廢輪胎與配煤共焦化基礎(chǔ)研究.pdf

1、目前，由廢輪胎引起的“黑色污染”已經(jīng)成為世界性的環(huán)境問題，廢輪胎的無害化處理與資源化利用已經(jīng)成為人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來，各種廢輪胎處理方法應(yīng)運(yùn)而生，如加工利用、焚燒、熱解制油、制氣和回收利用其熱解能源等；但在各種方法中均存在難以克服的缺點(diǎn)，為了克服上述方法中的不足，該文特提出用廢輪胎與煤共焦化工藝來規(guī)?；幚韽U輪胎，即利用現(xiàn)有焦化廠煉焦?fàn)t及煤焦油、煤氣、污染處理等設(shè)備，生產(chǎn)工業(yè)用焦炭及副產(chǎn)品煤焦油、焦?fàn)t氣，同時(shí)大規(guī)模處理廢輪胎，共焦

2、化技術(shù)不僅滿足廢輪胎處理的三化(資源化、無害化、減量化)要求，并且具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，是一項(xiàng)在理論上允許、在經(jīng)濟(jì)上合理、在技術(shù)上可行的廢輪胎處理技術(shù)。 該論文的研究工作著重于煤與廢輪胎的共焦化工藝的基礎(chǔ)研究，主要目的是研究添加廢輪胎對(duì)煤轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品率的影響，探討共焦化工藝的可行性，同時(shí)為共焦化工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主要研究方式是由廢輪胎與煤共焦化的熱失重分析入手，分析二者共焦化的可能性和基本條件，當(dāng)二者確

3、實(shí)存在共焦化的基礎(chǔ)并確定基本條件后，再由2KG模擬焦?fàn)t共焦化實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品的質(zhì)量分析得出最佳共焦化條件，最終得出共焦化結(jié)論。該項(xiàng)研究工作共取得如下幾方面的初步成果： 1、利用熱天平技術(shù)分析表明，廢輪胎與煤二者不同的高分子結(jié)構(gòu)在熱解時(shí)的熱失重行為具有相似性。當(dāng)二者共熱解時(shí)，在塑性溫度區(qū)間內(nèi)存在明顯的相互作用，即存在“協(xié)同效應(yīng)”，但二者的協(xié)同效應(yīng)強(qiáng)弱受添加廢輪胎比例多少的因素影響，并直接影響共焦化熱解行為；廢輪胎的添加使共熱解樣品總失

4、重量大于原煤失重量，最大失重峰溫比原煤熱解時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度有向更高溫度方向移動(dòng)的趨勢(shì)。 2、廢輪胎與煤共焦化時(shí)，二者的協(xié)同效應(yīng)不僅影響焦化產(chǎn)物實(shí)際收率，而且影響焦化產(chǎn)物質(zhì)量。共焦化時(shí)，焦炭產(chǎn)率微弱降低、氣體明顯增加、焦油產(chǎn)率有一定程度的增加、熱解水明顯降低，呈現(xiàn)出“增油減水”效應(yīng)，充分顯示了二者的協(xié)同效應(yīng)的影響作用。當(dāng)廢輪胎添加比例增加時(shí)，焦炭產(chǎn)率總體呈下降趨勢(shì)，焦油收率總體呈增加趨勢(shì)，水分和氣體產(chǎn)率變化規(guī)律不明顯，焦炭的反應(yīng)性和反

5、應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)均總體出現(xiàn)不同程度的劣化，且隨著廢舊輪胎配比增加而劣化程度加大。當(dāng)改變廢輪胎顆粒度時(shí)，添加廢舊輪胎粒度小于75目者，不同配比廢舊輪胎與煤共焦化所得焦炭產(chǎn)物收率均比20目者對(duì)應(yīng)降低，冶金焦率相應(yīng)增加，氣體和液體產(chǎn)物收率均略微對(duì)應(yīng)增加，焦油和水分產(chǎn)物收率變化不明顯；但顆粒度大的共焦化焦炭質(zhì)量均優(yōu)于同配比小顆粒度者，既顆粒較細(xì)的廢舊輪胎與煤共焦化不利于焦炭質(zhì)量的改善。但當(dāng)廢輪胎配比為1％時(shí)，共焦化焦炭各項(xiàng)性能指標(biāo)均比原煤單獨(dú)焦化時(shí)

