用煤巖學觀點評述搗固

用煤巖學觀點評述搗固第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六1.在焦化領(lǐng)域中應(yīng)用的煤巖學觀點將十分復雜的煤不當作均一的物質(zhì)來處理,而是將其與焦化有關(guān)的有機成份,按其主要性質(zhì)簡化后分為活性成份和惰性成份.活性成份包括鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組.由于后者一般在煉焦煤中含量極少,而且當隨著變質(zhì)程度提高,其性質(zhì)越來越接近與其共生的鏡質(zhì)組,故活性成份以鏡質(zhì)組為主.它是決定煉焦煤性質(zhì)最重要因素.任何煉焦煤中惰性成份在煉焦過程中性質(zhì)和動態(tài)均是相同的,是惰性的.第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六1.在焦化領(lǐng)域中應(yīng)用的煤巖學觀點按煤的成因因素作為煤質(zhì)指標:1.煤巖顯微組份組成:它可標志成煤第一階段地球生物化學作用的作用程度.2.鏡質(zhì)組反射率及其分布:標志成煤第二階段地球物理化學作用階段作用程度.3.熒光強度,或粘結(jié)性:標志第三成因因素.這是我們提出來的術(shù)語.因為在地質(zhì)領(lǐng)域尚提出其它一些有不同意見的成因因素,我們無條件參予爭論,只將它們合稱為第三成因因素.其較合適指標為熒光強度,但目前對此尚無條件普及.與第三成因因素有關(guān)的是現(xiàn)行的粘結(jié)性指標.但各粘結(jié)性指標并不單獨與第三成因因素有關(guān),也與其它諸多因素有關(guān).4.MBI,或MCI:這是與煤中灰成份組成有關(guān)所提出的指標,它與各類焦炭顯微組織在其進高爐后碳溶反應(yīng)時催化作用的趨向有關(guān).以上四個指標,在煉焦制度固定下,就可決定煉焦所得焦炭質(zhì)量的優(yōu)劣.

第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六不同變質(zhì)程度鏡質(zhì)組反射率分布第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六1.在焦化領(lǐng)域中應(yīng)用的煤巖學觀點

鏡質(zhì)組隨反射率提高分子化學結(jié)構(gòu)各部分的變化規(guī)律和其與惰性成份之間的差別:鏡質(zhì)組:1.苯核中縮合苯環(huán)增多;2.側(cè)鏈變短,變少;3.官能團減少,極至消失;4.橋鍵和交鏈鍵均遂漸減少;惰性分份:1.分子結(jié)構(gòu)中苯核大;2.苯核周圍只有氫鍵;3.結(jié)構(gòu)單元之間聯(lián)系的橋鍵和交鏈鍵少.第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六2.搗固煉焦最顯著的優(yōu)點和

其制約條件配煤中多配用儲量較豐富的低變質(zhì)程度煉焦煤資源.配用非煉焦煤,補充了現(xiàn)行常規(guī)配煤規(guī)律,隨之,擴大了煉焦煤資源.提高裝爐煤的堆密度.降低裝爐煤水份含量.以上幾點均有利于提高經(jīng)濟效益和社會效益

第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六2.搗固煉焦最顯著的優(yōu)點和

其制約條件

制約條件:高炭化室高寬比一般不超過9:1,影響焦爐大型化;煉焦煤資源不可只限于強粘結(jié)性的中變質(zhì)程度煤;第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六3.提高低變質(zhì)程度煤用量的效果提高配煤中低變質(zhì)程度鏡質(zhì)組含量,即成焦后在焦炭顯微組織組成中增加反應(yīng)性較高的各向同性和各向異性程度低的成份(如細粒鑲嵌).提高配煤中低變質(zhì)程度鏡質(zhì)組含量,即提高配煤中揮發(fā)份含量.使裝爐煤軟化溫度和分解溫度降低.使煉焦過程中瞬間固化時的收縮度增加.按現(xiàn)行常規(guī)頂裝煉焦爐而言,以上變化,均不利于提高焦炭質(zhì)量.第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六4.搗固焦爐能使上述缺點

