煤瀝青對配煤結焦性能的影響研究

第30卷第7期煤炭技才VolL30,.No.072011 年7期Coal TechnologyJuly,2011煤瀝青對配煤結焦性能的影響研究鄭志磊，吳國光，孟獻梁，曹勇飛，季偉(中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院煤炭加工與高效潔凈利用重點(diǎn)實(shí)驗室，江蘇徐州21116) .摘要:為了考察煤瀝青對配煤結焦性能的影響, 以不同配加方式和比例的煤瀝青添加到配煤中進(jìn)行實(shí)驗研究。結果表明:加入2-3%質(zhì)量比的煤瀝肯后.配煤的灰分顯著(zhù)降低.揮發(fā)分和粘結指數均有不同程度的增加;用煤瀝青替代焦煤可以比替代肥煤達到更好的效果,并且最佳的煤瀝青加入比例為3%。關(guān)鍵詞:煤瀝青;配煤;結焦性能中圖分類(lèi)號:0Q520文獻標識碼:A文章編號:1008- -8725(2011 )07- 0161-02Effects of Coal -tar Pitch on Coking Properties of Blending CoalZHENG Zhi-lei, WU Guo- guang, MENG Xian-liang,CAO Yong -fei, JI Wei(School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining and Technology, Key Laboratory ofProcessing and Eficient Utilization, Ministy of Education of China, Xuzhou 21111 China)Abstract:The coking properies of coal charges blended with coal-tar pitch in diferent ways anddifferent ratio were evaluated. The results reveal that blended with different proportions of coal-tar pitch, the ash content of blending coal significantly decrease, and the volatile matter yieldand caking index increase in varying degrees. The coal charges replaced with coking coalbehave better on coking properties, and the best addition ratio of coal-tar pitch is 3%.Key words:coal-tar pitch; blending coal; coking properties量的灰分含量，優(yōu)異的焦化性能使之成為性質(zhì)優(yōu)異0前言的碳材料生產(chǎn)粘結性添加物”。Swietlik等發(fā)現煤焦傳統的頂裝煤煉焦過(guò)程由于其自身的特點(diǎn),限油瀝青能偶增強煤樣的溶脹和結焦能力,提高了煤樣制了弱粘結性和不粘結性煤的使用以及其性能的發(fā)的膨脹度和流動(dòng)性.Collin等網(wǎng)發(fā)現將反應活性瀝青揮。因此,為擴大煉焦煤資源,節約優(yōu)質(zhì)煉焦煤,提高與弱粘煤共焦化能夠提高煤樣的結焦性能與成焦率，焦炭質(zhì)量,降低焦化成本,向煤中加入其他種類(lèi)的化并且增強所得焦炭的機械強度和光學(xué)各向異性。合物來(lái)改善配煤質(zhì)量.提高焦炭品質(zhì),節約煤炭資源該文利用9種煙煤進(jìn)行配煤瀝青的實(shí)驗，研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注。研究表明14,向煤中加人廢煤瀝青對配合煤的改質(zhì)性能，考察煤瀝青的配人量塑料,焦油渣等物質(zhì)可以改善煤的結焦性,- -定 程度與改質(zhì)效果的關(guān)系，以得到煤瀝青對配煤結焦性能上能夠提高焦炭的質(zhì)量。