6、的焦炭質(zhì)量高，而且小顆粒度時(shí)的共焦化焦炭反應(yīng)性更低，既焦炭質(zhì)量更趨于優(yōu)化。 3、共焦化氣體對(duì)煤中的硫具有脫除功效。通過對(duì)熱解不凝氣體的分析表明，廢輪胎與煤共焦化氣體中氫氣在600℃以上的高溫段具有相對(duì)高的含量，并與硫化氫析出濃度呈現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，因此，在高溫段氫氣對(duì)煤中的硫以硫化氫形式析出具有協(xié)同作用，既高溫段的氫氣對(duì)煤中的硫具有脫除效力，為此使得焦炭含硫量雖然隨廢舊輪胎配比的增加而整體出現(xiàn)增加趨勢(shì)，但增加幅度相對(duì)較小，最大增幅為0.0

7、5％。由此看出，配加7％以內(nèi)的廢舊輪胎與煤共焦化，基本上不會(huì)對(duì)焦炭中的硫含量造成較大影響。同時(shí)共焦化氣體中甲烷含量的增加，提高了中低溫度段的煤氣熱值，使共焦化煤氣質(zhì)量得以提高。 4、在對(duì)共焦化焦油的色-質(zhì)聯(lián)檢分析結(jié)果表明：①廢輪胎與煤共焦化焦油與原煤焦油主要組分具有相似性。兩種焦油的主要組分為脂肪烴、苯、萘及其如酚類、脂環(huán)烴、菲類化合物；在共焦化油品中含有原煤與廢輪胎單獨(dú)熱解焦油中均未檢出的苊類、芘類稠環(huán)芳烴化合物的組分。

8、 ②共焦化時(shí)廢輪胎對(duì)煤焦油中各組分具有不同的影響，致使共焦化焦油輕質(zhì)化。共焦化時(shí)廢輪胎對(duì)煤焦油中各組分相對(duì)含量具有不同的影響力，其影響作用大小與共焦化內(nèi)在因素有關(guān)，與廢輪胎和原煤焦油中同組分含量多少無關(guān)。在配比為3％而分別添加不司粒度廢輪胎(＞20目和＜75目)共焦化時(shí)，由于其影響力度不同，使共焦化焦油中代表焦油成分輕質(zhì)化的組分(脂肪烴、脂環(huán)烴、苯、酚類)比原煤單獨(dú)煉焦時(shí)的焦油同組分增加，相應(yīng)增加量為原煤焦油總組分的10.7％(＞20

9、目)和3.3％(＜75目)。該現(xiàn)象充分表明廢輪胎的加入提高了共焦化焦油中輕質(zhì)組分的實(shí)際收率，使共焦化焦油比原煤焦油明顯的輕質(zhì)化，由此焦油品質(zhì)得以提高。 ③在相同配比(添加3％廢輪胎顆粒)條件下，隨廢輪胎顆粒度減小使共焦化焦油有重質(zhì)化趨勢(shì)。當(dāng)配比為3％而分別添加不同粒度廢輪胎(＞20目和＜75目)共焦化時(shí)，焦油中相對(duì)較重質(zhì)的組分(萘類、脂類、稠環(huán)烴)分別比原煤焦油同組分增加0.15％(＞20目)、0.44％(＜75目)，分別占原煤

10、焦油總組分的2.93％(＞20目)、8.14％(＜75目)。由此表明，與添加廢輪胎顆粒較大者(大于20目)相比，添加較小顆粒(小于75目)時(shí)，共焦化焦油組分中重組分增加使共焦化焦油隨著添加廢輪胎顆粒度減小而有向重質(zhì)化方向發(fā)展趨勢(shì)。 ④廢輪胎的添加，可提高焦油的收率。當(dāng)扣除廢輪胎對(duì)共焦化焦油所作貢獻(xiàn)時(shí)，共焦化焦油仍比原煤單獨(dú)焦化增加，這說明廢輪胎的加入實(shí)質(zhì)提高了焦油的收率。在相同配比(添加3％廢輪胎顆粒)條件下，當(dāng)添加較大顆粒度廢

11、輪胎與煤共焦化時(shí)，使焦油收率提高約13.5％，當(dāng)減小廢輪胎顆粒時(shí)，煤焦油收率提高約14.8％，說明廢輪胎的添加促使煤向焦油轉(zhuǎn)化，并且隨著廢輪胎顆粒度的減小，焦油的收率增加，但增加幅度不明顯。 綜上所述，利用現(xiàn)有冶金焦化設(shè)施處理廢輪胎時(shí)，應(yīng)以保證焦炭質(zhì)量為前提。因此，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合研究分析表明，廢輪胎添加量為小于75目1％比例者為最佳，此時(shí)不僅提高焦炭質(zhì)量、氣體質(zhì)量，而且使焦油質(zhì)量和收率均得以提高，完全可以彌補(bǔ)因焦炭產(chǎn)率略降而帶來