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        干熄焦工藝對(duì)6m焦?fàn)t焦炭質(zhì)量的影響

        2015-11-05 00:29:46周盡暉王世杰王光輝
        關(guān)鍵詞:氣孔率焦?fàn)t焦炭

        周盡暉,丁 玲,韓 軍,王世杰,王光輝

        (1.武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院,湖北 武漢,430081;2.武漢科技大學(xué)煤轉(zhuǎn)化與新型炭材料湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢,430081)

        隨著干熄焦技術(shù)的不斷應(yīng)用,有關(guān)干熄焦工藝對(duì)焦炭質(zhì)量影響的研究不斷開展。呂勁等認(rèn)為干熄焦不能改變焦炭的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu),對(duì)焦炭的光學(xué)組織影響也較小[1]。張文成和梁尚國(guó)等的研究表明,干熄焦使焦炭微孔數(shù)量和微孔表面積減小,其結(jié)果使反應(yīng)后的焦炭強(qiáng)度提高[2-3]。高建軍等認(rèn)為,濕熄焦時(shí),焦炭表面和氣孔內(nèi)由于水蒸發(fā)會(huì)出現(xiàn)堿金屬的鹽基物質(zhì)沉積,其結(jié)果使焦炭的反應(yīng)性提高[4]。

        本文對(duì)相同配煤及煉焦工藝下6m焦?fàn)t紅焦分別進(jìn)行干法和濕法熄焦,通過對(duì)干、濕法熄焦焦炭質(zhì)量的對(duì)比分析,研究干熄焦對(duì)焦炭質(zhì)量的影響。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 焦樣

        焦樣取自某大型焦化廠6m焦?fàn)t所產(chǎn)熾熱紅焦。干熄焦試樣采用140t/h干法熄焦裝置熄焦得到,濕熄焦試樣由紅焦用水噴灑80~120s、控水60s后獲得。干、濕法熄焦焦炭的取樣和制樣按GB/T1997—2008標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

        1.2 分析檢測(cè)

        用AutoPore9Ⅳ500Ⅴ1.05微孔分析儀(美國(guó))測(cè)定焦炭的內(nèi)部孔隙。用IRIS Advantage ER/S電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó))分析焦炭的灰成分。焦炭工業(yè)分析按GB/T2001—2013執(zhí)行,全硫含量測(cè)定按GB/T2286—2008執(zhí)行,熱態(tài)強(qiáng)度測(cè)定按GB/T4000—2008執(zhí)行,冷態(tài)強(qiáng)度測(cè)定參照GB/T1996—2003,真相對(duì)密度d、假相對(duì)密度dA、顯氣孔率PS和總氣孔率Pt等指標(biāo)測(cè)定按GB/T4511.1—2008執(zhí)行,焦炭光學(xué)組織劃分和測(cè)定按YB/T077—1995進(jìn)行。

        焦炭顯微強(qiáng)度(MSI)測(cè)定方法:取0.6~1.25mm 粒度的焦樣2.00g,放入內(nèi)徑25.4 mm、長(zhǎng)305mm的管中,同時(shí)裝入12個(gè)8mm的鋼球,以25r/min的速度旋轉(zhuǎn)800r后取出,用0.21mm和0.60mm的圓孔篩在振篩機(jī)上振動(dòng)4min,將粒度為0.60mm以上、0.21~0.60mm和0.21mm以下焦樣的質(zhì)量分別用R1、R2和R3表示,則R1+R2為焦炭顯微強(qiáng)度(MSI)。

        焦炭礦物催化指數(shù)(MCI)計(jì)算方法:

        式中:Ad為焦炭的干基灰分,%。焦炭OTI計(jì)算方法:

        式中:fi為焦炭中各光學(xué)組織的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;OTIi為焦炭各光學(xué)組織相對(duì)應(yīng)的賦值。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 工業(yè)分析

        焦炭工業(yè)分析如表1所示。從表1中可看出,兩種熄焦方法所產(chǎn)焦炭灰分、硫含量無明顯差異,干熄焦水分和揮發(fā)分含量較低。

        表1 焦炭工業(yè)分析 (wB/%)Table1 Proximate analyses of cokes

        2.2 粒度篩分組成

        焦炭粒度篩分組成如表2所示。從表2中可看出,與濕熄焦相比較,干熄焦的平均粒度ds減小了7.89mm,粒度均勻系數(shù)K提高了0.94,干熄焦中小于10mm的焦末增加量為2.28%,這些均有利于高爐冶煉的操作[5-6]。由于焦炭在干熄焦?fàn)t內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)過程中相互摩擦、擠壓,使焦塊沿裂紋處斷裂,使大塊焦減少,加上循環(huán)氣體對(duì)焦炭表面的風(fēng)蝕作用,結(jié)果使結(jié)構(gòu)脆弱部分變?yōu)榻鼓?,這是干熄焦平均粒度降低的主要原因。

