影响焦炭热性质因素的研究

利用13种粘结结焦性质指标相近的配合煤进行70 kg小焦炉试验,比较了所炼焦炭的热性质与矿物质催化指数、煤岩显微组分和焦炭光学组织的关系。结果表明:当配合煤粘结结焦性指标相近时,焦炭热性质主要由灰成分中矿物质催化指数MCI决定;煤岩显微组分含量也是影响焦炭热性质的因素之一;焦炭热性质中CSR不仅受CRI影响,而且受焦炭中光学各向异性指数OTI及光学组织含量的影响。该结论对指导配煤生产,稳定和提高焦炭热性质具有实际意义。     

瘦煤配比对焦炭热性能及微观结构的影响

基于河钢唐钢工业配比,选取了3种配煤方案,研究了瘦煤配比变化对焦炭热性能及微观结构的影响。结果表明,随着瘦煤配比的增加,配合煤的挥发分降低,主要导致胶质体的黏度发生变化,对胶质体的量影响不大;焦炭的反应性(CRI)随瘦煤配比的增加呈先降低后升高的趋势,而反应后强度(CSR)先升高后降低;焦炭光学组织的各向异性指数(OTI)稍有增加;焦炭气孔率总体变化不大,但大气孔数量增加。炼焦配煤时需选择适宜的瘦煤配比,使结焦过程中的活性和惰性组分适当,进而生产高质量的焦炭,在取得可观经济效益的同时,对我国资源的合理利用具有深远的意义。     

武钢干、湿法熄焦焦炭性能对比研究

为了研究干、湿法熄焦焦炭性能之间的差异,对武钢的干、湿法熄焦焦炭进行了常规、粒度、结构、强度、热性能、催化、光学组织等性能的对比分析研究.研究结果表明:与湿法熄焦焦炭相比,干法熄焦焦炭在平均粒度、粒度均匀系数、机械强度、热性能等方面均有明显改善;灰成分催化指数MCI、光学组织指数OTI基本不变;而吸碱能力强,抗碱能力弱,但是吸碱后的热性能仍优于湿法熄焦焦炭;吸硼能力弱、钝化效果差,钝化后干法熄焦焦炭的热性能稍低于湿法熄焦焦炭.     

干熄焦焦炭质量特性研究

采用微观和宏观技术手段研究了焦炭质量特性,分析了在6m焦炉140t/h的条件下干熄焦与湿熄焦的质量差异。试验结果显示,干熄焦和湿熄焦相比,灰分略有升高,抗碎强度M40提高,耐磨强度M10降低,焦炭反应性CRI降低,而焦炭反应后强度CSR提高。干熄焦和湿熄焦之间灰成分无明显差异,干熄焦焦炭的气孔率比湿熄焦低,干熄焦焦炭的显微结构各项异性指数OTI提高。研究表明,气孔率和焦炭显微结构的变化是焦炭冷热强度变化的内在原因,其中焦炭气孔率变化达到8.8％,是引起焦炭反应后强度变化的主要原因。     

不同单种煤焦炭的高温反应性研究

根据单种煤变质程度,焦炭灰成分催化指数模型(MBI,MMCI)选取了9种单种煤焦炭,缩取焦炭破碎制成0.2 mm以下的焦粉,将每种焦粉分别在同步热分析仪中进行高温反应试验并对试验结果进行分析。结果发现,随着变质程度的提高,焦炭的反应性有较明显的降低趋势,主要与不同焦炭的光学显微组织有关。计算说明,反应活化能随变质程度提高呈"倒V型",在R_r=1.35%附近活化能达到最高,之后活化能降低,但总体差异不大。     

碱金属氧化物对焦炭热态性能的影响

采用在煤中添加矿物质的炼焦方式,考察了碱金属钾、碱土金属钙镁、过渡金属铁对焦炭高温反应性和反应后强度的影响。得出所添加的矿物质使焦炭的反应性升高,反应后强度降低,焦炭反应性与反应后强度呈一定的负相关关系的结论。     

