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粉煤压球机提高焦炭质量机理的研究

发布时间:2018-04-25 11:48| 浏览: |来源: 新火彩票平台

    随着炼焦煤资源的日益枯竭,亟需拓展煤资源和多配弱粘煤,以达到稳定焦炭质量的目的。国内外开展了大量相关研究工作,开发出配型煤压球机炼焦、煤调湿、捣固炼焦和sCOPE-2技术,等炼焦煤预处理技术,可归纳为炼焦煤密实技术和炼焦煤水分调节技术,在一定程度上拓展了炼焦煤资源。日本于1983年和1992年分别采用了CMC和dAPS煤预热工艺。利用CMC工艺可将煤水分含量降至5%~6%,利用dAPS工艺可将煤水分含量降至2%~3%。CMC工艺具有降低炼焦消耗的热量、提高焦炭质量、充分利用焦炉余热等优点,但同时也存在严重的缺点,即当配合煤中水分降低到一定值后,产生的粉尘很多,在输送和焦炉装煤过程中粉尘外逸,不仅影响环境问题,且导致大量粉尘进入回收系统。为此,新日铁开发出dAPS工艺来解决这个问题,该工艺利用流化床实现配合煤的干燥,并把小于0.3mm的粉煤分离出来,进行高压压球机压球成型,在水分含量降低到2%~3%的情况下,很好地解决了粉尘外逸和污染回收系统的问题。新日铁的研究者认为dAPS工艺提高了焦炭质量是由于炼焦过程中的膨胀压力起到了恢复粉煤粘结性的作用,但没有进行微观结构上的讨论,为此,针对这一问题进行初步的探讨和分析。试验用煤为某厂焦炉生产用煤。配合煤取自配后皮带,单种煤取自翻车机。配合煤或者单种煤以分样筛筛分,粉煤成球机械为高压对辊压球机。配煤结焦试验:配合煤装入试验用小型坩埚焦炉后,按照一定规律升温至950℃,保温3h,进行热处理,自然冷却后,对焦炭试样进行各项结构性能测定。
  煤质分析,选取5种炼焦用煤,分别为气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和1/3焦煤,A为气煤,vdAf(挥发分)高,G值和Y值低,是弱粘结性煤;B为瘦煤,vdAf低,G值和Y值低,也是弱粘结性煤;C为肥煤,G值和vdAf高,w(s)也高;D为1/3焦煤;E为焦煤。
粉煤压球配煤炼焦,焦炭热性能dAPS工艺中成球粉煤的粒度在0.3mm以下,为与其进行对比,本试验中成球粉煤的粒度也选为0.3mm。具体试验过程如下:样品取自某焦化厂配后皮带上的配合煤,该样品在
107℃的烘箱中干燥到水分为2%后,用0.3mm的分样筛筛分,将筛下部分在高压对辊压球机上进行压球,将筛上部分留用配煤,中单种煤的质量分数都是相对于粒度在0.3mm以上部分的质量,粒度在0.3mm以下的部分从配合煤中筛分出来,不好区分各单种煤的含量。其中,配比方案中,粒度在0.3mm以下的粉煤经压球机成球,而4、5、6号配比方案中,粒度在0.3mm以下的粉煤没有成球。对于弱粘结性煤的配比,1号、4号方案是30%;2号、5号方案是40%;3号、6号方案是50%。
   反映了焦炭热性能与弱粘结性煤配比的关系,热性能数据可以直观地看出,当弱粘结性煤的配比为30%时,粒度在0.3mm以下的粉煤压球后,参与配煤生产的焦炭的CsR比不压球参与配煤生产的焦炭的CsR高出近11%;当弱粘结性煤的配比为40%时,CsR对应值为65.75%和46.94%,提高了近20%;当弱粘结性煤的配比提高到50%时,对应的CsR更是提高了近23%。由此可见,粉煤压球有利于提高弱粘结性煤的配比,从而提高焦炭质量。粉煤压球提高焦炭质量机理,认为粉煤是在采掘、洗选、运输过程中产生的,比表面积大,氧化严重。因此,即使是强粘结性煤的粉煤也失去了粘结性。经过高压压球机成球后,粉煤的粘结性可以得到恢复,同时还增加了入炉煤的堆密度,而且水分的降低还可以起到提高产量和质量的作用。新日铁的研究人员认为,粉煤压球提高焦炭质量的原因是装煤密度的提高使焦炭的孔隙率降低了约3%,同时使煤粒间距变小,增加了煤粒间的结合力。
焦炭外观对比可以直观地看到,粉煤压球配煤生产的焦炭更致密,其致密部位即是成球粉煤成焦部位。这部分焦炭由于致密,热强度和冷强度都较高。同时,还可以观察到致密部位与其周围焦炭组织无明显分界,说明粉煤压球后不但自身粘结性强,而且与周围煤粒的结合力也较强。焦炭的热性能取决于其微观结构,即焦炭显微结构。从粗粒镶嵌结构的比例来看,粉煤压球配煤生产的焦炭比一般配煤焦炭高3%~5%,说明粉煤压球后,一定程度上恢复了强粘结性粉煤的粘结性或改善了弱粘结性粉煤的粘结性。 
  压球粉煤的密度达到了1.2G/CM3,与未压球部分配合煤混合后的密度也达到了0.9G/CM3,而一般顶装煤的密度为0.7G/CM3左右,说明粉煤压球后,煤粒之间的距离大大减少,增加了煤粒之间的接触。未压球粉煤熔融过程中产生的气体很快逸出,不能增加焦块内部的压力;而压球粉煤在结焦过程中,粉煤产生的胶质体很容易互相浸润,提高了压球部位成焦强度。同时,在熔融过程中产生的气体由于胶质体的粘稠不能顺利逸出,增加了焦块内部压力;反之,气体压力的增加又推动胶质体的流动和浸润,促使胶质体有序排列,在微观结构上的表现就是焦炭中粗粒结构增多。
  结语1)配合煤中粒度在0.3mm以下的粉煤压球后,可以提高焦炭质量,在弱粘结性煤配比为40%时,可以使CsR提高20%;
  2)粉煤压球可提高焦炭质量的原因是堆密度提高,煤粒间接触紧密,胶质体浸润性强,成焦过程中内压力增大,导致焦炭显微结构中粗粒结构增多。


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