配入低阶煤炼焦对焦炭性能影响的研究

2022-11-06陈宁宁

山西化工 2022年7期

陈宁宁

（拜城县众泰煤焦化有限公司，新疆阿克苏 842300）

引言

在炼焦过程中，主炼焦煤（气煤、肥煤、焦煤和瘦煤）的黏结性和结焦性存在区别，在一定程度上对焦炭质量造成影响。目前，我国优质炼焦煤比较稀缺，如果将强黏结煤和部分弱黏结煤合理配比进行炼焦，在一定程度可使炼焦用煤资源变得丰富，同时降低焦炭生产成本。

1 试验部分

1.1 原料

选取准噶尔地区的低阶煤作为本次实验对象，这类低阶煤的研究目前有很多，而且已经开展了配煤炼焦生产。研究所用炼焦煤主要有三种，一种是准噶尔气煤，其他两种分选山西肥煤与焦煤。对实验煤进行煤岩分离会得到相应的镜质组和丝质组，此时需要将它们置于阴凉处晾干，同时，试验原料包括低阶煤显微组分。

1.2 设备及方法

在进行煤岩分离实验时，采用物理法，利用不同密度梯度的ZnCl2溶液从而实现高速离心分离。实验所用到的煤样需要放置在阴凉干燥的地方，能够得到空气干燥基样品，然后再对煤样进行破碎研磨处理，以便更好地对其基本性质进行分析。煤样及其显微组分的工业分析主要包括3 个部分：第一部分水分测定，第二部分是挥发分测定，第三部分灰分测定，这三部分都严格根据GB 212—91 来操作。红外光谱分析使用NicdeT740 傅立叶变换红外光谱仪。同时，在进行分析煤样及其显微组分的低温热解失重时，根据STA449F3Jupiter 测定[1]。同时，在整个的实验过程中，温度控制以及数据的采集基本上不需要人工太多的操作，微机能够自动完成[1]。

目前，胶质体塑性测试时，主要涉及到胶质体透气性以及胶质体流动性和软固温度区间等指标。因此，为了更好地对煤料的塑性性质进行研究，本文采取了以下的实验，通过实验来对塑性性质进行分析，同时分析了影响因素。

2 结果与讨论

2.1 原煤的基本性质

本研究课题所选的实验煤种：弱黏煤、气煤、肥煤、焦煤，所选实验煤样的基本性质如表1。

表1 实验原煤的基本性质

2.2 低阶煤镜质组对炼焦煤的影响

在常规炼焦煤种中配入不同比例的低阶煤对不同煤种的影响程度不同，关键影响黏结特性。黏结性由胶质体状态决定，因此胶质体状态影响成焦。本文采用一定比例低阶煤配入炼焦煤中展开研究[2]。

低阶煤镜质组对炼焦煤膨胀性影响结果见下页表2。由表2 可知，2%～8%的低阶煤镜质组对气煤、肥煤、焦煤的膨胀性影响差异较大。肥煤塑性温度区间逐渐变小。收缩行为仅对肥煤的影响最小；气煤和焦煤，由于开始软化温度稍有变低，使得塑性温度区间稍有增加，气煤增加约9 ℃，焦煤增加约6 ℃。随镜质组含量的增加，焦煤的最大收缩度减小、气煤略有增大。镜质组对气煤、肥煤、焦煤膨胀度均有影响，随着含量的增加，最大膨胀度逐渐减少。镜质组含量（质量分数）在4%以下时，对焦煤和气煤的影响较大，对肥煤的影响相对较小。膨胀性大小代表胶质体透气性强弱。配入低阶煤镜质组胶质体质量下降，胶质体透气性均增强[3]。

表2 不同煤质镜质组对炼焦煤膨胀特性的影响

2.3 低阶煤镜质组对炼焦煤胶质体流动性的影响

在配入低阶煤炼焦过程中，会对胶质体流动性产生影响，具体数据见表3。由表中数据得知，气煤、肥煤和焦煤热塑性流动度的影响规律基本一致。增加镜质组含量，最大基氏流动度下降，软化熔融区间缩短[4]。增加配入比例，气煤软化温度提高，固化温度不变，最大流动度由3 659 dd/min 降至1 115 dd/min，基氏流动度曲线收窄。由此得知胶质体减少导致流动性变差。肥煤随着配入比例变化，软化和固化温度区间基本不变。焦煤比气煤弱，配比为12%时，最大流动度下降69.1%，肥煤最大流动度下降65.3%，焦煤最大流动度下降了78.4%。

表3 不同煤质镜质组对炼焦煤流动性的影响

2.4 低阶煤镜质组对炼焦煤黏结特性的影响

将4%、8%、12%的低阶煤镜质组分别配入到炼焦煤中，黏结力指数（Gi）测定结果如图1 所示。由图1可知，气煤、肥煤、焦煤的黏结力指数随着配入低阶煤镜质组比例的增大反而下降，当比例为12%时，气煤、肥煤和焦煤分别下降了29.3%、8.5%和42.9%。焦煤、气煤、肥煤的黏结力指数影响程度依次降低。低阶煤镜质组的加入与肥煤的交互作用偏正，与气煤和焦煤的交互作用偏负，与塑性胶质体的流动、膨胀和黏结特性并非线性关系[5]。