配入低階煤煉焦對焦炭性能影響的研究

陳寧寧

（拜城縣眾泰煤焦化有限公司，新疆 阿克蘇 842300）

引言

在煉焦過程中，主煉焦煤（氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤）的黏結(jié)性和結(jié)焦性存在區(qū)別，在一定程度上對焦炭質(zhì)量造成影響。目前，我國優(yōu)質(zhì)煉焦煤比較稀缺，如果將強黏結(jié)煤和部分弱黏結(jié)煤合理配比進行煉焦，在一定程度可使煉焦用煤資源變得豐富，同時降低焦炭生產(chǎn)成本。

1 試驗部分

1.1 原料

選取準(zhǔn)噶爾地區(qū)的低階煤作為本次實驗對象，這類低階煤的研究目前有很多，而且已經(jīng)開展了配煤煉焦生產(chǎn)。研究所用煉焦煤主要有三種，一種是準(zhǔn)噶爾氣煤，其他兩種分選山西肥煤與焦煤。對實驗煤進行煤巖分離會得到相應(yīng)的鏡質(zhì)組和絲質(zhì)組，此時需要將它們置于陰涼處晾干，同時，試驗原料包括低階煤顯微組分。

1.2 設(shè)備及方法

在進行煤巖分離實驗時，采用物理法，利用不同密度梯度的ZnCl2溶液從而實現(xiàn)高速離心分離。實驗所用到的煤樣需要放置在陰涼干燥的地方，能夠得到空氣干燥基樣品，然后再對煤樣進行破碎研磨處理，以便更好地對其基本性質(zhì)進行分析。煤樣及其顯微組分的工業(yè)分析主要包括3 個部分：第一部分水分測定，第二部分是揮發(fā)分測定，第三部分灰分測定，這三部分都嚴格根據(jù)GB 212—91 來操作。紅外光譜分析使用NicdeT740 傅立葉變換紅外光譜儀。同時，在進行分析煤樣及其顯微組分的低溫?zé)峤馐е貢r，根據(jù)STA449F3Jupiter 測定[1]。同時，在整個的實驗過程中，溫度控制以及數(shù)據(jù)的采集基本上不需要人工太多的操作，微機能夠自動完成[1]。

目前，膠質(zhì)體塑性測試時，主要涉及到膠質(zhì)體透氣性以及膠質(zhì)體流動性和軟固溫度區(qū)間等指標(biāo)。因此，為了更好地對煤料的塑性性質(zhì)進行研究，本文采取了以下的實驗，通過實驗來對塑性性質(zhì)進行分析，同時分析了影響因素。

2 結(jié)果與討論

2.1 原煤的基本性質(zhì)

本研究課題所選的實驗煤種：弱黏煤、氣煤、肥煤、焦煤，所選實驗煤樣的基本性質(zhì)如表1。

表1 實驗原煤的基本性質(zhì)

2.2 低階煤鏡質(zhì)組對煉焦煤的影響

在常規(guī)煉焦煤種中配入不同比例的低階煤對不同煤種的影響程度不同，關(guān)鍵影響?zhàn)そY(jié)特性。黏結(jié)性由膠質(zhì)體狀態(tài)決定，因此膠質(zhì)體狀態(tài)影響成焦。本文采用一定比例低階煤配入煉焦煤中展開研究[2]。

低階煤鏡質(zhì)組對煉焦煤膨脹性影響結(jié)果見下頁表2。由表2 可知，2%～8%的低階煤鏡質(zhì)組對氣煤、肥煤、焦煤的膨脹性影響差異較大。肥煤塑性溫度區(qū)間逐漸變小。收縮行為僅對肥煤的影響最??；氣煤和焦煤，由于開始軟化溫度稍有變低，使得塑性溫度區(qū)間稍有增加，氣煤增加約9 ℃，焦煤增加約6 ℃。隨鏡質(zhì)組含量的增加，焦煤的最大收縮度減小、氣煤略有增大。鏡質(zhì)組對氣煤、肥煤、焦煤膨脹度均有影響，隨著含量的增加，最大膨脹度逐漸減少。鏡質(zhì)組含量（質(zhì)量分數(shù)）在4%以下時，對焦煤和氣煤的影響較大，對肥煤的影響相對較小。膨脹性大小代表膠質(zhì)體透氣性強弱。配入低階煤鏡質(zhì)組膠質(zhì)體質(zhì)量下降，膠質(zhì)體透氣性均增強[3]。

表2 不同煤質(zhì)鏡質(zhì)組對煉焦煤膨脹特性的影響

2.3 低階煤鏡質(zhì)組對煉焦煤膠質(zhì)體流動性的影響

在配入低階煤煉焦過程中，會對膠質(zhì)體流動性產(chǎn)生影響，具體數(shù)據(jù)見表3。由表中數(shù)據(jù)得知，氣煤、肥煤和焦煤熱塑性流動度的影響規(guī)律基本一致。增加鏡質(zhì)組含量，最大基氏流動度下降，軟化熔融區(qū)間縮短[4]。增加配入比例，氣煤軟化溫度提高，固化溫度不變，最大流動度由3 659 dd/min 降至1 115 dd/min，基氏流動度曲線收窄。由此得知膠質(zhì)體減少導(dǎo)致流動性變差。肥煤隨著配入比例變化，軟化和固化溫度區(qū)間基本不變。焦煤比氣煤弱，配比為12%時，最大流動度下降69.1%，肥煤最大流動度下降65.3%，焦煤最大流動度下降了78.4%。

表3 不同煤質(zhì)鏡質(zhì)組對煉焦煤流動性的影響

2.4 低階煤鏡質(zhì)組對煉焦煤黏結(jié)特性的影響

將4%、8%、12%的低階煤鏡質(zhì)組分別配入到煉焦煤中，黏結(jié)力指數(shù)（Gi）測定結(jié)果如圖1 所示。由圖1可知，氣煤、肥煤、焦煤的黏結(jié)力指數(shù)隨著配入低階煤鏡質(zhì)組比例的增大反而下降，當(dāng)比例為12%時，氣煤、肥煤和焦煤分別下降了29.3%、8.5%和42.9%。焦煤、氣煤、肥煤的黏結(jié)力指數(shù)影響程度依次降低。低階煤鏡質(zhì)組的加入與肥煤的交互作用偏正，與氣煤和焦煤的交互作用偏負，與塑性膠質(zhì)體的流動、膨脹和黏結(jié)特性并非線性關(guān)系[5]。

圖1 低階煤鏡質(zhì)組對黏結(jié)特性的影響

3 結(jié)語

隨著我國煉焦煤資源不斷減少，低階煤的應(yīng)用逐漸成為研究趨勢。在配入低階煤煉焦中，增加低階煤鏡質(zhì)組添加比例，氣煤、肥煤、焦煤等塑性膠質(zhì)體的黏結(jié)力指數(shù)、流動性和膨脹性隨之下降，氣煤、肥煤、焦煤的整體流動性也同時下降。肥煤卻比較穩(wěn)定，降低配比煤膠質(zhì)體的液體量，穩(wěn)定性變差。