        表2 焦炭粒度篩分組成Table2 Particle size composition of cokes

        2.3 氣孔率及密度

        焦炭氣孔率及密度如表3所示。從表3中可看出,與濕熄焦相比較,干熄焦顯氣孔率Ps高出0.62個(gè)百分點(diǎn),總氣孔率Pt降低了0.24個(gè)百分點(diǎn),干熄焦真密度d和視密度dA均略高于濕熄焦相應(yīng)值,這是由于焦炭在干熄焦?fàn)t燜爐過程中的縮合作用使得焦炭真密度有所提高。

        表3 焦炭氣孔率及密度Table3 Density and porosity of cokes

        2.4 孔徑分布

        焦炭孔徑分布及孔隙比表面積如表4所示。從表4中可看出,干熄焦和濕熄焦中,孔徑大于100μm的焦炭不到1%,焦炭大部分孔徑為10~100μm。與濕熄焦相比,干熄焦孔隙比表面積較大,平均孔隙直徑稍小,除小于1μm的孔徑外,干熄焦其他孔徑所占比率均大。這是因?yàn)楦上ń乖诟上ń範(fàn)t中經(jīng)受高溫干餾后,氣孔更發(fā)達(dá),孔徑普遍增大。

        表4 焦炭孔徑分布及孔隙比表面積Table4 Specific surface area and pore size distribution of cokes

        2.5 光學(xué)組織結(jié)構(gòu)

        焦炭光學(xué)組織結(jié)構(gòu)如表5所示。從表5中可看出,與濕法熄焦相比,干法熄焦各向同性組織I、片狀組織L、細(xì)粒鑲嵌組織MF含量稍有增大,焦炭光學(xué)組織指數(shù)OTI基本相近,不會(huì)對(duì)焦炭性能產(chǎn)生明顯影響。

        表5 焦炭光學(xué)組織結(jié)構(gòu)Table5 Optical texture of cokes

        2.6 強(qiáng)度

        焦炭強(qiáng)度指標(biāo)如表6所示。由表6中可以看出,干熄焦冷熱態(tài)強(qiáng)度得到明顯的改善,焦炭顯微強(qiáng)度MSI有所提高。這是由于干熄焦使焦炭的縮聚更加充分,焦炭更為致密,氣孔壁質(zhì)量提高,使其顯微強(qiáng)度MSI提高。

        表6 焦炭強(qiáng)度指標(biāo)(wB/%)Table6 Strength at hot state of cokes

        2.7 灰成分與礦物催化指數(shù)

        焦炭灰成分和礦物催化指數(shù)如表7所示。從表7中可看出,與濕熄焦相比,干熄焦的灰成分中若干成分的含量有所降低,如K2O、Na2O含量分別降低了0.08和0.12個(gè)百分點(diǎn),其結(jié)果使礦物催化指數(shù)MCI有所降低,而礦物催化指數(shù)的降低有利于高爐的順行。

        表7 焦炭灰成分和礦物催化指數(shù)Table7 Ash composition and MCI of cokes

        3 結(jié)語

        干熄焦對(duì)焦炭的灰分和硫含量改變不大,對(duì)焦炭的真密度、氣孔率、灰成分和光學(xué)組織指數(shù)的影響較小,對(duì)焦炭的成熟度、平均粒度、粒度均勻系數(shù)、孔徑分布、機(jī)械強(qiáng)度和熱態(tài)強(qiáng)度等的改善明顯。

        [1]呂勁,何亞斌,湯長(zhǎng)庚.干熄焦工藝對(duì)焦炭質(zhì)量的影響[J].鋼鐵,2002,37(1):5-10.

        [2]張文成.干熄焦焦炭質(zhì)量特性研究[J].冶金能源,2014,33(2):45-48.

        [3]梁尚國(guó),史世莊,常紅兵,等.武鋼干濕法熄焦焦炭性能對(duì)比研究[J].鋼鐵,2007,42(2):15-17.

        [4]高建軍,趙世芬,鄭永挺,等.濕法熄焦與干法熄焦的對(duì)比分析[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2009,19(23):199-200.

        [5]王維興.我國(guó)煉鐵技術(shù)現(xiàn)狀及對(duì)焦炭質(zhì)量的要求[J].中國(guó)鋼鐵業(yè),2011(1):13-17.

        [6]畢學(xué)工.焦炭質(zhì)量與高爐冶煉關(guān)系的再思考[J].過程工程學(xué)報(bào),2009,9(S1):438-442.

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