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    蘭炭末制備冶金型焦過程焦煤的影響研究

    2017-05-30 10:48:04蔣緒侯黨社于雪張文亮李珍珍
    現(xiàn)代鹽化工 2017年4期
    關(guān)鍵詞:焦煤

    蔣緒 侯黨社 于雪 張文亮 李珍珍

    摘要:以廢棄蘭炭末為原料制備冶金型焦,文章重點(diǎn)研究了不同粒度、不同比例焦煤的加入對(duì)成品強(qiáng)度、孔隙率等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明小粒度焦煤顆粒對(duì)成品強(qiáng)度增加更明顯,且隨著焦煤加入量的增加,產(chǎn)品強(qiáng)度增加,孔隙率和固定碳含量也隨之增加,成品灰分有所降低。

    關(guān)鍵詞:蘭炭末;型焦;焦煤

    蘭炭,作為晉陜蒙寧地區(qū)的侏羅紀(jì)煤經(jīng)中(低)溫干餾工藝生產(chǎn)的固體炭質(zhì)材料,因其“三低、三高”的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于電石、鐵合金、氣化、高爐噴吹等工業(yè)領(lǐng)域。在蘭炭的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中,會(huì)產(chǎn)生粒度小于6 mm蘭炭末,這部分材料不僅利用經(jīng)濟(jì)效益低,而且大量堆積或直接燃燒更會(huì)造成粉塵、霧霾等更嚴(yán)重的環(huán)境污染。所以,對(duì)這部分材料的有效利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

    課題組以蘭炭末為原料,使用自制的耐水性復(fù)合粘結(jié)劑,可使成品冷熱抗壓強(qiáng)度分別為4.98 MPa和2.55 MPa。劉文郁等用神府礦區(qū)半焦粉和不同種類的粘結(jié)劑,制備出了強(qiáng)度為二級(jí)或三級(jí)的冶金型焦。但焦粉是一種成型能力極差的材料,常溫幾乎不能成型,除了選擇性能良好的粘結(jié)劑與之充分混合之外,為了提升其強(qiáng)度加入一定比例的煉焦煤也是十分必要的。文章研究了以小于6mm的蘭炭末為原料,使用復(fù)合粘結(jié)劑,重點(diǎn)討論焦煤的加入對(duì)成品性能指標(biāo)的影響。

    1試驗(yàn)部分

    1.1原料

    試驗(yàn)所用的蘭炭末取自神木縣某蘭炭企業(yè),焦煤取自咸陽焦化廠,二者工業(yè)分析如表1所示。試驗(yàn)所用的石油瀝青由西安某石化企業(yè)提供。

    1.2試驗(yàn)儀器

    電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(HG-9070A)、電子天平(YP3001)、電子萬用爐、WDW-300D電子萬能試驗(yàn)機(jī)、自制磨具。

    1.3試驗(yàn)方法

    將蘭炭末、焦煤和一定比例的粘結(jié)劑(石油瀝青+膨潤土)共20 g充分混合,攪拌均勻后加入自制磨具,再在電子萬能試驗(yàn)機(jī)上用30 MPa壓力壓制成型,脫模后干燥得到成品。

    1.4測(cè)試方法

    測(cè)試樣品的抗壓強(qiáng)度分為冷態(tài)抗壓強(qiáng)度和熱態(tài)抗壓強(qiáng)度,測(cè)定方法見文獻(xiàn)。式樣孔隙率采用水煮法測(cè)定。工業(yè)分析按照國標(biāo)GBT 212—2008進(jìn)行。

    2結(jié)果與討論

    2.1焦煤粒度影響

    焦煤屬于高粘結(jié)性煤,在受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量穩(wěn)定的膠質(zhì)體,這可以使型焦的強(qiáng)度指標(biāo)增加,而且焦煤中的揮發(fā)分會(huì)以氣體的方式釋放,在釋放過程中遇到膠質(zhì)體的煤組分會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)各異的氣孔,焦煤加入量的多少以及其粒度的大小均會(huì)對(duì)型焦的孔隙率有著重要的影響,且焦煤在炭化過程中會(huì)發(fā)生二次熱解情況,而原料煤的粒度是影響二次熱解的重要因素。所以先研究焦煤粒度對(duì)強(qiáng)度和孔隙率的影響。焦煤的粒度選擇1~3 mm,<1 mm,加入20%,成型壓力30 MPa,成型后在900℃的條件下炭化2 h,分析型焦的抗壓強(qiáng)度和孔隙率,結(jié)果如表2所示。

    從表2可以看出,加入粒度較小的焦煤得到的型焦孔隙率較小,強(qiáng)度更高,這是因?yàn)樾×6冉姑嚎梢耘c蘭炭末更均一,堆密度更大,析出的膠質(zhì)和蘭炭末的混合更均勻,成品強(qiáng)度更高。

    2.2焦煤加入量影響

    選擇焦煤加入量分別為10%,20%,30%,40%,50%,分別研究其對(duì)型焦抗壓強(qiáng)度、I轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、孔隙率、灰分和固定碳的影響,結(jié)果如圖1~4所示。

    結(jié)果表明,當(dāng)焦煤加入10%時(shí),型焦強(qiáng)度達(dá)到5.98 MPa,這比僅加入粘結(jié)劑時(shí)上漲31.14%,隨著焦煤加入量的不斷增加,型焦的兩種強(qiáng)度指標(biāo)均有明顯的增大,焦煤加入50%時(shí),型焦的抗壓強(qiáng)度和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度分別為10.36 MPa和58.41%。而且,隨著焦煤加入量的增多,型煤的孔隙率也成增大趨勢(shì),這因?yàn)樾兔褐械膿]發(fā)份含量隨著焦煤的加入量而增加,型煤受熱后氣體分解的趨勢(shì)也增加,這造成了型焦孔隙率的增大。當(dāng)焦煤加入量從10%增加到50%時(shí),型焦的孔隙率從48.48%增加到61.32%。除此之外,型焦的灰分由18.03%減少到12.57%,固定碳含量由78.67%增加到84.29%。

    3結(jié)語

    在以蘭炭末為原料生產(chǎn)冶金型焦的過程中,加入焦煤可以增加產(chǎn)品的強(qiáng)度,而粒度較小的焦煤對(duì)成品強(qiáng)度影響更大,并且隨著焦煤加入量的增加,產(chǎn)品強(qiáng)度增加顯著,孔隙率和固定碳含量也有所增加,灰分明顯降低。

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