煉焦煤灰成分對(duì)焦炭質(zhì)量的影響

喬彥星

摘? 要：煉焦煤灰成分會(huì)對(duì)焦炭生產(chǎn)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)效益和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生十分重要的影響。但是從實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，由于灰成分自身的性質(zhì)，導(dǎo)致焦炭出現(xiàn)質(zhì)量問題，減少了企業(yè)生產(chǎn)效益的產(chǎn)出，不利于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。因此，該文首先分析了煤炭的基本性質(zhì)，接著運(yùn)用實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法，研究了煉焦煤灰成分對(duì)焦炭質(zhì)量的影響，有利于生產(chǎn)技術(shù)人員優(yōu)化配煤比例，提升資源利用效率，有效降低交談中堿金屬的含量，保證焦炭的質(zhì)量，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)利益，減少對(duì)周圍環(huán)境的污染。

關(guān)鍵詞：煉焦煤;灰成分;焦炭質(zhì)量;影響

中圖分類號(hào) ：TQ533? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在進(jìn)行煉焦煤生產(chǎn)過程中，其中的灰成分具有不收縮和不容易軟化熔融的特點(diǎn)，技術(shù)人員一旦沒有進(jìn)行處理，就會(huì)降低煉焦煤的黏性，導(dǎo)致焦炭出現(xiàn)裂紋，抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度不斷降低，會(huì)最終影響煤炭的質(zhì)量。通過分析煉焦煤灰成分對(duì)焦炭質(zhì)量的影響，技術(shù)人員可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的灰成分進(jìn)行分析，做出合理的評(píng)價(jià)，然后采取相應(yīng)的處理措施，提升焦炭的質(zhì)量。因此，該文主要運(yùn)用實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法，針對(duì)煉焦煤灰成分對(duì)焦炭質(zhì)量的影響進(jìn)行分析和論述。

1 煉焦煤灰成分對(duì)焦炭影響原理

煉焦煤灰成分含有有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)焦炭反應(yīng)產(chǎn)生十分重要的影響。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的情況，灰成分會(huì)對(duì)焦炭熱性能產(chǎn)生的影響，主要是通過熱氧化碳反應(yīng)性催化作用來進(jìn)行的。在灰成分中，氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣等，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生負(fù)催化作用，對(duì)二氧化碳反應(yīng)具有一定的抑制作用。并且不同的灰成分會(huì)對(duì)二氧化碳反應(yīng)性催化作用產(chǎn)生不同的影響。因此，為了更好地反映灰成分對(duì)二氧化碳反應(yīng)性的影響，技術(shù)人員可以把催化作用賦予不同的數(shù)值，從而對(duì)催化作用進(jìn)行區(qū)分，獲得相應(yīng)的催化指數(shù)。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為了有效地分析焦煤灰成分中的有害物質(zhì)及其產(chǎn)生的影響，實(shí)驗(yàn)人員要根據(jù)實(shí)際情況，廣泛搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)流程，得出最佳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為煉焦煤生產(chǎn)提供依據(jù)，提升焦炭的質(zhì)量。

2.1 焦煤灰成分

在實(shí)驗(yàn)中，選擇2種不同類型的煤炭作為樣品進(jìn)行分析，分別為西北煤和東部煤，主要對(duì)灰成分性質(zhì)以及對(duì)焦炭結(jié)構(gòu)和質(zhì)量產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析。根據(jù)國(guó)家制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)定方法，實(shí)驗(yàn)人員需要把煤樣燒成煤灰。經(jīng)過灼燒后的灰等利用等離子直讀光譜儀測(cè)定煤中的灰成分。

2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)定

為了保證實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)人員要把脫灰前后的煤試樣粒徑控制在3 mm以下，入爐煤水分要控制在8%，坩堝爐溫度加熱到400℃，然后升溫速度要調(diào)整為每分鐘上升3℃，保證焦餅中心的溫度達(dá)到950℃，在保溫40 min以后，然后通入氮?dú)?，在坩堝爐壁的溫度冷卻到200℃以下，實(shí)驗(yàn)人員可以取出焦炭。坩堝焦焦炭反應(yīng)性測(cè)定要在粒焦反應(yīng)性裝置上進(jìn)行測(cè)定，然后取出一定量的、經(jīng)過干燥后的焦樣，以20℃/min～25℃/min的速度進(jìn)行升溫，在上升到400℃以后，再通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。然后升溫到1 100℃，再切換成二氧化碳，流量控制在0.5 L/min，整個(gè)反應(yīng)的時(shí)間大約為120 min。最后通入氮?dú)膺M(jìn)行冷卻保護(hù)，溫度降到室溫，通過反應(yīng)前后焦樣損失質(zhì)量百分比作為粒焦反應(yīng)性指標(biāo)。在整個(gè)焦炭光學(xué)組織和纖顯微結(jié)構(gòu)分析過程中，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焦炭試樣的制備工作，實(shí)驗(yàn)人員主要采用NIKON-Ⅱ偏反光光學(xué)顯微鏡，對(duì)煤的顯微組分和礦物進(jìn)行測(cè)定，然后利用焦炭光學(xué)組織指數(shù)分析焦炭光學(xué)組織各向異性程度。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 煤的灰成分以及灰成分分析

通過對(duì)單種煤基本性質(zhì)進(jìn)行分析，西北煤和東部煤的灰成分差別不大，揮發(fā)分適中，但是西北煤的黏結(jié)指數(shù)的G值同類的東北煤高。作為肥煤的西北煤比東部煤的G值也要高。

