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粉煤壓球機提高焦炭質量機理的研究

發布時間:2018-04-25 11:48| 瀏覽: |來源: 新聞中心

    隨著煉焦煤資源的日益枯竭,亟需拓展煤資源和多配弱粘煤,以達到穩定焦炭質量的目的。國內外開展了大量相關研究工作,開發出配型煤壓球機煉焦、煤調濕、搗固煉焦和sCOPE-2技術,等煉焦煤預處理技術,可歸納為煉焦煤密實技術和煉焦煤水分調節技術,在一定程度上拓展了煉焦煤資源。日本于1983年和1992年分別采用了CMC和dAPS煤預熱工藝。利用CMC工藝可將煤水分含量降至5%~6%,利用dAPS工藝可將煤水分含量降至2%~3%。CMC工藝具有降低煉焦消耗的熱量、提高焦炭質量、充分利用焦爐余熱等優點,但同時也存在嚴重的缺點,即當配合煤中水分降低到一定值后,產生的粉塵很多,在輸送和焦爐裝煤過程中粉塵外逸,不僅影響環境問題,且導致大量粉塵進入回收系統。為此,新日鐵開發出dAPS工藝來解決這個問題,該工藝利用流化床實現配合煤的干燥,并把小于0.3mm的粉煤分離出來,進行高壓壓球機壓球成型,在水分含量降低到2%~3%的情況下,很好地解決了粉塵外逸和污染回收系統的問題。新日鐵的研究者認為dAPS工藝提高了焦炭質量是由于煉焦過程中的膨脹壓力起到了恢復粉煤粘結性的作用,但沒有進行微觀結構上的討論,為此,針對這一問題進行初步的探討和分析。試驗用煤為某廠焦爐生產用煤。配合煤取自配后皮帶,單種煤取自翻車機。配合煤或者單種煤以分樣篩篩分,粉煤成球機械為高壓對輥壓球機。配煤結焦試驗:配合煤裝入試驗用小型坩堝焦爐后,按照一定規律升溫至950℃,保溫3h,進行熱處理,自然冷卻后,對焦炭試樣進行各項結構性能測定。
  煤質分析,選取5種煉焦用煤,分別為氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤和1/3焦煤,A為氣煤,vdAf(揮發分)高,G值和Y值低,是弱粘結性煤;B為瘦煤,vdAf低,G值和Y值低,也是弱粘結性煤;C為肥煤,G值和vdAf高,w(s)也高;D為1/3焦煤;E為焦煤。
粉煤壓球配煤煉焦,焦炭熱性能dAPS工藝中成球粉煤的粒度在0.3mm以下,為與其進行對比,本試驗中成球粉煤的粒度也選為0.3mm。具體試驗過程如下:樣品取自某焦化廠配后皮帶上的配合煤,該樣品在
107℃的烘箱中干燥到水分為2%后,用0.3mm的分樣篩篩分,將篩下部分在高壓對輥壓球機上進行壓球,將篩上部分留用配煤,中單種煤的質量分數都是相對于粒度在0.3mm以上部分的質量,粒度在0.3mm以下的部分從配合煤中篩分出來,不好區分各單種煤的含量。其中,配比方案中,粒度在0.3mm以下的粉煤經壓球機成球,而4、5、6號配比方案中,粒度在0.3mm以下的粉煤沒有成球。對于弱粘結性煤的配比,1號、4號方案是30%;2號、5號方案是40%;3號、6號方案是50%。
   反映了焦炭熱性能與弱粘結性煤配比的關系,熱性能數據可以直觀地看出,當弱粘結性煤的配比為30%時,粒度在0.3mm以下的粉煤壓球后,參與配煤生產的焦炭的CsR比不壓球參與配煤生產的焦炭的CsR高出近11%;當弱粘結性煤的配比為40%時,CsR對應值為65.75%和46.94%,提高了近20%;當弱粘結性煤的配比提高到50%時,對應的CsR更是提高了近23%。由此可見,粉煤壓球有利于提高弱粘結性煤的配比,從而提高焦炭質量。粉煤壓球提高焦炭質量機理,認為粉煤是在采掘、洗選、運輸過程中產生的,比表面積大,氧化嚴重。因此,即使是強粘結性煤的粉煤也失去了粘結性。經過高壓壓球機成球后,粉煤的粘結性可以得到恢復,同時還增加了入爐煤的堆密度,而且水分的降低還可以起到提高產量和質量的作用。新日鐵的研究人員認為,粉煤壓球提高焦炭質量的原因是裝煤密度的提高使焦炭的孔隙率降低了約3%,同時使煤粒間距變小,增加了煤粒間的結合力。
焦炭外觀對比可以直觀地看到,粉煤壓球配煤生產的焦炭更致密,其致密部位即是成球粉煤成焦部位。這部分焦炭由于致密,熱強度和冷強度都較高。同時,還可以觀察到致密部位與其周圍焦炭組織無明顯分界,說明粉煤壓球后不但自身粘結性強,而且與周圍煤粒的結合力也較強。焦炭的熱性能取決于其微觀結構,即焦炭顯微結構。從粗粒鑲嵌結構的比例來看,粉煤壓球配煤生產的焦炭比一般配煤焦炭高3%~5%,說明粉煤壓球后,一定程度上恢復了強粘結性粉煤的粘結性或改善了弱粘結性粉煤的粘結性。 
  壓球粉煤的密度達到了1.2G/CM3,與未壓球部分配合煤混合后的密度也達到了0.9G/CM3,而一般頂裝煤的密度為0.7G/CM3左右,說明粉煤壓球后,煤粒之間的距離大大減少,增加了煤粒之間的接觸。未壓球粉煤熔融過程中產生的氣體很快逸出,不能增加焦塊內部的壓力;而壓球粉煤在結焦過程中,粉煤產生的膠質體很容易互相浸潤,提高了壓球部位成焦強度。同時,在熔融過程中產生的氣體由于膠質體的粘稠不能順利逸出,增加了焦塊內部壓力;反之,氣體壓力的增加又推動膠質體的流動和浸潤,促使膠質體有序排列,在微觀結構上的表現就是焦炭中粗粒結構增多。
  結語1)配合煤中粒度在0.3mm以下的粉煤壓球后,可以提高焦炭質量,在弱粘結性煤配比為40%時,可以使CsR提高20%;
  2)粉煤壓球可提高焦炭質量的原因是堆密度提高,煤粒間接觸緊密,膠質體浸潤性強,成焦過程中內壓力增大,導致焦炭顯微結構中粗粒結構增多。

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