关于焦炭热性能影响因素的研究

2017-03-03浦绍飞

化工管理 2017年6期

关键词：炼焦焦炭矿物质

浦绍飞

(1曲靖市质量技术监督综合检测中心，2云南省煤及煤化工产品质量监督检验中心,云南曲靖 655000)

关于焦炭热性能影响因素的研究

浦绍飞

(1曲靖市质量技术监督综合检测中心，2云南省煤及煤化工产品质量监督检验中心,云南曲靖 655000)

作为高炉主要的骨架材料，焦炭的热性能对日益强化的高炉生产起到了较大影响作用，为了提高高炉的耐热属性和其生产效率，必须对焦炭的热性能进行深入研究。本文从多个角度分析了焦炭热性能的影响因素，为相关单位进一步提高高炉的耐热性提供一些参考依据。

焦炭；热性能；影响因素

1 原料煤中的灰成分对焦炭热性能的影响

对于原料煤中灰成分的有效的分析，能够帮助相关工作人员明确焦炭热性能与其存在的关系，进而为后续工作的开展提供了必要的数据参考。煤作为一种重要的化石燃料，其主要由无机物以及有机物组成，在高倍显微镜下，对煤炭的无机物组成部分进行观察，可以发展大量的金属以及非金属物质，通常情况下，将煤炭中的无机物称之为矿物质，涵盖了煤炭中的矿物质以及无机质两种主要成分，其中矿物质对于焦炭热性能的影响较为显著，其主要表现在两个层面上，部分矿物质能够具有良好的正催化作用，矿物质的正催化作用，增强了焦炭的熔损反应，提升了反应的质量与水平。例如金属氧化物中的一些元素就可以有效促进焦炭化学反应的速率。正是由于煤炭在进行转化的过程中，原料煤中的回转化为焦炭，这种转化导致K2O，Na2O，Fe2O3等氧化物的含量快速增加，促进了焦炭反应的活性。

煤炭中的部分矿物质则具有负催化作用或者不发生化学作用。负催化作用是指对焦炭的熔损反应起到阻碍作用的矿物质，这种矿物质的存在会有效抑制焦炭反应的活性，例如煤炭中所含有的Si以及B等元素，对二氧化碳的化学反应性有着较强的遏制作用。相关研究证明，当原料煤中灰成分不断增加时，焦炭自身的反应性与反应效率得到有效提高，当灰成分的比例为8.5%-9.5%，焦炭的反应性最好。一些学者通过一系列实验，对原料煤灰成分的比例对焦炭热性能的影响进行了分析，并在此基础上逐步构建起焦炭反应模型。另一部分专家学者则从不同的角度出发，对催化指数MCI与焦炭质量的关系进行分析，通过对相关试验数据进行汇总与有效分析，发现在一定条件下，焦炭的热性能的强弱直接受到MCI的控制。

2 炼焦工艺对焦炭热性能的影响

近些年来，随着我国炼焦技术的不断发展与成熟，在焦炭行业逐渐形成了完善的操作体系，相关技术人员也立足于原有的技术条件，从焦炉温度控制、熄焦方式以及捣固焦工艺优化等几个层面入手，提升了炼焦工艺水平。对炼焦工艺与焦炭热性能关系的分析，能够为实现炼焦技术的升级以及焦炭热性能的提高提供必要的参考与借鉴。从实践情况来看，干熄焦的处理工艺，与传统炼焦方式相比，其操作简单、机械性较好并且耐磨性有了极为显著地提高。由于干熄焦对于炉内温度的控制能力较强，其能够在保证焦炭内部物质结构的前提下，通过氧化反应以及高温气化反应，有效增强焦炭自身的抗氧化性能，同时也能够对焦炭结构进行优化，形成类似于石墨的稳定结构。正是由于干熄焦工艺所具有的技术优势，才使得其逐渐成为现阶段我国焦炭行业主要的处理方式。也正是借助于炼焦技术的革新，才能够从工艺的层面上，提升焦炭的热性能，促进其在实践中的有效应用。

3 焦炭自身性质对焦炭热性能的影响

3.1 焦炭光学组织

当使用偏反光显微镜使用400-600倍对油浸物进行观察，可以发现焦炭的孔壁组织，焦炭自身的反应性主要受到同性组织、丝质以及破片结构影响，并且呈现出正相关的关系，同性组织、丝质以及破片结构越多，焦炭的化学反应性越强。各种异向组织则对焦炭有着一定的阻碍与抑制作用。焦炭各光学组织的反应性按如下关系递减：各向同性组织＞丝质组织＞破片组织＞细粒镶嵌状组织＞粗粒镶嵌状组织＞纤维状组织，且各向同性结构与细粒镶嵌组分之和与焦炭反应性相关良好。有学者通过研究焦炭光学组织指数OTI与CRI及CSR的关系后发现，CRI与OTI之间有较好的线性关系，且随着OTI的增大，CRI降低。

3.2 焦炭孔结构

焦炭是多孔体材料，90%以上气孔与外界相通，即开气孔，其余为闭气孔，焦炭气孔与反应性有一定的相关性。一般情况下，焦炭与CO2反应会使焦炭气孔率升高，孔径变大，气孔壁减薄，同时由于气孔壁穿透，气孔合并，会使小气孔发展成大气孔，反过来又使焦炭与CO2的接触面积增大，进一步增大了焦炭的反应性。有学者通过40kg实验焦炉炼焦后同样发现，当气孔率高、大气孔数量多、气孔大小不均匀及气孔壁薄时，焦炭易被CO2侵蚀，造成热性能指标变差。