炼焦煤灰成分对焦炭质量的影响

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

刘京涛

唐山中润煤化工有限公司 河北省唐山市 063611

摘要

炼焦煤的灰分在炼焦时不软化熔融、不收缩,能降低煤的黏结性,增加焦炭裂纹,降低焦炭的抗碎强度和耐磨强度。灰分中的有害元素会影响煤质、焦炭质量,通过研究炼焦煤的灰分组成可以合理评价煤炭质量,准确预测焦炭质量。因此,该文首先分析了煤炭的基本性质,接着运用实验对比的方法,研究了炼焦煤灰成分对焦炭质量的影响,有利于生产技术人员优化配煤比例,提升资源利用效率,有效降低焦炭中碱金属的含量,保证焦炭的质量,创造更多的经济利益,减少对周围环境的污染。


关键词

炼焦煤;灰成分;焦炭质量;影响

正文

      在焦煤生产过程中,灰的成分不收缩,不易软化和熔融。当技术人员不进行处理时,焦煤的黏度会降低,导致焦炭开裂,抗压强度和耐磨性会不断降低,最终影响煤炭质量。通过分析焦炭煤灰成分对焦炭质量的影响,技术人员可以分析整个生产过程中的煤灰成分,做出合理的评估,然后采取适当的处理措施来提高焦炭质量。通过实验对比,初步分析和探讨了焦炭、煤灰成分对焦炭质量的影响。

