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        關(guān)于焦炭熱性能影響因素的研究

        2017-03-03 14:12:58浦紹飛
        化工管理 2017年6期
        關(guān)鍵詞:影響

        浦紹飛

        (1曲靖市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心,2云南省煤及煤化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,云南 曲靖 655000)

        關(guān)于焦炭熱性能影響因素的研究

        浦紹飛

        (1曲靖市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心,2云南省煤及煤化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,云南 曲靖 655000)

        作為高爐主要的骨架材料,焦炭的熱性能對(duì)日益強(qiáng)化的高爐生產(chǎn)起到了較大影響作用,為了提高高爐的耐熱屬性和其生產(chǎn)效率,必須對(duì)焦炭的熱性能進(jìn)行深入研究。本文從多個(gè)角度分析了焦炭熱性能的影響因素,為相關(guān)單位進(jìn)一步提高高爐的耐熱性提供一些參考依據(jù)。

        焦炭;熱性能;影響因素

        1 原料煤中的灰成分對(duì)焦炭熱性能的影響

        對(duì)于原料煤中灰成分的有效的分析,能夠幫助相關(guān)工作人員明確焦炭熱性能與其存在的關(guān)系,進(jìn)而為后續(xù)工作的開展提供了必要的數(shù)據(jù)參考。煤作為一種重要的化石燃料,其主要由無(wú)機(jī)物以及有機(jī)物組成,在高倍顯微鏡下,對(duì)煤炭的無(wú)機(jī)物組成部分進(jìn)行觀察,可以發(fā)展大量的金屬以及非金屬物質(zhì),通常情況下,將煤炭中的無(wú)機(jī)物稱之為礦物質(zhì),涵蓋了煤炭中的礦物質(zhì)以及無(wú)機(jī)質(zhì)兩種主要成分,其中礦物質(zhì)對(duì)于焦炭熱性能的影響較為顯著,其主要表現(xiàn)在兩個(gè)層面上,部分礦物質(zhì)能夠具有良好的正催化作用,礦物質(zhì)的正催化作用,增強(qiáng)了焦炭的熔損反應(yīng),提升了反應(yīng)的質(zhì)量與水平。例如金屬氧化物中的一些元素就可以有效促進(jìn)焦炭化學(xué)反應(yīng)的速率。正是由于煤炭在進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,原料煤中的回轉(zhuǎn)化為焦炭,這種轉(zhuǎn)化導(dǎo)致K2O,Na2O,F(xiàn)e2O3等氧化物的含量快速增加,促進(jìn)了焦炭反應(yīng)的活性。

        煤炭中的部分礦物質(zhì)則具有負(fù)催化作用或者不發(fā)生化學(xué)作用。負(fù)催化作用是指對(duì)焦炭的熔損反應(yīng)起到阻礙作用的礦物質(zhì),這種礦物質(zhì)的存在會(huì)有效抑制焦炭反應(yīng)的活性,例如煤炭中所含有的Si以及B等元素,對(duì)二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)性有著較強(qiáng)的遏制作用。相關(guān)研究證明,當(dāng)原料煤中灰成分不斷增加時(shí),焦炭自身的反應(yīng)性與反應(yīng)效率得到有效提高,當(dāng)灰成分的比例為8.5%-9.5%,焦炭的反應(yīng)性最好。一些學(xué)者通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn),對(duì)原料煤灰成分的比例對(duì)焦炭熱性能的影響進(jìn)行了分析,并在此基礎(chǔ)上逐步構(gòu)建起焦炭反應(yīng)模型。另一部分專家學(xué)者則從不同的角度出發(fā),對(duì)催化指數(shù)MCI與焦炭質(zhì)量的關(guān)系進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總與有效分析,發(fā)現(xiàn)在一定條件下,焦炭的熱性能的強(qiáng)弱直接受到MCI的控制。