國內學(xué)者研究5.4地表明向的影響效果。配合煤中加入適量的煤瀝青可以改善煉焦煤的結焦1試驗方 法性,提高焦炭質(zhì)量。作為焦化的副產(chǎn)物之一，煤瀝青由于具有較多1.1 試驗樣品的芳香環(huán)，與其他添加物相比在結構.組成成分上有試驗所用煤樣為氣煤肥煤.焦煤.瘦煤、1/3 焦著(zhù)更大的相似度,并且煤瀝青本身較高的HC比，痕煤5類(lèi),除氣煤為單個(gè)煤樣外,其余各煤均為2個(gè)煤均逐漸增大;半焦的反應活性逐漸降低。[4] Corter D.HI, Ladelfa C. J.. Production of synthetie crude oil參考文獻:from coal using the tocoal pyrolysis process [C], Poceedings of[1] 陳鵬中國煤炭性質(zhì).分類(lèi)和利用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，he Intersociety Energy Conversion Engineering Conference,20071981, 3: 2178-2183.2] CAO Zhiyuan, wU Jianjn, ZHOU Guoli, et al. The molecular [5] 郭樹(shù)才年輕媒固體熱載體低溫熱解[]煤炭轉化, 1998.21(3);structure analysis of Foundry Formed Coke prepared by semi-51-54.coke [CI. Fourth lnternational Conference on Clean Cou6] 武建軍.祈娟，周園莉等半焦制鑄造型焦熱解動(dòng)力學(xué)分析[D.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報2009.38105):675- 680.3] Atwood M.T. Schulman B.L. Toecoal proccess emdash pyrolysis鄧健,武建軍.郜強等無(wú)煙煤制鑄造型焦工藝條件的優(yōu)化D.能of westem coals and lignites for char and oil production[J]00/100_ 10Preprints of Papers American Chemical Society Division of FuelChemical, 1977 22):233-252.中國煤化工(責任編輯呂璃)YHCNMHG收稿日期:2010-11-17:修訂日期:2011-04-14作者簡(jiǎn)介:鄭志磊( 1985-),男,石家莊人.在讀碩士研究生.從事煤化I及潔凈煤利用研究E-main:zheng2000@163.com,Tel15862187240?！?62.煤炭技術(shù)第30卷樣,分別標號為1*,2"。 焦粉為焦化廠(chǎng)生產(chǎn)的焦沫細當煤瀝青 的用量達到5%時(shí)，配煤的灰降低了0.5%磨加工而成,屬于惰性物。煤樣及焦粉各項性能指標以上, 與生產(chǎn)時(shí)的配煤相比,也有了0.2%的降低。由.見(jiàn)表1。此看來(lái).煤瀝青對配煤具有很明顯的降灰效果。表1試驗用樣品性能指標煤中揮發(fā)分對焦炭的質(zhì)量影響很大。配煤的揮肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤搜煤13焦1B3焦A煤瀝發(fā)分偏高或偏低對焦化生產(chǎn)和焦炭質(zhì)量均會(huì )產(chǎn)生不氣煤●2°1°2°1'2°煤|●煤1.8青利影響。圖2為方案1加入煤瀝青后配煤的揮發(fā)分工業(yè)Mad 2.67 0.54 1.08 1.18 0.76 0.90 0.75 1.89 2.23 0.31 0.56變化情況。 從中可以看出，隨著(zhù)煤瀝青配人量的增分析Ad 7810.40.068.0 8.85 8.0 8.6 8.8 8.21 1.320.19加,配煤的揮發(fā)分產(chǎn)率也逐漸上升。