溶损反应前后焦炭反射率及光学组织的比较

 为了解焦炭中各显微光学组织在溶损反应中的反应行为，对不同条件下溶损反应前后焦炭的反射率及显微光学组织组成进行了分析。试验表明，焦炭的反射率指标及光学组织组成与焦炭的反应性CRI、反应后强度CSR之间存在比较好的相关性。焦炭的平均最大反射率[Rmax]和光学各向异性指数Φ越高，各向同性光学组织越少，其CRI越低，CSR越高。经过1 100 ℃溶损反应后，焦炭的[Rmax]提高，各向同性光学组织含量减少，各向异性光学组织含量增加，说明各向同性的反应性高于各向异性。溶损反应温度提高到1 300 ℃以后，焦炭中各向同性的溶损反应量分别为1 100 ℃时的1.07～3.00倍，而各向异性的溶损反应量分别为1 100 ℃的1.22～8.58倍，且热性能越好的焦炭各向异性反应量增加得越多。     

不同变质程度煤焦炭光学组织与冷热性能

 为研究煤的变质程度对焦炭光学组织的影响以及焦炭光学组织和冷热性能的关系,对30余种炼焦煤的镜质体最大反射率以及成焦后焦炭的光学组织和冷热性能进行测试。结果表明,焦炭的光学组织随炼焦煤的变质程度呈现规律性变化,镶嵌结构体积分数随镜质体最大反射率变化可分为快速增加、平稳和缓慢下降3 个阶段;∑ISO 体积分数随镜质体最大反射率的变化趋势与之相反。焦炭的冷热性能和光学组织体积分数之间可以建立回归方程,焦炭的反应性随着∑ISO体积分数的增加而升高,而反应后强度随镶嵌结构体积分数的增加而升高。回归方程用于指导炼焦生产后,经济效益显著。     

矿物质催化指数与焦炭反应性关系

研究了矿物质（氧化物）以添加和吸附两种方式负载到焦炭中，对焦炭溶剂损反应性的作用规律，建立了矿物质对焦炭溶损反应性的综合评价指标（MCI），提出了煤的Vd和MCI是决定焦炭溶损反应性的两个独立变量，并据此建立了预测焦炭溶损反应性和反应后强度的数学模型。     

碱金属对焦炭光学组织的影响

 为了研究碱金属对高炉焦炭光学组织的影响,在10%质量浓度的单质钾气氛中进行焦炭的吸附和溶损试验,然后对原始焦炭、无碱反应后焦炭、加碱反应后焦炭的光学组织进行鉴定。结果发现,与各向异性组织相比,焦炭的各向同性组织强度低、反应性高,并且各向同性程度越高,反应性越高;但是焦炭加碱后,碱金属对各向同性组织的催化作用没有对各向异性强,以至于各向异性组织的反应性要高于各向同性组织。原因是各向异性组织对碱金属的吸附较强,且碱金属在其内部渗透能力较强,从而生成更多的层间化合物。另外,可以在炼焦过程中适当增加气煤比例,不仅能节约炼焦成本,还能提高焦炭的抗碱性能。     

熔融气化炉内块煤裂解特性的差异化分析

为了研究块煤在熔融气化炉内高温结构演变和降解机制,采用扫描电镜和光学显微镜观察了COREX熔融气化炉风口焦和实验室自制半焦的形貌和显微结构,并结合不同试样的高温反应特性,确定了不同风口焦试样的来源。结果表明,风口焦中兴隆庄块煤形成试样含有较多的中粒和粗粒镶嵌结构,表面呈孔状结构;大同块煤形成试样中类丝炭较多,表面呈层状结构。根据结果提出应考虑灰分对煤焦高温强度的影响,在测量风口焦试样的反应性及反应后强度时应考虑灰分含量进行折算,并确定了以灰分的基准含量为13%进行折算为最佳条件。     

炼焦工艺对干煤和湿煤成焦质量的影响

为了更好地优化炼焦工艺,有效地改善配合煤炼焦的成焦质量,系统性地分析了炼焦工艺及干煤和湿煤炼焦对焦炭强度与反应性的影响.采用5 kg试验焦炉对多种工况下的干煤(水分低于3％)和湿煤(水分高于6％)分别进行炼焦试验.通过研究装炉煤的水分、干基堆密度以及装炉温度对干煤和湿煤成焦强度及焦炭反应性(CRI)的影响,并结合干煤和...     

