焦炭的制備和質(zhì)量檢測

1、焦炭的制備與質(zhì)量檢測開放性實驗姓名：王慧風 學號：201122146198 化工卓越1101班 化學工程與技術學院實驗背景及實驗目的：我國煤炭資源豐富，除上海以外其他各省區(qū)均有分布，但分布不平衡。 在地域分布上北多南少、西多東少的特點，這也決定了我國的西煤東運、 北煤南運的基本生產(chǎn)格局。我國煉焦煤的分布很廣，但主焦煤資源較缺乏， 為了降低成本，達到焦炭的質(zhì)量要求，小焦爐可以模擬大焦爐的煉焦過程， 進行預先實驗，實驗的規(guī)律為大焦爐生產(chǎn)提供參考。所以小焦爐煉焦是現(xiàn) 代大型煉焦不可缺少的輔助試驗平臺。小焦爐實驗也是化學工藝專業(yè)的一 項重要的綜合性實驗內(nèi)容，包括煉焦煤的制備、小焦爐煉焦、焦炭的分級 以

2、及強度實驗等。通過小焦爐煉焦實驗使學生初步掌握煤的粉碎、配合、小焦爐煉焦、 焦炭分級以及焦炭強度實驗的原理和方法。1、煤樣的粉碎及配合1、實驗原理配煤試驗中，粉碎配合的工藝流程有先粉后配和先配后粉。應根據(jù)試驗的目的要 求進行選擇。試驗焦爐一次裝煤量5Kg （干煤），配合煤細度80%85% （小于3mm）， 配合煤水分（101）%，配合煤中各種煤的配入量應以干基為基準，否則配煤比的準 確性。2、試驗儀器設備及材料破碎機、分級篩（塞孔5mm、3mm圓孔，1mm、0.5mm方孔）、2000g天平（感量0.1g）。小鐵鏟、塑料桶、鐵楸、掃把等。3、實驗步驟（1）、粉碎操作在連續(xù)粉碎前，應進行試粉碎。在

3、粉碎過程中，取出有代表性的煤樣，用3mm圓 孔篩做細度試驗，并根據(jù)細度情況調(diào)整粉碎條件。待細度滿足要求后，開始正式粉 碎。（2）、配煤操作配前應計算好各單種煤的干煤量。按9點法取各單種煤樣做水分試驗，水分測定 方法按國家標準GB/T 212-2001規(guī)定進行。根據(jù)配煤比及各單種煤測量全水分含量，測得配合煤含水量1%全水分，按配合煤 10%的全水分，則還應加入9%的水。將9%的水均勻的加入配料中，邊噴灑邊混合， 混合后再倒3遍。從混合好的待裝爐的配合煤中，按9點采樣法縮分出分析煤樣， 取分析煤樣1000g做配合煤的參數(shù)測定。煤種比例焦煤煤種比例焦煤19焦煤223肥煤116肥煤2101/3焦煤13

4、氣煤114氣煤27長焰煤4瘦煤4合計100配煤比:4、計算方法單種煤的配入量按下式計算：m=mi/（100Wi）*100 ;式中mi 一單種煤的配入量（濕基），kg;mi 一單種煤的干煤量，kg；Wi 一單種煤的全水分，%；計算應加水量：mw=i00*m/90m ;式中mw加水量，kg;m一總裝煤量（干基），Kg;m一總濕煤量，kg;配合煤性質(zhì):水分灰分揮發(fā)分硫分粘結指數(shù)GMad/%Aad/%Ad/%/%Vad/%Vdaf/%St.d/%2.049.589.7825.9329.340.54975.55細度：90%,裝爐煤堆積密度0.75t/m3。裝煤量：6Kg (干基)。5、數(shù)據(jù)處理m=5/(

5、1002.04) X100=5.1kg;應加的水量 mw=(6 X 100/905.1)kg=1.57kg;2、焦炭的制備1、實驗原理煤在隔絕空氣條件下加熱，放出水分和吸附的氣體，隨后分解產(chǎn)生煤氣和焦油， 剩下以碳為主體的焦炭。這種熱解過程稱為干餾。煤的干餾分為低溫干餾、中溫干 餾和高溫干餾三種。低溫干餾500600C；中溫干餾700800C；高溫干餾9001000C。 當煤被加熱到400C左右會形成熔融的膠質(zhì)體并不斷自身裂解生成油氣，油氣經(jīng)過冷 凝冷卻及回收工藝得到各種化工產(chǎn)品和焦爐煤氣。當溫度不斷升高，膠質(zhì)體進一步 分解，部分氣體析出，膠質(zhì)體逐漸固化成半焦，同時產(chǎn)生小氣泡，成為固定的疏孔，

6、 溫度再升高，半焦繼續(xù)收縮，最終成為焦炭。2、實驗設備及材料5kg實驗小焦爐、鐵箱、鐵鉤等。實驗室5kg實驗小焦爐3、實驗步驟3.1、煉焦用煤的制備用臺秤稱取一定比例的配煤5.0kg,加少許的水混合均勻，使水分達到10%左右， 將混合煤樣加入鐵箱內(nèi)，邊加試樣邊用鐵鏟密實化。裝配在鐵箱內(nèi)的混合煤樣.3.2、煉焦操作先打開電源給小焦爐加熱，當焦爐溫度上升到800C時開始裝爐，裝入的鐵箱要靠近加熱爐墻的一側。隨即安裝好熱電偶，熱電偶的插入深度大約為裝煤高度的 一半。煉焦過程中應時刻觀察焦餅中心溫度變化，當中心溫度耳50C時，保持1.5h 后出焦。小焦爐熄焦采用濕法熄焦，熄焦時應注意不要加水過多，一般

