聚結(jié)增值活性炭對(duì)碳化條件和焦炭質(zhì)量的影響；活性炭生產(chǎn)廠家
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對(duì)活性炭加入量為2%~5%的配煤進(jìn)行了9次炭化試驗(yàn)。所用活性炭由加拿大東部的硬木緩慢熱解形成。試驗(yàn)用煤破碎至粒度<3.35mm占80%，活性炭有3種不同的粒度范圍（6.4~9.5mm，2.4~3.4mm，<0.07mm）。對(duì)混合煤的性質(zhì)（灰分、揮發(fā)分和FC）、元素含量和礦物含量進(jìn)行分析可知，混合煤的Ca含量和容堿量隨活性炭加入量的增加而增加。
活性炭的加入使log10很大流動(dòng)度稍微降低，混合煤的膨脹度SD2.5（ASTMD5515-97（2010））也相對(duì)變化。FS1比較大流動(dòng)度和膨脹度敏感性低，隨活性炭的加入保持不變。這表明，較少含量的活性炭與煤混合良好，因此，活性炭不影響煉焦過(guò)程膠質(zhì)層的形成。
與基礎(chǔ)配煤相比，活性炭的加入導(dǎo)致惰性組分增加，而混合煤中的鏡質(zhì)組含量和活性組分總量隨惰性組分的稀釋相對(duì)降低?；旌厦褐卸栊越M分的增加受較大平均反射率下降的影響。煤的顯微組分分析表明，活性炭越細(xì)，與煤的混合越好，因此，可用光學(xué)顯微鏡區(qū)分活性炭與煤組分。
煤經(jīng)進(jìn)料槽由重力作用加人炭化室，2個(gè)垂直墻分別固定和可移動(dòng)，試驗(yàn)過(guò)程中溫度保持1200℃，在煉焦過(guò)程中監(jiān)測(cè)作用在炭化室墻上的壓力。測(cè)試表明，活性炭的加入對(duì)炭化室墻壓力的影響很大，并且炭化室墻壓力的下降程度與活性炭的粒度相關(guān)。當(dāng)活性炭粒度減小，炭化室墻壓力的下降程度減少。眾所周知，惰性材料（如活性炭或焦粉）可作為壓力調(diào)節(jié)劑，使氣體更自由地從膠質(zhì)層中逸出。
隨著高爐工藝的發(fā)展，對(duì)焦炭質(zhì)量的要求逐漸升高，對(duì)焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的要求也有很大提高。因此，我們需要把煤質(zhì)指標(biāo)與煉焦工藝條件密切結(jié)合起來(lái)，再加上大量的煉焦實(shí)驗(yàn)研究，提出更好的焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)方法。
焦炭質(zhì)量的主要指標(biāo)為高溫下焦炭的熱態(tài)性能指標(biāo)，而焦炭反應(yīng)性指標(biāo)和反應(yīng)后強(qiáng)度受礦物質(zhì)影響較大，焦炭的礦物質(zhì)來(lái)源于配合煤，因此焦化企業(yè)必須做好來(lái)煤質(zhì)量檢測(cè)尤其要重視灰分及礦物質(zhì)組成檢測(cè)，加強(qiáng)煤場(chǎng)管理，優(yōu)化煉焦條件，合理遵循焦?fàn)t溫度制度和壓力制度，以確保焦炭質(zhì)量處于較高和穩(wěn)定的水平。
一、介紹
配合煤的細(xì)度：用0-3mm 粒度級(jí)煤占全部煤的質(zhì)量的百分率來(lái)表示。細(xì)度對(duì)粘結(jié)性的影響：細(xì)度過(guò)細(xì)時(shí)導(dǎo)致粘結(jié)性下降，當(dāng)煤粒度小至0.5－1mm時(shí)，其膨脹度開(kāi)始明顯降低；煤本身粘結(jié)性不同，細(xì)度對(duì)膨脹度影響的程度也不同。細(xì)度對(duì)堆密度的影響：如小于2mm粒級(jí)含量從60％增加到80％時(shí)，堆密度減少30－40kg/m3。使炭化室裝煤量減少，裝爐煤粘結(jié)性降低，導(dǎo)致焦炭耐磨強(qiáng)度變差（即M10增大），因此盡量保證煤料粉碎的均勻性。對(duì)常規(guī)煉焦，0－3mm粒級(jí)量為72-80％；搗固煉焦為90％以上，為配煤細(xì)度均勻，在粉碎前篩出粒度小于3mm的煤，防止重復(fù)粉碎，粒度過(guò)細(xì)。
