Corex熔融氣化爐內(nèi)塊煤裂解形成半焦的結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、Corex工藝采用非焦煤代替焦炭進(jìn)行鐵水冶煉，是21世紀(jì)十分具有潛力的煉鐵新技術(shù)。Corex工藝的預(yù)還原和終還原分別在上部的還原豎爐和下部的熔融氣化爐中進(jìn)行，因此料柱骨架需承受的負(fù)荷相比傳統(tǒng)高爐減少了近一半，對(duì)焦炭強(qiáng)度的要求不及高爐苛刻。然而，塊煤進(jìn)入高溫氣化爐后發(fā)生熱爆裂現(xiàn)象，爆裂后的煤焦粒度分布將影響半焦床的透氣性，此外，煤焦熱處理時(shí)間短，活性高，且半焦床床層高度低、溫度高，煤焦的氣化速率較焦炭快，因而煤焦在半焦床下降過程中將經(jīng)歷更

2、復(fù)雜的物理化學(xué)作用，其性能將直接影響工藝的順行及能耗。因此，塊煤的熱爆裂作用和煤焦性能研究顯得至關(guān)重要。本文以興隆莊和大同煤為研究對(duì)象，采用高溫硅鉬爐和煉焦?fàn)t對(duì)塊煤進(jìn)行了不同條件的裂解實(shí)驗(yàn)，綜合分析了塊煤熱爆裂行為、煤焦的冶金性能、孔隙形貌、碳微晶結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)結(jié)構(gòu)和煤焦反應(yīng)性變化規(guī)律，主要包括：
　?、賹?duì)塊煤進(jìn)行了高溫快速裂解實(shí)驗(yàn)，研究表明：塊煤爆裂程度隨著處理溫度升高和塊煤粒徑增加而增大，而長(zhǎng)時(shí)間的熱處理將增加塑性煤焦的平均粒徑

3、；高溫爆裂行為的發(fā)生主要是由于巨大的溫度梯度產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)塊煤形成破壞，一旦塊煤粒徑超過20 mm，爆裂作用將明顯發(fā)生，相比粘接性煤，溫度對(duì)非粘接性煤的爆裂性影響更強(qiáng)烈；隨著處理溫度升高，煤焦的總孔體積升高，孔徑增大；碳微晶結(jié)構(gòu)隨著處理時(shí)間和溫度的增加變得更加有序，且溫度對(duì)碳微晶結(jié)構(gòu)的影響更明顯；研究進(jìn)一步表明，物理結(jié)構(gòu)的變化是影響興隆莊煤焦反應(yīng)性的主要因素，而煤焦失活是影響大同煤焦反應(yīng)性的主要因素。
　　②對(duì)1 kg塊煤進(jìn)行了低速

4、率熱解實(shí)驗(yàn)，研究表明：煤焦機(jī)械強(qiáng)度隨熱解時(shí)間和溫度的增加而加強(qiáng)，而大同煤焦的抗碎強(qiáng)度由于裂紋的產(chǎn)生而逐漸下降，耐磨強(qiáng)度則不受裂紋的影響；煤焦比表面積隨熱解時(shí)間延長(zhǎng)而下降，隨溫度的升高先降低后升高，當(dāng)熱解溫度高于1000℃時(shí)，興隆莊煤焦由于二次裂解反應(yīng)產(chǎn)生更多微孔，而裂紋的產(chǎn)生不利于微孔的形成；大同煤焦隨溫度和處理時(shí)間增加反應(yīng)性均降低，而興隆莊煤焦反應(yīng)性與比表面積變化規(guī)律一致；煤焦反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度存在線性關(guān)系，較高的反應(yīng)性將導(dǎo)致較低的反

5、應(yīng)后強(qiáng)度。
　?、蹖?duì)興隆莊粉煤壓制成型，并進(jìn)行了型煤熱解實(shí)驗(yàn)，研究表明：型煤的爆裂程度隨熱解溫度的升高而增強(qiáng)，隨成型壓力的提高先增加后降低，溫度對(duì)爆裂性的影響明顯強(qiáng)于成型壓力，型煤添加瀝青后爆裂程度明顯下降；型煤低速率熱解后的煤焦抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度均不能達(dá)到塊煤熱解煤焦的強(qiáng)度，瀝青的添加能明顯改善其機(jī)械強(qiáng)度；型煤成型壓力越高，煤焦成焦效果越好，瀝青的添加同樣有利于型煤成焦，但壓力和瀝青對(duì)型煤的晶體結(jié)構(gòu)影響較小，晶體結(jié)構(gòu)受溫度的影響

6、更加明顯；其煤焦反應(yīng)性隨熱處理溫度的升高而增加，隨成型壓力升高而降低，型煤添加瀝青后，反應(yīng)性得到了抑制。
　　④通過對(duì)比各類煤焦發(fā)現(xiàn)，型煤爆裂程度較相同處理?xiàng)l件的塊煤高，型煤孔壁由粗糙的顆粒物組成，成焦性相對(duì)較差，而興隆莊塊煤熱解后孔隙數(shù)量多，孔壁光滑，逐漸趨近焦炭形態(tài)，而在型煤中添加瀝青后，煤焦孔隙形貌能夠得到較大改善；高溫快速裂解煤焦的晶體有序度較低速率裂解煤焦低，而型煤最低，焦炭的晶體有序度明顯高于煤焦；興隆莊煤焦反應(yīng)性表現(xiàn)