生物质型焦的生产工艺及性能研究

研究了用生物质作粘结剂并采用干法冷压成型工艺将烟煤和无烟煤冷压成型,然后炭化制取生物质型焦的工艺,分析了生物质添加量、烟煤种类和配入量以及成型压强对型焦的抗压强度、光学组织、气孔结构、微观强度和以应性的影响,结果表明,随着生物质添加量的增大,型煤的抗压强度随之增大,但型焦的抗压强度降低;配入肥煤和焦煤所产型焦的光学各向异性强,大气孔少,孔隙率低、反应性人氏、反应后强度高;烟煤与无烟煤之间成焦后为非熔融粘结,导致型焦反应后强度明显降低,生物质、烟煤、无烟煤三者的配比以１８：５５：２７为最佳。     

配入澳煤对焦炭热性能的影响

通过对重钢焦化厂焦化配煤煤种进行特性检测,小焦炉配煤试验,焦炭热性能检测试验及焦炭微晶结构分析,研究澳媒对焦炭热性能的影响。结果表明,澳煤的技术指标接近焦煤,在配煤方案中可代替部分肥煤或焦煤。配入20%左右的澳煤,相应降低肥煤和焦煤配入比例所得到的焦炭其热性能较稳定。     

热压含碳球团制备及性能

采用烟煤加热时产生的胶质体作为黏结剂来压制热压含碳球团.根据胶质体的最高流动度和热稳定性,用单一煤种压制热压球团时,肥煤是最好的黏结煤.相对于同成型条件下的冷压含碳球团,热压含碳球团强度更高,相同还原条件下的反应速度更快.     

不同配比弱黏结性煤参与配煤炼焦的研究

选取低煤阶的长焰煤和高煤阶的瘦煤两种弱黏结性煤为研究对象,将其分别配入焦化厂常用的焦煤和肥煤中,对配入不同比例(长焰煤质量分数为3%,4%,5%;瘦煤质量分数为3%,5%,7%)煤样的工艺性质进行分析,并研究所配煤样炼制坩埚焦的热性质、显微强度与光学组织。结果表明：长焰煤挥发分较高,配入质量分数在4%以内时,配合煤样黏结指数G、奥阿膨胀度b、总膨胀度(a+b)及胶质层最大厚度Y等指标劣化程度小,黏结性能小幅下降;配入质量分数增至5%时坩埚焦热性质严重劣化,粒焦反应性PRI值最高、粒焦反应后强度PSR及显微强度MSI值最低。瘦煤挥发分较低,配入质量分数在7%以内时,配合煤样工艺性质、所配煤样坩埚焦热性质在一定范围内波动;长焰煤对所配煤样坩埚焦光学组织指数(OTI)劣化主要表现在焦炭丝质、破片与各向同性的增加,瘦煤对所配煤样坩埚焦OTI劣化主要表现在焦炭细粒镶嵌组织的增加。     

细粒石墨材料的热压制备

以细粒石墨粉为原料、改质和高温煤沥青为黏结剂,采用热压成型工艺制备炭块,并对其进行炭化和石墨化处理后得到石墨块体。结果表明,随着热处理温度的上升,热压制备炭块的体积密度和电阻率发生了明显的变化,与改质沥青相比,以高残炭率沥青为黏结剂所制细粒石墨材料具有较高的体积密度和较低的电阻率;X射线衍射XRD和扫描电镜SEM分析表明,细粒石墨在块体材料中具有明显的取向性。     

原料粒度对铸造型焦气孔结构和表观质量的影响

采用TG-FTIR对原料热解气的析出进行分析,通过微孔结构分析仪、扫描电镜研究半焦和焦煤粒度对铸造型焦微观结构的影响规律,并对其宏观质量进行研究.结果表明:随着温度的升高,除半焦外,其它原料都发生二次析气.随着焦煤粒度的增加,最大进汞量的峰值孔径稍有增加,峰值不断下降,且大气孔明显增多;铸造型焦的孔容、平均孔径、气孔率均增加;铸造型焦整体结构的密实性下降,大气孔数量增加,气孔壁变薄,裂纹增加;半焦的影响趋势与焦煤的一致.型焦落下强度基本都大于98％,抗压强度大于20 t/个.     

