煤沥青对配煤结焦性能的影响研究

第30卷第7期煤炭技才VolL30,.No.072011 年7期Coal TechnologyJuly,2011煤沥青对配煤结焦性能的影响研究郑志磊，吴国光，孟献梁，曹勇飞，季伟(中国矿业大学化工学院煤炭加工与高效洁净利用重点实验室，江苏徐州21116) .摘要:为了考察煤沥青对配煤结焦性能的影响, 以不同配加方式和比例的煤沥青添加到配煤中进行实验研究。结果表明:加入2-3%质量比的煤沥肯后.配煤的灰分显著降低.挥发分和粘结指数均有不同程度的增加;用煤沥青替代焦煤可以比替代肥煤达到更好的效果,并且最佳的煤沥青加入比例为3%。关键词:煤沥青;配煤;结焦性能中图分类号:0Q520文献标识码:A文章编号:1008- -8725(2011 )07- 0161-02Effects of Coal -tar Pitch on Coking Properties of Blending CoalZHENG Zhi-lei, WU Guo- guang, MENG Xian-liang,CAO Yong -fei, JI Wei(School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining and Technology, Key Laboratory ofProcessing and Eficient Utilization, Ministy of Education of China, Xuzhou 21111 China)Abstract:The coking properies of coal charges blended with coal-tar pitch in diferent ways anddifferent ratio were evaluated. The results reveal that blended with different proportions of coal-tar pitch, the ash content of blending coal significantly decrease, and the volatile matter yieldand caking index increase in varying degrees. The coal charges replaced with coking coalbehave better on coking properties, and the best addition ratio of coal-tar pitch is 3%.Key words:coal-tar pitch; blending coal; coking properties量的灰分含量，优异的焦化性能使之成为性质优异0前言的碳材料生产粘结性添加物”。Swietlik等发现煤焦传统的顶装煤炼焦过程由于其自身的特点,限油沥青能偶增强煤样的溶胀和结焦能力,提高了煤样制了弱粘结性和不粘结性煤的使用以及其性能的发的膨胀度和流动性.Collin等网发现将反应活性沥青挥。因此,为扩大炼焦煤资源,节约优质炼焦煤,提高与弱粘煤共焦化能够提高煤样的结焦性能与成焦率，焦炭质量,降低焦化成本,向煤中加入其他种类的化并且增强所得焦炭的机械强度和光学各向异性。合物来改善配煤质量.提高焦炭品质,节约煤炭资源该文利用9种烟煤进行配煤沥青的实验，研究越来越受到人们的关注。研究表明14,向煤中加人废煤沥青对配合煤的改质性能，考察煤沥青的配人量塑料,焦油渣等物质可以改善煤的结焦性,- -定 程度与改质效果的关系，以得到煤沥青对配煤结焦性能上能够提高焦炭的质量。国内学者研究5.4地表明向的影响效果。配合煤中加入适量的煤沥青可以改善炼焦煤的结焦1试验方 法性,提高焦炭质量。作为焦化的副产物之一，煤沥青由于具有较多1.1 试验样品的芳香环，与其他添加物相比在结构.组成成分上有试验所用煤样为气煤肥煤.焦煤.瘦煤、1/3 焦着更大的相似度,并且煤沥青本身较高的HC比，痕煤5类,除气煤为单个煤样外,其余各煤均为2个煤均逐渐增大;半焦的反应活性逐渐降低。[4] Corter D.HI, Ladelfa C. J.. Production of synthetie crude oil参考文献:from coal using the tocoal pyrolysis process [C], Poceedings of[1] 陈鹏中国煤炭性质.分类和利用[M].北京:化学工业出版社，he Intersociety Energy Conversion Engineering Conference,20071981, 3: 2178-2183.2] CAO Zhiyuan, wU Jianjn, ZHOU Guoli, et al. The molecular [5] 郭树才年轻媒固体热载体低温热解[]煤炭转化, 1998.21(3);structure analysis of Foundry Formed Coke prepared by semi-51-54.coke [CI. Fourth lnternational Conference on Clean Cou6] 武建军.祈娟，周园莉等半焦制铸造型焦热解动力学分析[D.中国矿业大学学报2009.38105):675- 680.3] Atwood M.T. Schulman B.L. Toecoal proccess emdash pyrolysis邓健,武建军.