  1炼焦煤灰成分对焦炭影响原理
  焦炭煤灰含有对焦炭反应有非常显著影响的有害物质。根据实际生产情况,灰成分对焦炭热参数的影响主要来自热氧化碳的反应催化作用。灰分成分中有氧化钠、氧化钾、氧化钙等。将在实际生产过程中具有负催化作用,并且将对二氧化碳反应具有一定的抑制作用。灰的不同组分对二氧化碳的催化反应有不同的影响。因此,为了更好地反映灰成分对二氧化碳反应性的影响,技术人员可以为催化作用指定不同的值,以区分催化作用并获得适当的催化指数。
  2实验数据分析
  为了有效地分析焦煤灰成分中的有害物质及其产生的影响,实验人员要根据实际情况,广泛搜集相关数据,严格实验流程,得出最佳的实验结果,为炼焦煤生产提供依据,提升焦炭的质量。
  2.1焦煤灰成分
  在实验中,选择2种不同类型的煤炭作为样品进行分析,分别为西北煤和东部煤,主要对灰成分性质以及对焦炭结构和质量产生的影响进行分析。根据国家制定的相关标准和测定方法,实验人员需要把煤样烧成煤灰。经过灼烧后的灰等利用等离子直读光谱仪测定煤中的灰成分。
  2.2实验测定
  为了保证实验质量,实验人员应控制煤样在除灰前后的粒度小于3mm,进入炉内的煤水分应控制在8%,坩埚炉温度应加热至400℃,然后将升温速率调整至每分钟3°C,以确保焦饼中心温度达到950°C。保温40分钟后,应引入氮气,并将坩埚炉壁温度冷却至200°C以下。实验者可取出焦炭。在粒状焦炭反应装置上测量坩埚焦炭的焦炭反应性,然后取出一定量的干燥焦炭样品,以20℃/min至25℃/min的速度升温。升温至400℃后,应引入氮气进行保护。然后将温度升高到1100℃,然后切换到二氧化碳。流速控制在0.5l/min,整个反应时间约为120min。最后,引入氮气进行冷却保护,并将温度降至室温。反应前后焦炭样品的质量损失百分比用作粒状焦炭的反应性指数。在分析焦炭光学结构和纤维微观结构的整个过程中,焦炭样品的制备是按照一定的标准进行的。实验人员主要利用Nikon-Ⅱ偏振光显微镜测量煤的显微组分和矿物,然后利用焦炭的光学结构指数分析焦炭光学结构的各向异性程度。
  3实验结果分析
  3.1煤的灰成分以及灰成分分析
  通过对单种煤基本性质进行分析,西北煤和东部煤的灰成分差别不大,挥发分适中,但是西北煤的粘结指数的G值同类的东北煤高。作为肥煤的西北煤比东部煤的G值也要高。
  东部煤的硅铝含量比较高,从总量上讲,都超过了80%,但是碱金属含量比较低。在分析西北煤灰成分过程中,内部酸性氧化物含量存在较为明显的差异,碱性氧化物含量很高,是东部煤含量的3~4倍。另外,通过对内部含量分析,西北煤中含有大量的锰、稀土金属元素等。通过以上分析,西北煤中矿物质硅铝含量比较低,但是具有催化作用的矿物质含量比较高。
  西北单种煤的灰催化指数比较高,大概是东部煤的5~6倍。从西北煤内部可以得知,催化指数也存在一定的差异。根据实际计算的结果表明,西北煤具有矿物质催化指数高的特点。
  3.2灰成分变化对没焦炭反应性产生的影响
  从脱灰实验可以看出,西北煤的碱金属、钙和铁含量相对较高,且相对容易溶于酸。然而,一些煤的硅含量相对较高,很难去除。此外,煤的粒度也会影响最终的去除效果。在本实验中,它主要用于精炼坩埚焦,在煤粒径为3mm的前提下,对彻底除灰有不利影响。除灰处理后,不同煤种的挥发分和g值没有明显变化。根据实际实验结果,如果同两种煤的灰分组成、黏结性和焦化性能没有明显差异,则颗粒焦炭的反应性差异很大,这主要是由灰分组成造成的。如果煤中碱金属的比例过高,二氧化碳在催化作用下的高温反应会加剧。碱金属含量高会对煤和焦炭的热状态产生明显影响。在西北配煤方案设计中,技术人员需要合理混合煤中的煤气、焦炭和贫煤比例,控制胶体和惰性物质的数量,减少有害物质的影响,提高产品的生产质量。本实验对炼焦配煤所得焦炭的强度、块焦的反应性和反应后强度进行了深入分析。在谷城西北配煤过程中,冷强度没有下降,反而上升。
  通过分析配煤替代后焦炭的反应性变化和配煤替代焦炭反应后强度变化,焦炭的反应性呈现出不同程度的增加,经过反应以后的强度有所减少。经过分析配煤体态焦炭灰催化指数,会随着西北煤配入有一定程度的提升,在配入量不断增加的前提下,灰催化指数就会出现增加。通过分析MBI焦炭反应性、反应后强度的关系,灰催化指数会呈现出明显的线性特点。
  在进行西北煤配煤的过程中,灰成分存在比较明显的差异,配煤的结焦性和灰成分含量变化不会出现明显的变化。经过高温碳化以后的焦炭冷态强度也没有明显的变化,但是对焦炭热反应性和反应后强度产生极为不利的影响。
  4结语
  根据以上分析,可以得出以下结论。1)在常规指标接近的煤种结焦性能存在一定的差异,会对催化指数产生影响。2)西北煤具有良好的黏结性,内部的灰成分含量差别不大,但是灰成分存在很大的差异,相应的灰催化指数就会越高。3)脱灰对煤的挥发分、黏结性产生十分明显的影响,但是会减少容易与盐酸反应的矿物质含量。经过脱灰后的没焦炭反应性降低情况比较明显。4)在灰成分相差比较大的前提下,焦炭的反应性和反应后强度会出现明显的变化。
  参考文献
  [1]王洪顺,秦延华,向海飞,等.炼焦煤灰成分对焦炭质量的影响[J].燃料与化工,2018,49(4):4-5.
  [2]杨宗义.黄陵矿区化工用煤资源禀赋及在焦化过程中的作用研究[D].西安科技大学,2018.
  [3]张代林,林慧薪,王晓婷,等.炼焦煤灰成分对其结焦性地影响规律[J].钢铁,2017,52(8):10-18.
  [4]厉鹏.新疆煤灰成分对焦炭性能影响的研究[D].辽宁科技大学,2015.


...


阅读全文