粉煤/焦成型过程机理与产品性质关联机制研究进展

煤炭综采水平的提升以及煤炭分质转化技术的发展使得粉焦产能过剩的问题日渐突出,造成了资源浪费和环境污染.粉煤/焦成型技术在创造经济效益的同时也有利于解决环境问题,其中冷压成型工艺对原料适应性好且成本低具有较大发展潜力.文中从成型粘结的浸湿粘合、桥接机理和型煤热解炭化的机理出发,概括了影响型焦性能关键因素(原料特性、成型工艺条件以及粘结剂的种类和性质).鉴于粘结剂对型焦性能的影响最为显著,重点阐述了无机粘结剂、有机粘结剂和复合粘结剂用于粉煤/焦成型的优势和挑战.无机粘结剂具有价格低廉、稳定性好、强度高等优势,但会增加型焦的灰分含量;有机粘结剂来源广泛、粘结性好、灰分含量低,但其强度和热稳定性较差.为了弥补单一组分粘结剂存在的不足,使用复合粘结剂制备型焦是未来的发展趋势.总结了化工、电石和冶金行业对型焦性质的不同需求,针对型焦的不同用途,提出了复合粘结剂的使用方案 ,为型焦的生产和应用提供借鉴.     

无烟造气型煤燃烧特性的实验研究

灰熔融性和热稳定性是造气型煤的2项重要质量指标,也是评价型煤燃烧性能好坏的重要依据.作者以济源无烟煤为原料煤,采用正交实验法,研究了MS-1型粘结剂、配煤和生物质添加剂的用量对造气型煤燃烧特性的影响.结果表明:优化MS-1型粘结剂的配方以及合理添加配煤和生物质可以提高造气型煤的燃烧特性.最后,依据实验确定出型煤工业生产的最优配方.     

半焦制铸造型焦热解动力学分析

以半焦、烟煤、气煤、沥青为原料,消除内、外扩散影响的基础上利用热重分析仪获得失重曲线,并通过3种动力学方法计算出活化能,分析了动力学特征.Friedman分析法和Ozawa-Fly-nn-Wall(OFW)法得到了活化能的变化趋势,前者更为可靠,DAEM模型得到了和Friedman分析法相近的结果.结果表明:整个炭化过程中升温速率越快,失重越快,但终温时,型焦残余量与升温速率无关.对半焦制铸造型焦的热解动力学分析结果表明:混合料的热解不是简单的一级反应,在转化率0.1～0.6范围内(204～481℃),反应的活化能在116.27～363.22 kJ/mol之间;转化率大于0.6后,反应的活化能降低到100 kJ/mol左右,活化能的变化可为型焦生产中焖炉工艺和升温制度提供依据.     

煤种和活化程度对蜂窝活性炭孔隙结构和机械强度的影响

以煤与有机添加剂的混合物为原料,经过挤出成型、炭化、水蒸气活化得到蜂窝状活性炭.采用扫描电镜、氮吸附和压力试验等测试手段对得到的蜂窝半焦和蜂窝活性炭进行了分析表征.结果显示,煤种和活化程度显著影响蜂窝状活性炭孔结构和机械强度,以大同烟煤为原料制备的蜂窝状活性炭具有高的比表面积和机械强度.而神府长焰煤得到的蜂窝活性炭中孔和大孔容积高,机械强度低.     

