贫煤与煤沥青共炭化研究

2010年3月燃料与化工4541 谷第2期Fuel & Chemical Proresses15贫煤与煤沥青共炭化研究任先顺白永建杨双凤许德平王永刚(中国矿业大学，北京100083)摘要: 进行了不同配比的煤沥青和贫煤的共炭化研究，研究表明，煤沥青与贫煤共炭化时的相互作用是物理融合和化学相互作用的共同作用。其中物理融合表现在使焦炭界面结合状态改善，化学相互作用表现在煤沥青使贫媒的炭化性能发生变化。随煤沥青配比的增加，配煤黏结性有较大改善，焦炭O7TT值增大, IS0 值减小。煤沥青通过增大焦炭光学组织各向异性程度，使熊炭的反应性降低，反应后强度提高。关键词:煤沥青光学显微结构 焦炭反应性 各向异性中图分类号: TQ531.9文献标识码: A文章编号: 1001- -3709 (2010) 02-0015-03Study on co- carbonization of lean coal and coal tar pitchRen Xianshun Bai Yongjian Yang Shuangfeng Xu Deping Wang Yonggang(China University of Mining and Tchnology, Beijing 100083, China)Abstract: 'The study on co- carbonization of coal tar pitch and lean coal with different blending ratios wasconducted. The study showed that interaction of co-carbonization of coal tar pitch and lean coal was thecoaction of physical bond and chemical interaction, in which the bond state of coke interface was improvedby physical bond, and coal tar pitch varied the carbonization behavior of lean coal through chemical inter-action with the increase of the blending ratio of coal tar pitch, the caking property of coal blend was greatlyimproved, OTI value of coke was increased, while ISO value was reduced. Coal tar pitch reduced coke re-activity and increased coke strength after reaction by means of increasing coke optical anisotropy.Key words: Coal tar pitch Optical microstructure Coke reactivity Anisotropy高炉炼铁要求焦炭具有良好的热性质，一般焦构按《YB/T077- -1995 焦炭光学组织的测定方法》炭反应性随原煤的变质程度升高而降低14，贫煤.测定，焦炭反应性和反应后强度参照国标和文是高变质程度烟煤，反应性较低。煤沥青是一种很献!9,，用如下方法测定。好的粘结剂，研究表明，煤沥青和低变质程度煤共表1原料性能指标炭化能使焦炭光学组织中各向异性组织尺寸增样品AmSuVuGuRtT Q1 TIQS软化点大15,改善焦炭强度和反应性。本文研究了煤沥1%1%/%1%/%_ 1% 1% /9青和贫煤共炭化，阐明煤沥青与贫煤的相互作用,贫煤(P) 9.87 0.76 17.58 2.7 1.744煤沥青(L) 0.2 0.55 61.46 10032.8 11.7 21.15为配煤中添加煤沥青和贫煤提供理论依据。称量出20g左右粒度为3~6mm的干燥焦样,1实验部分将试样放人20mmx850mm的刚玉反应管内。以表1为实验所用的贫煤和煤沥青性能指标。将20~259C/min升温至1 100C，恒温5min,通流量贫煤粉碎至<3mm,煤沥青粉碎至<0.2mm，贫煤和为0.5L/min的CO2反应气体。反应1h后,停止通.煤沥青按比例配500g,再加40g水，混匀捣固至密CO2， 并关掉电源，待试样冷却称重,以反应前后度为0.95g/cm',放人氮气氛炭化炉中，以39C/min焦样中国煤化工应性指标(PRI)。