貧煤與煤瀝青共炭化研究

2010年3月燃料與化工4541 谷第2期Fuel & Chemical Proresses15貧煤與煤瀝青共炭化研究任先順白永建楊雙鳳許德平王永剛(中國礦業(yè)大學(xué)，北京100083)摘要: 進(jìn)行了不同配比的煤瀝青和貧煤的共炭化研究，研究表明，煤瀝青與貧煤共炭化時(shí)的相互作用是物理融合和化學(xué)相互作用的共同作用。其中物理融合表現在使焦炭界面結合狀態(tài)改善，化學(xué)相互作用表現在煤瀝青使貧媒的炭化性能發(fā)生變化。隨煤瀝青配比的增加，配煤黏結性有較大改善，焦炭O7TT值增大, IS0 值減小。煤瀝青通過(guò)增大焦炭光學(xué)組織各向異性程度，使熊炭的反應性降低，反應后強度提高。關(guān)鍵詞:煤瀝青光學(xué)顯微結構 焦炭反應性 各向異性中圖分類(lèi)號: TQ531.9文獻標識碼: A文章編號: 1001- -3709 (2010) 02-0015-03Study on co- carbonization of lean coal and coal tar pitchRen Xianshun Bai Yongjian Yang Shuangfeng Xu Deping Wang Yonggang(China University of Mining and Tchnology, Beijing 100083, China)Abstract: 'The study on co- carbonization of coal tar pitch and lean coal with different blending ratios wasconducted. The study showed that interaction of co-carbonization of coal tar pitch and lean coal was thecoaction of physical bond and chemical interaction, in which the bond state of coke interface was improvedby physical bond, and coal tar pitch varied the carbonization behavior of lean coal through chemical inter-action with the increase of the blending ratio of coal tar pitch, the caking property of coal blend was greatlyimproved, OTI value of coke was increased, while ISO value was reduced. Coal tar pitch reduced coke re-activity and increased coke strength after reaction by means of increasing coke optical anisotropy.Key words: Coal tar pitch Optical microstructure Coke reactivity Anisotropy高爐煉鐵要求焦炭具有良好的熱性質(zhì)，一般焦構按《YB/T077- -1995 焦炭光學(xué)組織的測定方法》炭反應性隨原煤的變質(zhì)程度升高而降低14，貧煤.測定，焦炭反應性和反應后強度參照國標和文是高變質(zhì)程度煙煤，反應性較低。煤瀝青是一種很獻!9,，用如下方法測定。好的粘結劑，研究表明，煤瀝青和低變質(zhì)程度煤共表1原料性能指標炭化能使焦炭光學(xué)組織中各向異性組織尺寸增樣品AmSuVuGuRtT Q1 TIQS軟化點(diǎn)大15,改善焦炭強度和反應性。本文研究了煤瀝1%1%/%1%/%_ 1% 1% /9青和貧煤共炭化，闡明煤瀝青與貧煤的相互作用,貧煤(P) 9.87 0.76 17.58 2.7 1.744煤瀝青(L) 0.2 0.55 61.46 10032.8 11.7 21.15為配煤中添加煤瀝青和貧煤提供理論依據。稱(chēng)量出20g左右粒度為3~6mm的干燥焦樣,1實(shí)驗部分將試樣放人20mmx850mm的剛玉反應管內。以表1為實(shí)驗所用的貧煤和煤瀝青性能指標。將20~259C/min升溫至1 100C，恒溫5min,通流量貧煤粉碎至<3mm,煤瀝青粉碎至<0.2mm，貧煤和為0.5L/min的CO2反應氣體。反應1h后,停止通.煤瀝青按比例配500g,再加40g水，混勻搗固至密CO2， 并關(guān)掉電源，待試樣冷卻稱(chēng)重,以反應前后度為0.95g/cm',放人氮氣氛炭化爐中，以39C/min焦樣中國煤化工應性指標(PRI)。從室溫升溫至1000，恒溫3h，自然冷卻至室反應MHCN M H G的焦樣放人直徑溫黏結指數、 灰分按國標測定，焦炭光學(xué)顯微結200mm、長(cháng)3umm的們形取內，加直徑為10mm的收脂11期: 2009-12-201 K向介:低先順(1984-). 