印尼煤的煤质特征及与国内炼焦煤配伍性研究

对某焦化公司进口的印尼焦煤、肥煤、1/3焦煤以及国内同牌号的田庄焦煤、两渡肥煤和枣庄1/3焦煤进行煤质及单种煤结焦性对比分析,并以生产常用配比为基础进行20 kg实验焦炉配煤炼焦实验,探讨印尼煤与国内炼焦煤的配伍性能。结果表明,印尼煤均是低灰、低硫、强黏结性、高膨胀性、低流动性的单一煤,其活性高,活惰比均不低于24,而国内炼焦煤有一定的混配,其活惰比为1～2,活性组分和惰性组分含量较为均衡;印尼单种煤所制焦炭的强度和热性能较差;印尼煤替代国内同牌号煤进行配煤炼焦,所制焦炭质量明显下降,并且替代量越大,焦炭质量下降越多。     

利用焦化厂废渣作型煤代用粘结剂的研究

有效的粘结剂是配型煤炼焦工艺的主要关键之一。为寻找一种可部分替代软沥青的新型粘结剂,本文介绍了利用焦化厂废料作代用品的试验。研究自坩埚焦的炼焦实验开始,经7kg焦炉至200kg焦炉炼焦试验为止,分阶段逐步扩大试验,结果证明:利用宝钢焦化厂焦油渣等取代软沥青是可行的,其量可望达到目前全厂总需要量的四分之一。     

贫瘦煤替代瘦煤制备优质焦炭性能研究

根据瘦煤和贫瘦煤结焦机理、成焦显微结构和粒度变化特征,对贫瘦煤替代瘦煤的结焦显微结构、焦炭性能进行了研究。结果表明,瘦煤与贫瘦煤可以互相替代,并且在合理配比的情况下可改善焦炭质量;通过合理的粒度调整和配煤,在提高贫瘦煤或瘦煤比率的同时亦可得到优质焦炭。     

堆积密度对捣固炼焦焦炭性能的影响

采用5个配煤方案进行捣固炼焦试验,研究不同的堆积密度对焦炭性能的影响。结果表明,入炉煤堆积密度对焦炭的灰分和硫分基本没有影响,而对焦炭的气孔率、冷态机械强度及热性质影响显著。捣固炼焦的最佳堆积密度为0.9~1.1 t/m3。最佳堆积密度及在最佳密度下的焦炭性能还受配合煤性质的影响。     

回配焦粉捣固炼焦试验研究

以某公司现行配煤方案为基础,研究回配焦粉替代瘦煤捣固炼焦时焦粉粒径和配比对焦炭质量的影响。结果表明,焦粉粒径大于0．2mm时不适合炼焦,焦粉粒径小于0．2mm时在配合煤黏结能力有富余的条件下适合炼焦,此时配入一定比例适宜粒径的焦粉对焦炭质量不会起到明显的劣化作用。     

入炉煤性质对捣固焦炭性能的影响

采用30种配煤方案,在堆积密度为1.1t/m3的条件下进行捣固炼焦试验,利用线性回归分析方法研究入炉煤性质对焦炭性能的影响。结果表明,焦炭性能指标与入炉煤性质指标之间具有良好的相关性;适当降低入炉煤的挥发分有利于提高焦炭的冷态机械强度,而增加入炉煤的黏结指数有利于提高焦炭的耐磨强度,但不利于提高焦炭的抗碎强度;适当降低入炉煤的挥发分和催化指数、提高其黏结指数有利于改善焦炭的高温反应性。     

单种焦煤结焦性能及其混配性研究

对5种不同矿点的焦煤进行煤质分析和单种煤结焦性能比较,并进行配煤炼焦试验研究。结果表明,尽管单种焦煤的结焦性能接近,但其工艺性质及成焦显微结构存在较大差异。在配煤炼焦中,胶质体含量丰富、胶质体的流变性和膨胀性高、成焦粗粒镶嵌结构多的焦煤,与不同炼焦煤的混配性强,所得焦炭质量较优。     

基于遗传算法和神经网络混合优化的配煤控制

在配煤炼焦中 ,配煤比是影响焦炭质量的主要因素 .为稳定焦炭质量就要求配煤比实时性、自适应性好 ,因此采用混合优化算法分两步进行配煤比计算 .首先 ,根据焦化反应机理 ,采用神经网络建立焦炭质量预测模型 ,并通过遗传算法 ( GA)训练权值 ,从而提高模型自适应性 .其次 ,采用 GA实现配煤比定量计算 ,克服了以往基于知识的定性分析方法中对经验的依赖 .通过系统仿真 ,证明该方法较已有方法预测精度高、实时性好