郜强等无烟煤制铸造型焦工艺条件的优化D.能of westem coals and lignites for char and oil production[J]00/100_ 10Preprints of Papers American Chemical Society Division of FuelChemical, 1977 22):233-252.中国煤化工(责任编辑吕璃)YHCNMHG收稿日期:2010-11-17:修订日期:2011-04-14作者简介:郑志磊( 1985-),男,石家庄人.在读硕士研究生.从事煤化I及洁净煤利用研究E-main:zheng2000@163.com,Tel15862187240。●162.煤炭技术第30卷样,分别标号为1*,2"。 焦粉为焦化厂生产的焦沫细当煤沥青 的用量达到5%时，配煤的灰降低了0.5%磨加工而成,属于惰性物。煤样及焦粉各项性能指标以上, 与生产时的配煤相比,也有了0.2%的降低。由.见表1。此看来.煤沥青对配煤具有很明显的降灰效果。表1试验用样品性能指标煤中挥发分对焦炭的质量影响很大。配煤的挥肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤搜煤13焦1B3焦A煤沥发分偏高或偏低对焦化生产和焦炭质量均会产生不气煤●2°1°2°1'2°煤|●煤1.8青利影响。图2为方案1加入煤沥青后配煤的挥发分工业Mad 2.67 0.54 1.08 1.18 0.76 0.90 0.75 1.89 2.23 0.31 0.56变化情况。 从中可以看出，随着煤沥青配人量的增分析Ad 7810.40.068.0 8.85 8.0 8.6 8.8 8.21 1.320.19加,配煤的挥发分产率也逐渐上升。这是由于煤沥青1% v5737836321.922 38.1.6.8736.63 3263.41具有较高的挥发分产率，在替代相同质量的配煤后，粘结指数C549491768916306366-81根据挥发分的近似可加和性，配煤的挥发分也出现由以上数据可以发现,与炼焦所用烟煤相比,煤增加。同时 可以看出.在加入煤沥青后配煤的挥发分沥青具有较低的灰分,较高的挥发分,介于焦煤与肥普遍 高于生产配煤，这就有可能改变最终焦炭的性煤的粘结指数;焦粉具有极低的挥发分,因此,可以质,但是,焦炭的质量是诸多炼焦煤性质共同作用决在其他指标都允许的情况下通过适量加入煤沥青提定的,因此应该考虑名方面因素的影响。高弱粘结性煤的用量。1.2试验方法配煤比例参考某焦化厂实际生产配比设定为气煤15%,6瘦煤15%,焦煤20%,肥煤23%, 1/3焦煤27%。该试验共设计配煤方案3组。在3个方案中,用煤沥青分别替代配煤以及配煤中主要作用成分焦煤和肥煤，从而考察煤沥青在替代配煤中不同成分后配煤各项性能的变化情况。具体配煤方案见表2。图2煤沥青替代配爍后粘结指数变化费2炼焦配煤方案配煤比例/%煤的粘结性是煤结焦的必要条件，与煤的结焦气煤1/3焦煤肥煤焦煤瘦煤焦粉务注性密切相关。图2为方案一加人沥青后配煤粘结指方案一200 20000 1500220 00的.青普代每数变化情况;由 其可知。调整比例后配煤的粘结指数址配煤为58.低于焦化厂实际生产的60,这是因为调整后方案二21.00 21.00 20.00 17.00 17.00 4.001%，3%，5%煤沥青替的配煤中使用了较高比例的粘结性较差的气煤及瘦代等量肥煤煤。在加入煤沥青后配煤的粘结指数呈上升趋势,并方案三21.00 21.00 20.00 17.00 17.00 4.001%，39%，5%煤沥青替 且均超过了生产值59， 当煤沥青使用比例达到5%代等址焦煤时,配煤粘结指数增长超过10% ,体现了煤沥青对配煤的很明显的改质效果。煤沥青具有较好的流动性2试验结果及讨论和较低的软化点,对煤具有一-定的溶剂化作用,能够2.1 煤沥青加入量对配煤的影响促进可溶物的生成.进而提高煤体的流动度。同时煤图为配煤中加人不同比例煤沥青后配煤灰分沥青也 与煤之间存在某种程度的相互作用，可以提高配煤的粘结性。可见加入适当比例的煤沥青能够及挥发分变化曲线。在不改变配煤粘结指数的基础上节约焦化成本。综合图1和图2可以发现,加入2%~3%的煤沥00青可以兼顾到挥发分和粘结指数，使配煤效果达到最好。2.2加入煤沥青对配煤 单种煤的影响利用煤沥青替代配煤,虽然粘结指数取得了较为明显的效果,但是煤沥青用量增加了，配煤里的次要的资源量较为丰富的气煤和瘦煤的相对用量却降低了。因此,在方案2和3中,分别用煤沥青取代配图1煤沥青 替代配煤后灰分、挥发分变化曲线煤中的主要作用成分肥煤和焦煤。并且将焦化厂副灰分是煤中的惰性杂质,会降低焦炭的等级,增产物焦沫作 为补强材料和瘦化剂加入配煤，最大限加快高炉冶炼时的成本0-1。因此,焦炭中灰分的控度的利用焦化厂 现有原料炼焦，达到进- -步降低成制显得尤为重要。由于煤沥青的灰分只有0.19%,远本,节远低于单个炼焦煤的,因此,根据配煤灰分具有加合中国煤化工替代不同比例性的特点可知，在使用灰分较低的煤沥青后配煤的的肥|Y片C N M H GI粘结指数变化灰分会出现降低。图1为方案一中加入沥青后配煤曲线。灰分变化情况。从其中可得到相同的结果:随着煤沥由图3可知，用煤沥青替代配煤中的单种煤以青使用量的增大,配煤中的灰分也逐渐降低。并且，后， 配煤方案3方案3的灰分均随着煤沥青加入比