能制水机（1） 焦油渣在配煤炼焦中的应用
焦化厂的废渣主要由焦油氨水澄清槽分离出的焦油渣和粗苯工序再生器中产生的沥青类残渣(简称再生残渣)组成。对于年产焦炭250万吨的焦化厂，每年可产生焦油渣1l00t，再生残渣200t。西班牙焦化厂新开发的废渣处理方法是将其作为型煤的粘结剂，并把型煤配人配煤中炼焦。其研究目的一是评价废渣对改善煤塑性和提高焦炭性能的能力；二是探讨在配型煤炼焦工艺中，使用废渣型煤的可行性。为此，分别在250kg活动墙试验焦炉和6t半工业试验炉上进行了掺型煤炼焦试验，以深入研究废渣的特性。试验使用了3种从焦油氨水澄清槽中分离出的焦油渣及2种再生残渣。5种废渣是在西班牙同一焦化厂的不同时期采集的样品，并用热解质量分析法、基氏流动度测定法和测定不同溶剂中的溶解度等方法对废渣进行了全面的分析，并用光学显微镜观察了不溶物的结构。随着焦炉加热制度、装煤程序和配煤工艺等操作条件的改进，虽可大幅度降低废渣的生成量，但废渣的处理问题仍然存在。对于焦化厂的这些废渣，虽不能采用填埋、焚烧和生物分解等一般废渣的处理方法，但行之有效的方法是将
废渣作为塑性添加剂直接加入炼焦配煤中或用作型煤的粘结剂。众多研究者已广泛进行了废渣配入炼焦配煤中炼制冶金焦的研究。在早期的研究工作中，将这种废渣作为炼焦配煤的添加剂，并与普通的焦油沥青作了比较。研究表明，废渣配入炼焦配煤后，不仅可提高焦炭的质量，而且有助于解决环保问题。[19]
图1.3 焦油渣配煤炼焦的流程图
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（2）焦油渣和焦粉配入配合煤中炼焦
针对炼焦煤资源紧张，焦粉、焦油渣排放浪费资源和污染环境的现状，焦化股份有限公司焦化二厂将焦粉、焦油渣混配炼成了优质冶金焦。从而取得了减少污染、增加效益（年
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