轉(zhuǎn)化成優(yōu)點搗固后的裝爐煤堆密度能從-740kg/m3至760kg/m3,提高到1120kg/m3至1140公斤/m3;顯著地降低了裝爐煤料內(nèi)部的空隙度;使煤粒表面接觸緊密,接觸面積增大;使煤粒間單位接觸面在成焦過程中減少粘結(jié)成份的吸附量;使煤料分解的煤氣泄出外排時增加阻力,使其在煤粒空間佇留時間延長,使煤氣中有關(guān)成分增加合成機會,形成較大分子液相成份,從而增加煤粒表面間具有粘結(jié)性質(zhì)的成份;因此,一方面相同煤粒接觸面減少吸附粘結(jié)成份的量;另一方面卻又增加了粘結(jié)成份,從而可增加容納惰性成份的量.實際上,就是使原來粘結(jié)性不強的低變質(zhì)程度鏡質(zhì)組因搗固操作增加了粘結(jié)成份.這是為什么搗固操作能在配煤中增加弱粘結(jié)性,低變質(zhì)程度煤配入量和允許在配煤中擴大惰性煤應(yīng)用的主要原因之一.第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六4.搗固焦爐能使上述缺點

轉(zhuǎn)化成優(yōu)點由于液相粘結(jié)成份增多,隨之,容納惰性成分的能力增強,甚至可以容納無煙煤,使之參予成焦,擴大煉焦用煤范圍.煤中惰性成份,如其顆粒表面不顯露在煤粒表面,這樣它在成焦中不需要吸附液相成分作為粘結(jié)劑.因為在成煤過程中,其表面與周圍活性成份已形成牢固的界面.但如煤中惰性成份顆粒較大,由于它在成焦過程中,瞬間固化時,它與周圍活性成份會由于收縮應(yīng)力差別大,會以其為中心形成新的裂隙,影響焦炭質(zhì)量.無論任何煤中惰性成份,或外加的碳質(zhì)惰性成份,只要粒度細到一定程度,又有足夠量的液相成份包容其顆粒表面,均會導致氣孔壁增厚,有利于焦炭各項質(zhì)量指標改善.第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六4.搗固焦爐能使上述缺點

轉(zhuǎn)化成優(yōu)點鏡質(zhì)組的各段反射率分布與成焦后顯微組織組成有相應(yīng)關(guān)系,搗固操作不會改變顯微組織的組成.但氣孔率,氣孔分布,氣孔壁平均厚度以及裂紋率,與頂裝焦爐所得焦炭不同.搗固焦爐在配煤中增加配入低變質(zhì)程度弱粘結(jié)性煤而不降低焦炭質(zhì)量,甚至有時還有所提高.這主要是由于搗固焦爐生產(chǎn)的焦炭內(nèi),平均氣孔較小,且分布較均勻;氣孔壁厚度略有增加.這些均有利于提高宏觀焦炭質(zhì)量指標.第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六4.搗固焦爐能使上述缺點

轉(zhuǎn)化成優(yōu)點搗固焦爐中裝爐煤由于堆密度較高,煤粒間空隙小而少,因此煉焦過程中煤料分解的煤氣,從煤料內(nèi)部外析時的阻力會比頂裝焦爐大.因此,裝爐煤料內(nèi)部壓力較大,使焦并產(chǎn)生裂紋的阻力也大,裂紋量也相對多些,但塊度均勻些.以上所述”高,低;大,小;多,少”均指在相同配煤方案前提下,與頂裝焦爐所得出的焦炭所作的比較.第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六5.搗固焦爐建立前