7、要保證鐵箱6 / 14內(nèi)尚有少量的紅焦。濕法熄焦圖濕法熄焦圖煉焦段溫度/c煉焦段溫度/c時間/h煉焦段溫度/c時間/h第一段2008001第四段9000.5第二段8000.5第五段第90011503（裝煤）8009001六段（出11501.5第三段焦）煉焦時的溫度與時間控制，如下表:爐墻及焦餅溫度隨加熱時間變化關系圖4、實驗數(shù)據(jù)處理4.1、計算方法小焦爐的煉焦全焦率的計算公式:K（%）二（100-V 煤）/（100-V 隹）X100+a;V煤,V隹一裝爐煤和焦炭中的干基揮發(fā)分，；a系數(shù)，一般取12.4.2、實驗數(shù)據(jù)記錄:配合煤性質(zhì):水分灰分揮發(fā)分硫分粘結指數(shù)GMad/%Aa/%A/%/% dV

8、ad/%Vda/%2.049.589.7825.9329.340.54975.55焦炭工業(yè)分析/%元素分析焦炭冷態(tài)強度/%/%水分灰分揮發(fā)分硫分 抗碎強度耐磨強度MadAdVdafSt,dM25M101.3612.781.260.5182.9810.064.3、數(shù)據(jù)處理煤二VdX (100/100-M d)=26.47隹二VdfX(100-Ad)/100=1.09K(%) = (100-26.47)/(100-1.09) X 100+1.5=75.84其中a取1.5三、焦炭機械強度測定1、實驗原理焦炭在轉動的轉鼓中，不斷地被提升料板提起，跌落在鋼板上，在此 過程中，焦炭由于受機械力的作用，產(chǎn)生

9、撞擊、摩擦，使焦塊沿裂紋破裂開以及表面被磨損，用一測定焦炭的抗碎強度和耐磨強度。2、實驗設備與工具焦炭落下試驗器、五級篩（圓孔篩80、60、40、25、10mm 套）、 轉鼓：40mm圓孔篩、10mm圓孔篩各一個，塑料桶、鐵楸、掃把、毛刷、秒表、 木錘。3、實驗步驟（1）、焦炭墜落和篩分將煉好的焦炭稱量好后，將其從1830mm高度墜落，經(jīng)二次墜落后由 五級篩篩分，然后稱量各級焦炭質(zhì)量。（2）、轉鼓實驗經(jīng)轉鼓試驗轉100轉，取出焦炭，倒入25mm、10mm的篩上篩分。測定結果：總重 /g粒度分布/g80/ mm60-80/mm40-60 /mm25-40 /mm10-25 /mm10/mm412

10、1013402012614.5152.5934、實驗數(shù)據(jù)處理焦炭冷態(tài)強度/%抗碎強度M25耐磨強度M1085.9110.31焦炭反應性的測定1、實驗目的（1）、通過實驗掌握焦炭對二氧化碳反應性的測定方法。（2）、了解焦炭的反應性與反應后強度的影響因素。（3）、了解焦炭在高爐中的作用及焦炭的反應性與反應后強度指標對高爐 生產(chǎn)的意義。2、實驗原理稱取一定質(zhì)量的焦炭式樣，置于反應器中，在（11005）笆下與二氧化 碳反應2h后，以焦炭質(zhì)量損失的百分數(shù)表示CRI。反應后的焦炭，經(jīng)I型轉鼓試驗后，用大于10mm粒度的焦炭占反應后焦 炭的質(zhì)量百分數(shù)，表示CSR。3、實驗儀器和材料電爐、反應器、I轉鼓、二氧

11、化碳供應系統(tǒng)、氮氣供應系統(tǒng)、智能溫度控 制裝置、氣體分析儀、圓孔篩、干燥箱、架盤天平或電子天平、紅外線燈 泡、鉑銠-鉑熱電偶、篩板、高鋁球、托架、反應器支架。4、(1)、式樣的采取與制備按GB199789規(guī)定取樣，取比例大于25mm焦炭20Kg,棄去泡焦和爐頭 焦。用顎式破碎機破碎、混勻、縮分出10Kg，再用25mm、21mm圓孔篩篩 分，大于25mm再破碎篩分，后取出21mm篩上物，去掉片狀焦和條狀焦于 I型轉鼓轉鼓試驗。再用21mm篩篩分后用四分法分四份。將制好的式樣放入干燥箱，在170-180笆溫度下烘干2h，取出焦炭冷卻室 溫，稱量(2000.5) go(2)、試驗流程的連接及系統(tǒng)氣密性檢測1、在反應器底部加一層約100mm高鋁球，上面平放篩板。再放入稱量好 的焦炭。2、將反應器、排氣管分別與供氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)連接。3、接通電源，用智能溫度控制裝置調(diào)節(jié)電爐加熱。加到1100C，每分鐘 8-16笆，當料層中心溫度達400C時開始通氮氣。4、當料層中心溫度達1050C時，開紅外線燈，預熱二氧化碳氣瓶出口出。當