男.碩七研究生。. 燃料與化工Mar. 2010Fuel & Chemical ProcessesVol.41 No.2鋼球6個(gè)，以50r/min速度轉10min， 以轉鼓后>1mm焦炭質(zhì)量百分數作為反應后強度指標(PSR)。2實(shí)驗結果 與討論表2為實(shí)驗方案、配煤黏結指數和焦炭質(zhì)量指100μm標的數據。圈2焦炭光學(xué) 組織圍表2實(shí)驗方 案和焦炭質(zhì)量指標.%方案FLGUA_ Su PRI PSR表3為焦炭光學(xué)顯微結構的統計表，從表3可.PLI9510.9 12.15 0.76 35.8 41.79024.5 11.666 0.66 31.8 73.3看出，貧煤制得的焦炭的光學(xué)顯微結構有較多各向PL349.9 10.89 0.72 27.0 85.5同性組織，還有較多的纖維狀、片狀、基礎各向異L42062.2 10.66 0.67 28.6 85.9LS3076.19.950.6522.0 91性和絲質(zhì)及破片狀組織。煤瀝青制得的焦炭以粗粒鑲嵌為主，還有部分細粒鑲嵌，與傳統的瀝青制得2.1配煤的黏結 指數的焦炭以片狀和纖維狀不同，這是由于煤瀝青中喹配煤的黏結性指標是影響焦炭強度的重要指啉不溶物較多,阻礙煤瀝青炭化過(guò)程中中間相小球標響，用黏結指數GRu表示黏結性。配合煤黏結指的融并，進(jìn)而不易形成大的光學(xué)各向異性組織。數加權值算法:表3焦炭光學(xué)顯微結構Gru加權值=Gu館x+Gu煤(1-x)樣品TMfMmMcFi.F式中: x為貧煤配比。32.4 0 0.5 0.5 16.9 10 16.9 19.6 3.2圖1為煤瀝青配比與配煤黏結指數的關(guān)系，從圖0.474.200.4304.2 12.4 9.2I可看出，隨煤瀝青配比的增加，配煤的黏結指數逐PL2 26.7 4.2 9.8 3.7 31.4，5.1 10.7 0.5漸增大，實(shí)測值大于加權值，且隨煤瀝青配比的增PL4 14.1 3.818.423.922.24.7 0.910.71.3加，配煤黏結指數實(shí)測值和加權值的差值增大。這LSs_ 10.5 2.2 7.9 32.3 38.4 3.9 0.4 2.7 1.7表明煤瀝青對貧煤的黏結性有很好的增強作用。焦炭光學(xué)組織指數OTI是表征焦炭光學(xué)組織.80各向異性程度的數值，焦炭的OTI值計算式為:7060實(shí)測值OTI= E f(OTT);sof式中: f為焦炭各光學(xué)顯微結構的百分含量; (OT),40-為焦炭各光學(xué)組織相對應的賦值(表4)1-2。加權值1024光學(xué)組織分類(lèi)OTT賦值0. 5101520253035樣品MfMmMeFi1LFFB煤瀝青1%OT賦5圖1煤瀝青配比與配煤黏結指數的關(guān)系焦炭各向異性程度越高，OTI 值越大。焦炭光.2.2焦炭的 顯微結構學(xué)顯微結構中各向同性(I) 與絲質(zhì)及破片狀(FF)圖2為焦炭光片在200倍偏光顯微鏡下的典型之和用ISO表示，即ISO=f=f凹。焦炭OTI和ISO照片，結合圖2和顯微鏡下的觀(guān)察可得出，煤瀝青的加權值算法:配比為5%時(shí)制得的焦炭光片，可以看到較多呈溝OTT權值2OTIx x+OTTmm+(1-x)槽狀的不結合界面;煤瀝青配比為10%時(shí)制得的ISO血權做=ISO課x+ISO煤新n(1-x)焦炭光片，呈溝槽狀的不結合界面明顯減少;當煤中國煤化工能Or1和0T7m權值、瀝青配比≥15%時(shí)，焦炭光片中已基本沒(méi)有不結合IsOJ以看出，隨煤瀝界面。這說(shuō)明，煤瀝青能與貧煤發(fā)生物理融合，很青配CNMHG大, IsO值堿小;好地鋪展在貧煤表面，改善焦炭的界面結合狀態(tài)。焦炭OTI大于OTI加權值，且隨煤瀝青配比的增加,_2010年3月燃料與化工第41卷第2期Fuel & Chemical Processes17240廠(chǎng)焦炭OTI與OTIm權g的差值呈增大趨勢;焦炭ISO20.0F小于ISO加權值，且隨煤瀝青配比的增加，焦炭ISO40.30}與ISOm權情的差值呈增大趨勢。即煤瀝青與貧煤共.600 f.炭化的焦炭各向異性程度高于兩者單獨炭化的焦炭40異性程度的加和，煤瀝青與貧煤共炭化的焦炭同性22426283032343622 24262830323436PRU%組織低于兩者單獨炭化的焦炭同性組織的加和。這圖5焦炭反應性與焦炭OTI及ISO的關(guān)系說(shuō)明，煤瀝青與貧煤共同炭化并不是簡(jiǎn)單的黏結在一起，而是發(fā)生了化學(xué)相互作用，使貧煤的炭化性2)煤瀝青與貧煤共炭化時(shí)發(fā)生物理融合;很能發(fā)生變化，促進(jìn)炭化物的光學(xué)各向異性組織生好地鋪展在貧煤表面，改善焦炭的界面結合狀態(tài)。長(cháng)，抑制炭化物光學(xué)各向同性組織生長(cháng)，因此使焦3)隨煤瀝青配比的增加，焦炭的OTI值增炭OTI>OTIm權值, ISO