必需進行的幾項工作搗固焦爐雖然有多方面的優(yōu)點,但不一定適合任何企業(yè).首先,在建搗固焦爐前,必需落實煤源.必需考慮煤源條件是否適合.搗固焦爐造價和日?？傮w操作費用均高于頂裝焦爐,而且頂裝焦爐目前大型化已有的水平和進一步大型化的趨向,以及積累的生產(chǎn)經(jīng)驗,目前搗固焦爐均不及頂裝焦爐.必需在落實長遠煤源的基礎(chǔ)上,在建爐前,進行必要的試驗.第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六6.搗固焦爐的推焦電流必需

穩(wěn)定在安全范圍內(nèi)穩(wěn)定推焦電流在安全范圍內(nèi)是搗固焦爐生產(chǎn)極需重視的問題,這涉及安全生產(chǎn)和焦爐建成后有限生產(chǎn)期限,這是建爐前試驗的一個主要內(nèi)容.盡管影響推焦電流的因素有若干個,但最首要的是合適的配煤方案,不使推焦電流,超出安全范圍.在煤源供應(yīng)相對比較穩(wěn)定條件下,企業(yè)應(yīng)根據(jù)各自的具體條件作出推焦電流在安全范圍內(nèi)的預(yù)測焦炭質(zhì)量方程和適合本企業(yè)應(yīng)用的鏡質(zhì)組典型反射率分布曲線,以及惰性成分含量的合適范圍.以此作為準則調(diào)節(jié)配煤方案.鏡質(zhì)組反射率分布曲線和惰性成分含量的合適范圍,因各企業(yè)具體條件不同,不宜互相抄襲.有時會適得其反.第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六配煤鏡質(zhì)組反射率分布與其對應(yīng)焦炭顯微組織組成之間關(guān)系第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六7.關(guān)于膨脹壓力搗固焦爐比頂裝焦爐確有諸多優(yōu)點,但對裝爐煤是有不可違背要求的.這就裝爐煤的膨脹壓力不可超過其極限值,否則,會使推焦電流超過其安全范圍.各國規(guī)定的極限膨脹壓力不同,中國規(guī)定為14-20kPa.焦爐爐體設(shè)計時有一重要技術(shù)參數(shù),即焦爐極限負荷.它標志抵抗由于焦爐炭化室在煉焦過程中產(chǎn)生的膨脹壓力和推焦過程中對爐墻產(chǎn)生的壓力的極限負荷.膨脹壓力是煤在煉焦過程中所形成的膠質(zhì)體和在炭化室中心面上匯合時所產(chǎn)生膨脹壓力的最大值.一般在結(jié)焦時間3/4時出現(xiàn).這與鏡質(zhì)組綜合顯示的變質(zhì)程度和惰性成份含量直接有關(guān).中變質(zhì)程度鏡質(zhì)組的膨脹壓力高,低變質(zhì)程度鏡質(zhì)組的膨脹壓力低,或無膨脹壓力.故需兩者適當配合,使其適中.這是搗固焦爐配煤試驗的主要目的之一.第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期六7.關(guān)于膨脹壓力由于我國低變質(zhì)程度煉焦煤儲量豐富,故從政策導向也提倡多用低變質(zhì)程度煉焦煤.經(jīng)過試驗和生產(chǎn)實踐,六十年代后,對膨脹壓力遂漸不重視,甚至放棄.然而,搗固焦爐會大幅度提高堆密度.堆密度與膨脹壓力直接有關(guān),故搗固焦爐又陸續(xù)興建的今天,對膨脹壓力務(wù)必重新引起重視,特別是對煉焦煤資源歸屬條件有特點的企業(yè).膨脹壓力也與炭化室高度和寬度,以及焦并重量和其收縮量均有一定關(guān)系.膨脹壓力可進一步加速加固煤粒間界面結(jié)合更緊密牢固,有利于焦炭質(zhì)量.總之,建爐設(shè)計完成前,企業(yè)和科研單位應(yīng)將有關(guān)試驗結(jié)果提供給設(shè)計單位.這樣,才能在保證焦爐有效使用期的前提下,安全地生產(chǎn)高質(zhì)量,低成本的焦炭.第17頁，共19頁，2023年，2月20