        2 煉焦工藝對(duì)焦炭熱性能的影響

        近些年來(lái),隨著我國(guó)煉焦技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟,在焦炭行業(yè)逐漸形成了完善的操作體系,相關(guān)技術(shù)人員也立足于原有的技術(shù)條件,從焦?fàn)t溫度控制、熄焦方式以及搗固焦工藝優(yōu)化等幾個(gè)層面入手,提升了煉焦工藝水平。對(duì)煉焦工藝與焦炭熱性能關(guān)系的分析,能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)煉焦技術(shù)的升級(jí)以及焦炭熱性能的提高提供必要的參考與借鑒。從實(shí)踐情況來(lái)看,干熄焦的處理工藝,與傳統(tǒng)煉焦方式相比,其操作簡(jiǎn)單、機(jī)械性較好并且耐磨性有了極為顯著地提高。由于干熄焦對(duì)于爐內(nèi)溫度的控制能力較強(qiáng),其能夠在保證焦炭?jī)?nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)的前提下,通過(guò)氧化反應(yīng)以及高溫氣化反應(yīng),有效增強(qiáng)焦炭自身的抗氧化性能,同時(shí)也能夠?qū)固拷Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,形成類似于石墨的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。正是由于干熄焦工藝所具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì),才使得其逐漸成為現(xiàn)階段我國(guó)焦炭行業(yè)主要的處理方式。也正是借助于煉焦技術(shù)的革新,才能夠從工藝的層面上,提升焦炭的熱性能,促進(jìn)其在實(shí)踐中的有效應(yīng)用。

        3 焦炭自身性質(zhì)對(duì)焦炭熱性能的影響

        3.1 焦炭光學(xué)組織

        當(dāng)使用偏反光顯微鏡使用400-600倍對(duì)油浸物進(jìn)行觀察,可以發(fā)現(xiàn)焦炭的孔壁組織,焦炭自身的反應(yīng)性主要受到同性組織、絲質(zhì)以及破片結(jié)構(gòu)影響,并且呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系,同性組織、絲質(zhì)以及破片結(jié)構(gòu)越多,焦炭的化學(xué)反應(yīng)性越強(qiáng)。各種異向組織則對(duì)焦炭有著一定的阻礙與抑制作用。焦炭各光學(xué)組織的反應(yīng)性按如下關(guān)系遞減:各向同性組織>絲質(zhì)組織>破片組織>細(xì)粒鑲嵌狀組織>粗粒鑲嵌狀組織>纖維狀組織,且各向同性結(jié)構(gòu)與細(xì)粒鑲嵌組分之和與焦炭反應(yīng)性相關(guān)良好。有學(xué)者通過(guò)研究焦炭光學(xué)組織指數(shù)OTI與CRI及CSR的關(guān)系后發(fā)現(xiàn),CRI與OTI之間有較好的線性關(guān)系,且隨著OTI的增大,CRI降低。

        3.2 焦炭孔結(jié)構(gòu)

        焦炭是多孔體材料,90%以上氣孔與外界相通,即開氣孔,其余為閉氣孔,焦炭氣孔與反應(yīng)性有一定的相關(guān)性。一般情況下,焦炭與CO2反應(yīng)會(huì)使焦炭氣孔率升高,孔徑變大,氣孔壁減薄,同時(shí)由于氣孔壁穿透,氣孔合并,會(huì)使小氣孔發(fā)展成大氣孔,反過(guò)來(lái)又使焦炭與CO2的接觸面積增大,進(jìn)一步增大了焦炭的反應(yīng)性。有學(xué)者通過(guò)40kg實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t煉焦后同樣發(fā)現(xiàn),當(dāng)氣孔率高、大氣孔數(shù)量多、氣孔大小不均勻及氣孔壁薄時(shí),焦炭易被CO2侵蝕,造成熱性能指標(biāo)變差。

        4 結(jié)語(yǔ)

        總之,作為高爐耐熱性能的重要影響因素之一,高爐的骨架材料——焦炭的熱性能受到了學(xué)界的關(guān)注。關(guān)于焦炭熱性能,相關(guān)單位還要積極深入研究,對(duì)焦炭熱性能的影響因素進(jìn)行了解,同時(shí)通過(guò)調(diào)整原料煤的選擇標(biāo)準(zhǔn)和煉焦工藝等方式,提高焦炭的熱性能指標(biāo)。

        [1]劉尚超,陳鵬,項(xiàng)茹,薛改鳳.焦炭熱性能影響因素分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2008,05:104-108.

        [2]王巖,王利斌,裴賢豐,齊煒.焦炭熱性能影響因素研究[J].潔凈煤技術(shù),2011,05:40-43.

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