煤中灰分的組成對焦炭質(zhì)量的影響

1、肄For pers onal use only in study and research; not for commercial use膄煤中灰分的組成對焦炭質(zhì)量的影響袀時間：2012-4-9|點擊：99| 字體：聿房承宣 嚴加才（開灤煤化工研究開發(fā)中心，唐山063611）螄羈煉焦煤的灰分相同、而灰分的組成不同時，對焦炭質(zhì)量的影響較大，目前在這方面的研究較少。本文著重研究了煤中灰分組成的差異對焦炭微觀結(jié)構(gòu)和焦炭質(zhì)量的影響，這對于提高焦炭質(zhì)量，改善高爐反應(yīng)效率，降低高爐焦比具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。罿實驗方案及內(nèi)容薄實驗選擇西北煤（A B C）和東部煤（D E）為樣品，對其進行灰分及其組成分析、

2、 脫灰處理、 脫灰前后煤種煉焦實驗以及焦炭結(jié) 構(gòu)和質(zhì)量分析。肅 1.1煤灰分及其組成的測定莁按照國標 GB212-91 有關(guān)煤的灰分測定方法規(guī)定的灰化條件，將分析煤樣燒成煤灰。灼燒后的煤灰利用JY 38S單道掃描型高頻耦合等離子直讀光譜儀進行分析測試煤灰分的組成。袈 1.2坩堝煉焦、 40kg 焦爐煉焦及焦炭反應(yīng)性的測定芅將脫灰前后的煤試樣粒度控制在 3mm以下，入爐煤水分控制在8%左右，坩堝爐升溫速度開始以57C/min加熱至400C,然后將升溫速度調(diào)整為3C/min，直至焦餅中心溫度達到 950C。保溫40min 后通入氮氣，使爐膛溫度冷卻到 200 C以下，取出焦炭。肄40kg 配煤煉焦

3、實驗?zāi)M實際焦爐， 鐵箱兩側(cè)用耐高溫硅酸鋁纖維板模擬炭化室爐墻，煤樣細度在80%左右，水分 10%左右，結(jié)焦時間為18h，焦餅中心溫度1050C左右。蒀坩堝焦的焦炭反應(yīng)性在粒焦反應(yīng)性（PRI）裝置上測定，取20g粒度為36mn干燥后的焦樣，以2025C /min升溫至400C，通入氮氣保護，繼續(xù)升溫至1100C，切換成CO氣體，流量為0.5L/min , 反應(yīng)時間為120min。然后通入氮氣保護冷卻至室溫，以反應(yīng)前后焦樣損 失的質(zhì)量百分率作為粒焦的反應(yīng)性指標。40kg焦爐的煉焦配煤方案見表1。40kg焦爐焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強度按國標GB/T 4000-1996測定方法測定。羅表1西北煤的配煤煉

4、焦方案袁方案號袂配比螇方案 號螆配比羃C1羀肥煤、焦煤各25% 1/3焦煤10% 氣煤32% 瘦煤8%蒀C4蒆用B煤替代10%勺1/3焦煤衿C5芆用C煤替代15%焦煤螂C2蒁用B煤替代15%巴煤艿C6羇用C煤替代25%焦煤袃C3蕿用B煤替代25%巴煤螈C7螇用C煤替代10%勺1/3焦煤羄羂1.3焦炭光學(xué)組織及顯微結(jié)構(gòu)分析腿按照GB1997-89進行焦炭試樣的制備，使用 NIKON-II偏反光光學(xué)顯微鏡。按照GB8899-88進行煤的顯微組分和礦物的測定，用焦炭光學(xué)組織指數(shù)（OTI）來表征焦炭光學(xué)組織的各向異性程度。實驗結(jié)果及討論肀2.1煤的灰分及其組成分析薇試驗用5種單種煤的基本性質(zhì)見表2,其

5、灰分組成見表3。對比表2數(shù)據(jù)，西北煤的灰分與東部煤的灰分含量相差不大，且揮發(fā)分適中，但C煤的粘結(jié)指數(shù)G值明顯高于同類焦煤D煤，同為肥煤的A煤、 B煤的G值也比E煤高出很多。將表3堿性氧化物、酸性氧化物、堿土金屬分別歸類于表4中。膂煤樣蒂表3煤灰的組成分析數(shù)據(jù)（）罿西北煤蚇東部煤螃表2試驗用5種單種煤的基本性質(zhì)（）腿煤號肆Md蚄A襖 Vdaf薁G蝕A煤（肥煤）蒅 0.58螞 9.08蠆 30.88腿103膅B煤（肥煤）蚃 0.33肂 8.86薈 27.79羅103螅C煤（焦煤）膀 0.75羈 10.69蚆 22.78薂98薂D煤（焦煤）蕆 0.79蒆 9.44薃 23.35蟻87祎E煤（肥煤）膆

6、 1.96蚅 11.01蝿 27.83薀92芀A煤荿B煤膄C煤薅D煤薂E煤袈 SiO2襖 29.70莂 36.20螁 47.20芇 46.82薄 48.75蒄 Al 2O衿 17.40蚇 12.97蒞 15.92蒅 35.94賺 34.91FqQ16.4019.1715.865.097.80CaOL 15.3014.7510.852.932.23MgO二 7.527.624.120.921.14KO401.571.531.070.20NqO3.523.751.970.410.77P2Q二 0.82飛0.400.82一1.94TiO2匚 0.690.570.592.122.00BaO0.350.