从室温升温至1000，恒温3h，自然冷却至室反应MHCN M H G的焦样放人直径温黏结指数、 灰分按国标测定，焦炭光学显微结200mm、长3umm的們形取内，加直径为10mm的收脂11期: 2009-12-201 K向介:低先顺(1984-). 男.硕七研究生。. 燃料与化工Mar. 2010Fuel & Chemical ProcessesVol.41 No.2钢球6个，以50r/min速度转10min， 以转鼓后>1mm焦炭质量百分数作为反应后强度指标(PSR)。2实验结果 与讨论表2为实验方案、配煤黏结指数和焦炭质量指100μm标的数据。圈2焦炭光学 组织围表2实验方 案和焦炭质量指标.%方案FLGUA_ Su PRI PSR表3为焦炭光学显微结构的统计表，从表3可.PLI9510.9 12.15 0.76 35.8 41.79024.5 11.666 0.66 31.8 73.3看出，贫煤制得的焦炭的光学显微结构有较多各向PL349.9 10.89 0.72 27.0 85.5同性组织，还有较多的纤维状、片状、基础各向异L42062.2 10.66 0.67 28.6 85.9LS3076.19.950.6522.0 91性和丝质及破片状组织。煤沥青制得的焦炭以粗粒镶嵌为主，还有部分细粒镶嵌，与传统的沥青制得2.1配煤的黏结 指数的焦炭以片状和纤维状不同，这是由于煤沥青中喹配煤的黏结性指标是影响焦炭强度的重要指啉不溶物较多,阻碍煤沥青炭化过程中中间相小球标响，用黏结指数GRu表示黏结性。配合煤黏结指的融并，进而不易形成大的光学各向异性组织。数加权值算法:表3焦炭光学显微结构Gru加权值=Gu馆x+Gu煤(1-x)样品TMfMmMcFi.F式中: x为贫煤配比。32.4 0 0.5 0.5 16.9 10 16.9 19.6 3.2图1为煤沥青配比与配煤黏结指数的关系，从图0.474.200.4304.2 12.4 9.2I可看出，随煤沥青配比的增加，配煤的黏结指数逐PL2 26.7 4.2 9.8 3.7 31.4，5.1 10.7 0.5渐增大，实测值大于加权值，且随煤沥青配比的增PL4 14.1 3.818.423.922.24.7 0.910.71.3加，配煤黏结指数实测值和加权值的差值增大。这LSs_ 10.5 2.2 7.9 32.3 38.4 3.9 0.4 2.7 1.7表明煤沥青对贫煤的黏结性有很好的增强作用。焦炭光学组织指数OTI是表征焦炭光学组织.80各向异性程度的数值，焦炭的OTI值计算式为:7060实测值OTI= E f(OTT);sof式中: f为焦炭各光学显微结构的百分含量; (OT),40-为焦炭各光学组织相对应的赋值(表4)1-2。加权值1024光学组织分类OTT赋值0. 5101520253035样品MfMmMeFi1LFFB煤沥青1%OT赋5图1煤沥青配比与配煤黏结指数的关系焦炭各向异性程度越高，OTI 值越大。焦炭光.2.2焦炭的 显微结构学显微结构中各向同性(I) 与丝质及破片状(FF)图2为焦炭光片在200倍偏光显微镜下的典型之和用ISO表示，即ISO=f=f凹。焦炭OTI和ISO照片，结合图2和显微镜下的观察可得出，煤沥青的加权值算法:配比为5%时制得的焦炭光片，可以看到较多呈沟OTT权值2OTIx x+OTTmm+(1-x)槽状的不结合界面;煤沥青配比为10%时制得的ISO血权做=ISO课x+ISO煤新n(1-x)焦炭光片，呈沟槽状的不结合界面明显减少;当煤中国煤化工能Or1和0T7m权值、沥青配比≥15%时，焦炭光片中已基本没有不结合IsOJ以看出，随煤沥界面。这说明，煤沥青能与贫煤发生物理融合，很青配CNMHG大, IsO值碱小;好地铺展在贫煤表面，改善焦炭的界面结合状态。焦炭OTI大于OTI加权值，且随煤沥青配比的增加,_2010年3月燃料与化工第41卷第2期Fuel & Chemical Processes17240厂焦炭OTI与OTIm权g的差值呈增大趋势;焦炭ISO20.0F小于ISO加权值，且随煤沥青配比的增加，焦炭ISO40.30}与ISOm权情的差值呈增大趋势。即煤沥青与贫煤共.600 f.炭化的焦炭各向异性程度高于两者单独炭化的焦炭40异性程度的加和，煤沥青与贫煤共炭化的焦炭同性22426283032343622 24262830323436PRU%组织低于两者单独炭化的焦炭同性组织的加和。这图5焦炭反应性与焦炭OTI及ISO的关系说明，煤沥青与贫煤共同炭化并不是简单的黏结在一起，而是发生了化学相互作用，使贫煤的炭化性2)煤沥青与贫煤共炭化时发生物理融合;很能发生变化，促进炭化物的光学各向异性组织生好地铺展在贫煤表面，改善焦炭的界面结合状态。长，抑制炭化物光学各向同性组织生长，因此使焦3)随煤沥青配比的增加，焦炭的OTI值增炭OTI>OTIm权值, ISO