配合煤細(xì)度對(duì)配合煤堆密度、焦炭機(jī)械強(qiáng)度、熱強(qiáng)度及焦炭產(chǎn)量的影響, 用來(lái)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn);在一定條件下, 按照實(shí)際使用的配比, 進(jìn)行不同細(xì)度下配合煤, 尋找配合煤細(xì)度與焦炭質(zhì)量、產(chǎn)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
隨著焦?fàn)t大型化及噴吹煤的大量使用, 對(duì)焦炭質(zhì)量的要求也越來(lái)越苛刻, 需要更高的冷熱態(tài)強(qiáng)度、更低的反應(yīng)性、低灰、低硫和較低且穩(wěn)定的水分。面對(duì)焦炭市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈及優(yōu)質(zhì)煉焦煤的日益短缺, 如何根據(jù)現(xiàn)有的煤炭資源和生產(chǎn)設(shè)備來(lái)生產(chǎn)達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)要求的焦炭, 并使焦炭生產(chǎn)成本最小, 是整個(gè)焦化行業(yè)追求的目標(biāo)。
我國(guó)大部分焦化廠都采用先配煤后粉碎的生產(chǎn)工藝, 該工藝流程簡(jiǎn)單, 投資小, 但也存在粉碎不均、配煤準(zhǔn)確度差的缺點(diǎn);為得到強(qiáng)度更好、產(chǎn)量更高的焦炭, 各焦化廠應(yīng)尋找各自最適合的粉碎細(xì)度。
配煤采用自配方式來(lái)控制配合煤細(xì)度, 即為先配合后粉碎, 在裝煤量相同的情況下, 配合煤堆密度是隨著細(xì)度的增加呈拋物線(xiàn)形式;當(dāng)細(xì)度在79.56%時(shí), 堆密度達(dá)到最大值0.928t/m3, 隨后, 堆密度隨著細(xì)度的增加而降低。這是由于, 前期, 隨著細(xì)度的提高, 煤料間的間隙減小, 使煤粒間的接觸更加緊密, 因而堆密度增加;而細(xì)度越細(xì), 煤粒越小, 面與面磨擦越大, 這樣顆粒相互不容易擠緊, 此時(shí)堆密度反而會(huì)下降。焦炭平均塊度隨著配合煤細(xì)度的增加呈拋物線(xiàn)形式, 在約77%時(shí)達(dá)最大值。
焦炭塊度均勻系數(shù)隨著配合煤細(xì)度的增加呈拋物線(xiàn)形式, 在約77%時(shí)達(dá)最大值。為了提高焦炭的大塊率, 因而配合煤細(xì)度也不易過(guò)高, 經(jīng)測(cè)算細(xì)度為76%時(shí), 焦炭大塊率較好。
結(jié)果表明，加入 <活性炭 后，焦炭 CRI 明顯增加，CSR 明顯減少，而加入相應(yīng)的基礎(chǔ)配煤后，焦炭 CSR 明顯減少。通過(guò)添加5%活性炭 配煤和基礎(chǔ)配煤來(lái)比較焦炭 CSR，活性炭 （特別是 Ca） 中較高的礦物含量將提高焦炭的反應(yīng)性，并且 Ca 作為催化劑可以加速焦炭中碳和 CO2 的反應(yīng)。加入 細(xì)粒級(jí)活性炭 后，礦物均勻地分散在焦炭中，而 粗粒級(jí)活性炭 的催化性能相對(duì)穩(wěn)定，因此 CSR 的降低相對(duì)較小。
配煤添加 活性炭 對(duì)碳化條件和焦炭質(zhì)量的影響。一般來(lái)說(shuō)，配煤添加 活性炭 會(huì)對(duì)碳化條件和焦炭質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。對(duì) 活性炭 進(jìn)行除礦預(yù)處理是非常必要的。添加的 活性炭 配煤可以壓制成團(tuán)塊，從而改善焦炭性能并增加 活性炭 的添加量。
焦炭顯氣孔率隨著配合煤細(xì)度的增加呈拋物線(xiàn)形式, 在約77.5%時(shí)為最低值。
