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配煤添加活性炭對(duì)炭化條件和焦炭質(zhì)量的影響

發(fā)布時(shí)間:2020-08-22點(diǎn)擊:次

配煤中生物材料的加入是減少高爐煉鐵溫室效應(yīng)氣體逸散的有效方法。加拿大礦物與能源研究中心在350kg試驗(yàn)焦?fàn)t(寬460mm、容積0.405m3)上進(jìn)行試驗(yàn),研究了活性炭加入配煤對(duì)炭化條件和焦炭性能的影響;钚蕴考尤氪蠓档土藷捊惯^程中焦炭對(duì)焦?fàn)t炭化室墻的壓力;曳趾亢突钚蕴康牧6葘(duì)焦炭性能有重要影響。

配煤添加活性炭對(duì)炭化條件和焦炭質(zhì)量的影響

細(xì)粒活性炭對(duì)焦炭穩(wěn)定性和硬度有利,但對(duì)焦炭性能和CSR的影響與粗;钚蕴拷厝幌喾。為了生產(chǎn)適合高爐煉鐵的焦炭,同時(shí)使活性炭的加入量較大化,需控制活性炭的礦物含量及混合位置。

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。

1、分析了混合煤的熱流變性能

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程膠質(zhì)層的形成。

2、對(duì)混合煤進(jìn)行了巖相分析

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)過程中溫度保持1200℃,在煉焦過程中監(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。

配煤1和配煤2分別加人6.4~9.5mm和2.4~3.4mm的粗;钚蕴浚涿3加入<0.07mm的細(xì);钚蕴。粗粒活性炭的加入使<12.5mm的較小粒度的焦炭料位明顯提高。與不加活性炭的基礎(chǔ)配煤相比,配煤1和配煤2炭化試驗(yàn)中所得焦炭的ASTM穩(wěn)定性和硬度明顯降低。且配煤1和配煤2焦炭具有較低的IRSTDI40和較高的I10指數(shù),這也表明其焦炭的冷強(qiáng)度有明顯降低。配煤1和配煤2焦炭的表觀密度比相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)配煤稍低。而加入細(xì);钚蕴康呐涿3所得焦炭的穩(wěn)定性、硬度和IRSID的變化很小。

分別測(cè)定2.4~3.4mm和<0.07mm的活性炭(5%)加入配煤煉焦所得焦炭的光學(xué)顯微鏡圖像。對(duì)于加入2.4~3.4mm活性炭的配煤所得焦炭,活性炭顆粒與原材料的蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)一致,膠質(zhì)層滲人部分活性炭的多孔結(jié)構(gòu)中,但大部分的大顆粒活性炭未被焦炭包圍,導(dǎo)致焦炭基質(zhì)薄弱及穩(wěn)定性和硬度大幅下降。由<0.07mm的細(xì);钚蕴考尤肱涿核鶡捊固康娘@微圖片可見,惰性材料的小顆粒鑲嵌在焦炭結(jié)構(gòu)中,消除了粗;钚蕴康娜秉c(diǎn),焦炭的穩(wěn)定性和硬度與基礎(chǔ)配煤相差不大。

3、測(cè)定了活性炭對(duì)焦炭CRI和CSR的影響

與相應(yīng)的基礎(chǔ)配煤相比,焦炭CRI有很大程度地提高,CSR下降,加入<0.07mm活性炭的配煤所得焦炭的CSR降幅更大。比較了加入5%活性炭配煤與基礎(chǔ)配煤所得焦炭的CSR,活性炭中礦物質(zhì)含量高(特別是Ca)導(dǎo)致焦炭反應(yīng)性提高,Ca作為催化劑加速了焦炭中的碳與CO2的反應(yīng)。細(xì)粒活性炭加入配煤煉焦時(shí),礦物質(zhì)均勻分散在焦炭中,而粗;钚蕴康拇呋饔孟鄬(duì)穩(wěn)定,因此,其CSR的降低程度相對(duì)較低。

總之,配煤添加活性炭對(duì)炭化條件和焦炭質(zhì)量會(huì)有一定的影響,今后有必要對(duì)活性炭進(jìn)行礦物質(zhì)去除的預(yù)處理,可將加入活性炭的配煤壓制成煤餅以提高焦炭性能,并使活性炭的加入量較大化。

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