首秦焦炭碳素溶蚀能力与显微结构的相关性

 摘 要： 捣固焦由于成本低且性能指标较好而逐步推广使用,然而首秦高炉在使用捣固焦后出现了炉内压量关系紧张、炉况不顺等问题。为了解这批焦炭的实际性能,进行了反应性试验、差热试验以及光学组织含量分析,结果表明：焦炭光学组织中镶嵌结构有抑制裂纹发展和缓解热膨胀的作用,而捣固焦的镶嵌组织含量较低,因此在高温和冲击受力的作用下更容易产生裂纹;分析6种焦粉失重曲线可以发现,同性组分ΣISO含量高的捣固焦粉从1 000 ℃升高到1 300 ℃过程中汽化反应失重率增加更快,在炉内可能引起的粒度降解更严重,从而造成炉况不顺。     

焦肥煤配比对顶装和捣固焦性能的影响

为了解顶装焦和捣固焦在性能指标上的差异,利用300 kg试验焦炉研究了不同焦肥煤配比对顶装焦和捣固焦性能的影响规律。研究发现,焦肥煤配比由30%提高到60%,捣固炼焦可以改善焦炭冷热强度,且改善作用逐渐减弱;焦炭镶嵌结构体积分数逐渐升高,而同性结构体积分数逐渐降低;焦炭平均孔径逐渐升高,气孔率逐渐降低。焦炭的反应后强度随镶嵌结构体积分数的增大呈现升高趋势,而反应性随各向同性总和ΣISO体积分数的升高而升高。相同配煤结构情况下,捣固焦平均孔径偏低,气孔壁厚度增加,气孔率低约20%。     

焦炭性能对矿热炉冶炼锰铁合金的影响

为研究某铁合金公司使用新购焦炭后炉况恶化的原因,采用焦炭工业分析、常规粒度分析、XRD分析以及焦炭的热反应性能分析等测试方法对比研究了新购焦炭与正常焦炭的成分、粒度分布、微晶结构、反应性及反应后强度的差异,进而研究了新购焦炭导致矿热炉冶炼行为异常的具体原因。结果表明,新购焦炭灰分较高、电阻率偏低导致冶炼时混合料电阻降低,炉内热量不足。同时,新购焦炭初始粒度小、反应后强度低导致冶炼过程中对埋入电极的升降产生阻碍。此外,新购焦炭在冶炼时还会带入更多的杂质元素,导致出炉的铁合金质量下降。     

焦炭反应性和反应后强度的关系及影响因素研究

为了预测焦炭在高炉中的反应行为,对莱钢大量的焦炭进行了检测及数据的分析,说明焦炭反应性与反应后强度之间有良好的负相关性;对焦炭冷态强度与热态性能之间进行了对比,建议企业在保证焦炭的冷态强度合格的同时更要关注焦炭的热态性能指标;对影响焦炭热性能指标的水分、熄焦方式及配煤结构等因素进行了试验研究,指出焦炭水分稳定在较低水平上可以提高焦炭的热性能;干法熄焦可以显著改善焦炭的热性能;验证了配煤结构及煤质性能对焦炭热性能有根本影响。     

锌对焦炭冶金性能的影响

 为了探究锌对焦炭冶金性能的影响规律和机理,对焦炭进行了不同锌质量分数下的吸附,并依据国标开展了焦炭反应性及反应后强度检测试验。结果表明,锌对焦炭的气化反应有正向催化作用,同时会导致反应后强度下降。通过光学显微镜、X射线衍射及BET比表面积检测,分析了负载锌后焦炭的微观形貌、微晶结构和气孔演变规律,发现锌会侵蚀焦炭基质,具有扩孔作用。最后运用第一性原理计算对锌的催化机理进行了解释。     

一种X煤在首钢的应用实践

针对当前优质炼焦煤资源越来越少,而高炉生产对焦炭质量指标要求越来越高的情况下,对具有低灰、高硫特点的X煤进行了系统的炼焦试验研究。结果发现,在炼焦生产中合理配加5%～8%的X煤不会造成焦炭硫分升高的不利影响,焦炭灰分下降明显,强度保持稳定。该研究成果成功应用于首钢炼焦生产,焦炭各项指标均达标,这不仅扩大了炼焦煤的使用范围,而且在资源使用方面为公司焦炭灰分的降低提供了支持。