隨著配合煤細(xì)度的增加, 焦炭機(jī)械強(qiáng)度有所改善, 抗碎強(qiáng)度M40提高, 耐磨強(qiáng)度M10降低。這是由于, 粉碎細(xì)度提高, 煤粉的分散表面積增加, 由于固體顆粒對(duì)液體的吸附作用使膠質(zhì)體黏度增加, 膠質(zhì)體易于填滿(mǎn)空隙, 不利于氣體的析出, 形成結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)的焦炭, 煉焦過(guò)程中半焦收縮小, 焦炭裂紋少, 因而提高了焦炭的機(jī)械強(qiáng)度。
隨著堆密度的增加, 焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度CSR也呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì), 至約78%時(shí)達(dá)最大值;堆密度增加, 焦炭氣孔率降低, 與二氧化碳反應(yīng)時(shí)的表面積減少, 反應(yīng)速率減小, 因而反應(yīng)后強(qiáng)度有所上升
一、原料與生產(chǎn)工藝改善
焦炭的質(zhì)量受到原料和生產(chǎn)工藝的影響很大。優(yōu)質(zhì)的焦炭原料和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的焦炭。因此，焦炭生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行原料和生產(chǎn)工藝的改善，以提高焦炭的質(zhì)量。
1. 原料的選擇：優(yōu)質(zhì)的焦炭需要選用優(yōu)質(zhì)的焦炭原料，如硬質(zhì)焦炭原料、洗選過(guò)的焦炭原料等。
2. 焦炭制造工藝：選用優(yōu)質(zhì)的制造工藝，如采用先進(jìn)的燃燒技術(shù)和生產(chǎn)自動(dòng)化程度高的設(shè)備等都能提高焦炭的質(zhì)量。
二、冷卻技術(shù)改善
冷卻技術(shù)的改善也能提高焦炭的質(zhì)量。當(dāng)前主要有兩種冷卻方法：水冷和氣冷。其中，氣冷法能夠提高焦炭的強(qiáng)度和節(jié)約能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用氣冷法的焦炭生產(chǎn)企業(yè)焦炭強(qiáng)度能提高4%-8%。
三、熱處理改善
熱處理也是提高焦炭質(zhì)量的一種方法。熱處理是指在可控條件下對(duì)焦炭進(jìn)行高溫處理，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度、時(shí)間和氣氛等條件，使焦炭的結(jié)構(gòu)得到改善，提高焦炭的強(qiáng)度和耐磨性。熱處理的主要方法有高溫碳化法、高溫?zé)嵫趸?、高溫還原法等。
四、添加改善
為了提高焦炭的質(zhì)量，可以通過(guò)添加物的方式來(lái)改善焦炭的性能。添加物可以是一些化學(xué)物質(zhì)，如碳化劑、活性炭、鋰、銅等，也可以是一些顆粒物質(zhì)，如焦粉、石灰等。
總結(jié)
焦炭的化學(xué)成分主要有灰分、硫分、揮發(fā)分和水分，強(qiáng)度主要有抗碎強(qiáng)度、耐磨強(qiáng)度、反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度，焦炭的這些質(zhì)量指標(biāo)對(duì)高爐的操作運(yùn)行以及鋼鐵的質(zhì)量有很大的影響，而焦炭的質(zhì)量主要取決于配合煤的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝條件，尤其是榆林低變質(zhì)煤的配入可以有效降低焦炭的灰分和硫含量，但其幾乎沒(méi)有粘結(jié)性，因此，配入低變質(zhì)煤時(shí)要分析各煤種的粘結(jié)性和結(jié)焦性指標(biāo)，確定低變質(zhì)煤的配入量并不影響焦炭的強(qiáng)度要求。