配煤添加活性炭对炭化条件和焦炭质量的影响

２０１５年３月　第４６卷第２期　Ｆｕｅｌ＆Ｃｈｅｍｉｅａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　燃料与化工　６５　・国外文献・　配煤添加活性炭对炭化条件和焦炭质量的影响　配煤中生物材料的加入是减少高炉炼铁温室效　粉）可作为压力调节剂，使气体更自由地从胶质层　中逸出。　应气体逸散的有效方法。加拿大矿物与能源研究中　心在３５０ｋｇ试验焦炉（宽４６０ｒａｍ、容积０．４０５ｍ　）上　配煤１和配煤２分别加入６．４～９．５ｎｌｍ和２．４　进行试验，研究了活性炭加入配煤对炭化条件和焦　炭性能的影响。活性炭的加入大幅降低了炼焦过程　中焦炭对焦炉炭化室墙的压力。灰分含量和活性炭　的粒度对焦炭性能有重要影响。　细粒活性炭对焦炭稳定性和硬度有利，但对焦　炭性能和ＣＳＲ的影响与粗粒活性炭截然相反。为　了生产适合高炉炼铁的焦炭，同时使活性炭的加入　量最大化，需控制活性炭的矿物含量及混合位置。　对活性炭加入量为２％～５％的配煤进行了９次　炭化试验。所用活性炭由加拿大东部的硬木缓慢热　解形成。试验用煤破碎至粒度＜３．３５ｒａｍ占８０％，活　性炭有３种不同的粒度范围（６．４～９．５ｍｍ，２．４～３．４　ｍｍ，＜０．０７ｍｍ）。对混合煤的性质（灰分、挥发分和　ＦＣ）、元素含量和矿物含量进行分析可知，｝昆合煤的　Ｃａ含量和容碱量随活性炭加入量的增加而增加。　分析了混合煤的热流变性能。活性炭的加入使　ｌｏｇ。。最大流动度稍微降低，混合煤的膨胀度ＳＤ２．５　（ＡＳＴＭ　Ｄ５５１５～９７（２０１０））也相对变化。ＦＳ１比最　大流动度和膨胀度敏感性低，随活性炭的加入保持　不变。这表明，较少含量的活性炭与煤混合良好，因　此，活性炭不影响炼焦过程胶质层的形成。　对混合煤进行了岩相分析。与基础配煤相比，　活性炭的加入导致惰性组分增加。而混合煤中的镜　质组含量和活性组分总量随惰性组分的稀释相对降　低。混合煤中惰性组分的增加受最大平均反射率下　降的影响。煤的显微组分分析表明，活性炭越细，与　煤的混合越好，因此，可用光学显微镜区分活性炭与　煤组分。　煤经进料槽由重力作用加入炭化室，２个垂直　墙分别固定和可移动，试验过程中温度保持　１　２００ｏＣ，在炼焦过程中监测作用在炭化室墙上的压　力。测试表明，活性炭的加入对炭化室墙压力的影　响很大，并且炭化室墙压力的下降程度与活性炭的　粒度相关。当活性炭粒度减小，炭化室墙压力的下　降程度减少。众所周知，惰性材料（如活性炭或焦　～３．４ｒａｍ的粗粒活性炭，配煤３加入＜０．０７ｒａｍ的细　粒活性炭。粗粒活性炭的加入使＜１２．５ｍｍ的较小　粒度的焦炭料位明显提高。与不加活性炭的基础配　煤相比，配煤１和配煤２炭化试验中所得焦炭的　ＡＳＴＭ稳定性和硬度明显降低。且配煤１和配煤２　焦炭具有较低的ＩＲＳＴＤ　１４　和较高的，，。指数，这也表　明其焦炭的冷强度有明显降低。配煤１和配煤２焦　炭的表观密度比相对应的基础配煤稍低。而加入细　粒活性炭的配煤３所得焦炭的稳定性、硬度和ＩＲＳＩＤ　的变化很小。　分别测定２．４～３．４ｍｍ和＜０．０７ｒａｍ的活性炭　（５％）加入配煤炼焦所得焦炭的光学显微镜图像。　对于加入２．４～３．４ｍｍ活性炭的配煤所得焦炭，活　性炭颗粒与原材料的蜂窝状多孔结构一致，胶质层　渗入部分活性炭的多孔结构中，但大部分的大颗粒　活性炭未被焦炭包围，导致焦炭基质薄弱及稳定性　和硬度大幅下降。由＜０．０７ｍｍ的细粒活性炭加入　配煤所炼焦炭的显微图片可见，惰性材料的小颗粒　完全镶嵌在焦炭结构中，消除了粗粒活性炭的缺点，　焦炭的稳定性和硬度与基础配煤相差不大。　测定了活性炭对焦炭ＣＲＩ和ＣＳＲ的影响。与　相应的基础配煤相比，焦炭ＣＲＩ有很大程度地提　高，ＣＳＲ下降。加入＜０．０７ｍｍ活性炭的配煤所得　焦炭的ＣＳＲ降幅更大。比较了加入５％活性炭配煤　与基础配煤所得焦炭的ＣＳＲ，活性炭中矿物质含量　高（特别是Ｃａ）导致焦炭反应性提高，Ｃａ作为催化　剂加速了焦炭中的碳与ＣＯ，的反应。细粒活性炭加　入配煤炼焦时，矿物质均匀分散在焦炭中，而粗粒活　性炭的催化作用相对稳定，因此，其ＣＳＲ的降低程　度相对较低。　今后有必要对活性炭进行矿物质去除的预处　理，并可将加入活性炭的配煤压制成煤饼以提高焦　炭性能，并使活性炭的加入量最大化。　张晓林张国富编译自　《ＡＩＳＴｅｃｈ　２０１３　ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ￣