7、200.190.140.14MnO0.190.060.0540.0150.07V2Q J0.020.0240.028一一稀土 J0.010.0270.016一一其他二6.702.690.854.550.05合計100.00100.00100.00100.00100.00表4煤灰的組成分分類（）煤樣西北煤東部煤A煤HB煤C煤D煤E煤酸性氧化物47.1249.1763.1282.7683.66堿性氧化物4.92 二5.323.501.480.97堿土金屬40.5042.3731.6611.2213.38由表3、表4可見，D煤和E煤的硅鋁含量很高，總量都超過 80%堿金屬含量很低。而 A煤、B煤、C

8、煤的灰成分中，酸性氧化物含 量相差很明顯，堿性氧化物總量是東部煤的34倍。此外鋇、錳、稀土金屬元素含量也相當高。由此可見，西北煤中的礦物質(zhì)硅鋁含量低， 而正催化作用強的礦物質(zhì)含量高。用加拿大CCRA法來計算煤的堿度指數(shù)為:MBI = 100%AdX (Na 2O+KO+CaO+MgO+a)/(100Vd) X (SiO 2+AI2Q)式中的MBI為煤的堿度指數(shù)；Vd為煤的揮發(fā)分；A為煤的灰 分。寶鋼預(yù)測模型提供的礦物質(zhì)催化指數(shù)為：MCI =100%AX (2.2Na 2O+1.9K2O+1.6CaO+0.93MgO+FO)/(100 Vd) X (SiO 2+0.41Al 2O+2.5TiO

9、2)安徽工業(yè)大學(xué)課題組的修正礦物質(zhì)指數(shù)為：MMCI=100%A Fo.oi(1,5)=16.26，同樣相關(guān)系數(shù)R也在置信水平上顯 著。綜上所述，當灰成分有顯著差異的西北煤配煤時，配煤的結(jié) 焦性能和灰分含量變化不大，高溫炭化后的焦炭冷態(tài)強度也沒有變化， 但明顯惡化了焦炭的熱反應(yīng)性和反應(yīng)后強度。2.3配煤的焦炭光學(xué)組織與熱性質(zhì)的關(guān)系7種配煤焦炭的光學(xué)組織見表 9。隨著西北煤的配入，配合煤 所得的焦炭的OTI值相應(yīng)降低，各向同性I +FF含量增加?；A(chǔ)煤樣的 OTI值為137.7，隨著配入量的增加，各向同性組織明顯增多，粗粒鑲 嵌的含量有所下降。一般來說，不同顯微組織的反應(yīng)性順序為：FB I Mf

10、Mc Mr Fi F,即各向異性程度越高的組織反應(yīng)性越小。焦炭 的各向同性組織的反應(yīng)活性大于各向異性組織，各向同性在高溫下容易發(fā)生分解反應(yīng)，從而使其反應(yīng)性增大。例如，方案C3的OTI值最低為106.1，其熱反應(yīng)性對應(yīng)的最高為 48.2%。表9各配煤所得焦炭的光學(xué)組織焦炭光學(xué)組織CRI%IMfMm1 McLFFI+FFOTIC1匚9.930.9r 31.60.427.027.0137.735.7C2【1.519.133.814.0031.633.1116.241.0C3014.329.816.1039.839.8106.148.2C41.711.143.616.2027.429.1132.439

11、.4C5010.638.120.4031.031.0127.641.1C607.238.4Q16.7037.737.7117.446.3C704.944.416.7034.034.0127.139.9光學(xué)組織的各項成分可以從微觀的角度表現(xiàn)焦炭的結(jié)構(gòu)，西北煤的配入不僅增加了焦炭的溶損反應(yīng)， 而且也改變了焦炭的微觀結(jié) 構(gòu)，使得耐 CO2 反應(yīng)能力較強的各向異性組織減少，從而在溶損催化和 微觀結(jié)構(gòu)方面都影響了焦炭質(zhì)量。 由此可見， 礦物質(zhì)對焦炭在高爐內(nèi)降 解是通過 2 條途徑實現(xiàn)的：一是通過對溶損反應(yīng)的催化作用， 使焦炭溶 損反應(yīng)加劇，反應(yīng)性增高，反應(yīng)后強度降低；二是影響其微觀結(jié)構(gòu)，使 得以礦物質(zhì)微

12、粒為中心的易于和 CO反應(yīng)的各向同性組織增加。3 結(jié)論（ 1）西北煤的粘結(jié)性優(yōu)于東部煤，灰分含量相差不大，但灰分的組成差異很大，灰催化指數(shù)高，MBI計算最大值B煤為11.83，最小值E煤為1.42。（2）脫除煤中的灰不會影響煤的揮發(fā)分、粘結(jié)性等基本性質(zhì)，只減少易與鹽酸反應(yīng)的礦物質(zhì)含量。 脫灰后C煤焦炭的反應(yīng)性明顯降低， PRI 從 52.54降到 41.94%, D 煤變化不大。（3）配煤煉焦和光學(xué)組織試驗表明，西北煤配入后沒有降低焦 炭的冷態(tài)強度，但 CRI 按配入比例增加后， 焦炭的各向異性指數(shù) OTI 相 應(yīng)降低，降低的幅度與配入量成正比。（4）煤質(zhì)指標中的灰分、 揮發(fā)分、粘結(jié)性等基本性質(zhì)相差不大， 當灰分組成相差很大時， 對焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強度的影響較大， 建議 將灰分組成納入煤質(zhì)檢測的指標。僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l e