這是由于煤瀝青1% v5737836321.922 38.1.6.8736.63 3263.41具有較高的揮發(fā)分產(chǎn)率，在替代相同質(zhì)量的配煤后，粘結指數C549491768916306366-81根據揮發(fā)分的近似可加和性，配煤的揮發(fā)分也出現由以上數據可以發(fā)現,與煉焦所用煙煤相比,煤增加。同時(shí) 可以看出.在加入煤瀝青后配煤的揮發(fā)分瀝青具有較低的灰分,較高的揮發(fā)分,介于焦煤與肥普遍 高于生產(chǎn)配煤，這就有可能改變最終焦炭的性煤的粘結指數;焦粉具有極低的揮發(fā)分,因此,可以質(zhì),但是,焦炭的質(zhì)量是諸多煉焦煤性質(zhì)共同作用決在其他指標都允許的情況下通過(guò)適量加入煤瀝青提定的,因此應該考慮名方面因素的影響。高弱粘結性煤的用量。1.2試驗方法配煤比例參考某焦化廠(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)配比設定為氣煤15%,6瘦煤15%,焦煤20%,肥煤23%, 1/3焦煤27%。該試驗共設計配煤方案3組。在3個(gè)方案中,用煤瀝青分別替代配煤以及配煤中主要作用成分焦煤和肥煤，從而考察煤瀝青在替代配煤中不同成分后配煤各項性能的變化情況。具體配煤方案見(jiàn)表2。圖2煤瀝青替代配爍后粘結指數變化費2煉焦配煤方案配煤比例/%煤的粘結性是煤結焦的必要條件，與煤的結焦氣煤1/3焦煤肥煤焦煤瘦煤焦粉務(wù)注性密切相關(guān)。圖2為方案一加人瀝青后配煤粘結指方案一200 20000 1500220 00的.青普代每數變化情況;由 其可知。調整比例后配煤的粘結指數址配煤為58.低于焦化廠(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)的60,這是因為調整后方案二21.00 21.00 20.00 17.00 17.00 4.001%，3%，5%煤瀝青替的配煤中使用了較高比例的粘結性較差的氣煤及瘦代等量肥煤煤。在加入煤瀝青后配煤的粘結指數呈上升趨勢,并方案三21.00 21.00 20.00 17.00 17.00 4.001%，39%，5%煤瀝青替 且均超過(guò)了生產(chǎn)值59， 當煤瀝青使用比例達到5%代等址焦煤時(shí),配煤粘結指數增長(cháng)超過(guò)10% ,體現了煤瀝青對配煤的很明顯的改質(zhì)效果。煤瀝青具有較好的流動(dòng)性2試驗結果及討論和較低的軟化點(diǎn),對煤具有一-定的溶劑化作用,能夠2.1 煤瀝青加入量對配煤的影響促進(jìn)可溶物的生成.進(jìn)而提高煤體的流動(dòng)度。同時(shí)煤圖為配煤中加人不同比例煤瀝青后配煤灰分瀝青也 與煤之間存在某種程度的相互作用，可以提高配煤的粘結性?？梢?jiàn)加入適當比例的煤瀝青能夠及揮發(fā)分變化曲線(xiàn)。在不改變配煤粘結指數的基礎上節約焦化成本。綜合圖1和圖2可以發(fā)現,加入2%~3%的煤瀝00青可以兼顧到揮發(fā)分和粘結指數，使配煤效果達到最好。2.2加入煤瀝青對配煤 單種煤的影響利用煤瀝青替代配煤,雖然粘結指數取得了較為明顯的效果,但是煤瀝青用量增加了，配煤里的次要的資源量較為豐富的氣煤和瘦煤的相對用量卻降低了。因此,在方案2和3中,分別用煤瀝青取代配圖1煤瀝青 替代配煤后灰分、揮發(fā)分變化曲線(xiàn)煤中的主要作用成分肥煤和焦煤。并且將焦化廠(chǎng)副灰分是煤中的惰性雜質(zhì),會(huì )降低焦炭的等級,增產(chǎn)物焦沫作 為補強材料和瘦化劑加入配煤，最大限加快高爐冶煉時(shí)的成本0-1。因此,焦炭中灰分的控度的利用焦化廠(chǎng) 現有原料煉焦，達到進(jìn)- -步降低成制顯得尤為重要。由于煤瀝青的灰分只有0.19%,遠本,節遠低于單個(gè)煉焦煤的,因此,根據配煤灰分具有加合中國煤化工替代不同比例性的特點(diǎn)可知，在使用灰分較低的煤瀝青后配煤的的肥|Y片C N M H GI粘結指數變化灰分會(huì )出現降低。圖1為方案一中加入瀝青后配煤曲線(xiàn)?；曳肿兓闆r。從其中可得到相同的結果:隨著(zhù)煤瀝由圖3可知，用煤瀝青替代配煤中的單種煤以青使用量的增大,配煤中的灰分也逐漸降低。并且，后， 配煤方案3方案3的灰分均隨著(zhù)煤瀝青加入比