根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，東部煤的硅鋁含量比較高，從總量上講，都超過了80%，但是堿金屬含量比較低。在分析西北煤灰成分過程中，內(nèi)部酸性氧化物含量存在較為明顯的差異，堿性氧化物含量很高，是東部煤含量的3～4倍。另外，通過對(duì)內(nèi)部含量分析，西北煤中含有大量的錳、稀土金屬元素等。通過以上分析，西北煤中礦物質(zhì)硅鋁含量比較低，但是具有催化作用的礦物質(zhì)含量比較高。

由表2可知，西北單種煤的灰催化指數(shù)比較高，大概是東部煤的5～6倍。從西北煤內(nèi)部可以得知，催化指數(shù)也存在一定的差異。根據(jù)實(shí)際計(jì)算的結(jié)果表明，西北煤具有礦物質(zhì)催化指數(shù)高的特點(diǎn)。

3.2 灰成分變化對(duì)沒焦炭反應(yīng)性產(chǎn)生的影響

從脫灰實(shí)驗(yàn)我們可以得知，西北煤堿金屬、鈣、鐵等含量比較高，比較容易溶解于酸。但是有的煤炭硅含量比較高，在清除過程中比較困難。另外，煤的粒徑也會(huì)影響到最終的脫除效果。在該次實(shí)驗(yàn)中，主要用于煉制坩堝焦，在煤粒徑3 mm的前提下，對(duì)徹底脫灰產(chǎn)生不利的影響。經(jīng)過脫灰處理以后，不同煤種揮發(fā)分和G值沒有出現(xiàn)明顯的變化。根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，同2種類型的煤種，如果灰成分、黏結(jié)性和結(jié)焦性沒有明顯的差異，但是粒焦反應(yīng)性存在很大的差別，主要是由于灰成分導(dǎo)致的。如果煤炭中堿金屬的比例過高，在催化作用下，就會(huì)加劇二氧化碳在高溫條件的反應(yīng)。高含量堿金屬會(huì)對(duì)煤焦炭熱態(tài)產(chǎn)生明顯的影響，西北煤配方案設(shè)計(jì)過程中，技術(shù)人員需要合理搭配煤中的氣、焦、瘦比例，控制好膠質(zhì)體和惰性物質(zhì)的數(shù)量，減少有害物質(zhì)的影響，提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。在該次實(shí)驗(yàn)中，主要對(duì)煉焦配煤得到焦炭的強(qiáng)度、塊焦反應(yīng)性以及反應(yīng)以后的強(qiáng)度等性質(zhì)進(jìn)行了深入的分析。在進(jìn)行西北煤配置古城中，冷態(tài)強(qiáng)度沒有降低，反而有所提升。

通過分析配煤替代后焦炭的反應(yīng)性變化和配煤替代焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度變化，焦炭的反應(yīng)性呈現(xiàn)出不同程度的增加，經(jīng)過反應(yīng)以后的強(qiáng)度有所減少。經(jīng)過分析配煤體態(tài)焦炭灰催化指數(shù)，會(huì)隨著西北煤配入有一定程度的提升，在配入量不斷增加的前提下，灰催化指數(shù)就會(huì)出現(xiàn)增加。通過分析MBI焦炭反應(yīng)性、反應(yīng)后強(qiáng)度的關(guān)系，灰催化指數(shù)會(huì)呈現(xiàn)出明顯的線性特點(diǎn)。

在進(jìn)行西北煤配煤的過程中，灰成分存在比較明顯的差異，配煤的結(jié)焦性和灰成分含量變化不會(huì)出現(xiàn)明顯的變化。經(jīng)過高溫碳化以后的焦炭冷態(tài)強(qiáng)度也沒有明顯的變化，但是對(duì)焦炭熱反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度產(chǎn)生極為不利的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上分析，可以得出以下結(jié)論。1）在常規(guī)指標(biāo)接近的煤種結(jié)焦性能存在一定的差異，會(huì)對(duì)催化指數(shù)產(chǎn)生影響。2）西北煤具有良好的黏結(jié)性，內(nèi)部的灰成分含量差別不大，但是灰成份存在很大的差異，相應(yīng)的灰催化指數(shù)就會(huì)越高。3）脫灰對(duì)煤的揮發(fā)分、黏結(jié)性產(chǎn)生十分明顯的影響，但是會(huì)減少容易與鹽酸反應(yīng)的礦物質(zhì)含量。經(jīng)過脫灰后的沒焦炭反應(yīng)性降低情況比較明顯。4）在灰成分相差比較大的前提下，焦炭的反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)明顯的變化。

參考文獻(xiàn)

[1]王洪順，秦延華，向海飛，等.煉焦煤灰成分對(duì)焦炭質(zhì)量的影響[J].燃料與化工，2018，49（4）：4-5.

[2]楊宗義.黃陵礦區(qū)化工用煤資源稟賦及在焦化過程中的作用研究[D].西安科技大學(xué)，2018.

[3]張代林，林慧薪，王曉婷，等.煉焦煤灰成分對(duì)其結(jié)焦性的影響規(guī)律[J].鋼鐵，2017，52（8）：10-18.

[4]厲鵬.新疆煤灰成分對(duì)焦炭性能影響的研究[D].遼寧科技大學(xué)，2015.

[5]白向飛，張宇宏.中國(guó)煉焦煤煤灰成分特性及其變化規(guī)律[J].煤質(zhì)技術(shù)，2013（3）：5-7，16.