炼焦煤灰成分对焦炭质量的影响

    乔彦星

    

    

    摘? 要：炼焦煤灰成分会对焦炭生产对企业生产效益和产品质量产生十分重要的影响。但是从实际生产现状来看，由于灰成分自身的性质，导致焦炭出现质量问题，减少了企业生产效益的产出，不利于企业的长远发展。因此，该文首先分析了煤炭的基本性质，接着运用实验对比的方法，研究了炼焦煤灰成分对焦炭质量的影响，有利于生产技术人员优化配煤比例，提升资源利用效率，有效降低交谈中碱金属的含量，保证焦炭的质量，创造更多的经济利益，减少对周围环境的污染。

    关键词：炼焦煤;灰成分;焦炭质量;影响

    中图分类号 ：TQ533? ? ? ? 文献标志码：A

    在进行炼焦煤生产过程中，其中的灰成分具有不收缩和不容易软化熔融的特点，技术人员一旦没有进行处理，就会降低炼焦煤的黏性，导致焦炭出现裂纹，抗碎强度和耐磨强度不断降低，会最终影响煤炭的质量。通过分析炼焦煤灰成分对焦炭质量的影响，技术人员可以对整个生产过程的灰成分进行分析，做出合理的评价，然后采取相应的处理措施，提升焦炭的质量。因此，该文主要运用实验对比的方法，针对炼焦煤灰成分对焦炭质量的影响进行分析和论述。

    1 炼焦煤灰成分对焦炭影响原理

    炼焦煤灰成分含有有害物质，会对焦炭反应产生十分重要的影响。根据实际生产的情况，灰成分会对焦炭热性能产生的影响，主要是通过热氧化碳反应性催化作用来进行的。在灰成分中，氧化钠、氧化钾、氧化钙等，在实际生产过程中，会产生负催化作用，对二氧化碳反应具有一定的抑制作用。并且不同的灰成分会对二氧化碳反应性催化作用产生不同的影响。因此，为了更好地反映灰成分对二氧化碳反应性的影响，技术人员可以把催化作用赋予不同的数值，从而对催化作用进行区分，获得相应的催化指数。

    2 实验数据分析

    为了有效地分析焦煤灰成分中的有害物质及其产生的影响，实验人员要根据实际情况，广泛搜集相关数据，严格实验流程，得出最佳的实验结果，为炼焦煤生产提供依据，提升焦炭的质量。

    2.1 焦煤灰成分

    在实验中，选择2种不同类型的煤炭作为样品进行分析，分别为西北煤和东部煤，主要对灰成分性质以及对焦炭结构和质量产生的影响进行分析。根据国家制定的相关标准和测定方法，实验人员需要把煤样烧成煤灰。经过灼烧后的灰等利用等离子直读光谱仪测定煤中的灰成分。

    2.2 实验测定

    为了保证实验质量，实验人员要把脱灰前后的煤试样粒径控制在3 mm以下，入炉煤水分要控制在8%，坩埚炉温度加热到400℃，然后升温速度要调整为每分钟上升3℃，保证焦饼中心的温度达到950℃，在保温40 min以后，然后通入氮气，在坩埚炉壁的温度冷却到200℃以下，实验人员可以取出焦炭。坩埚焦焦炭反应性测定要在粒焦反应性装置上进行测定，然后取出一定量的、经过干燥后的焦样，以20℃/min～25℃/min的速度进行升温，在上升到400℃以后，再通入氮气进行保护。然后升温到1 100℃，再切换成二氧化碳，流量控制在0.5 L/min，整个反应的时间大约为120 min。最后通入氮气进行冷却保护，温度降到室温，通过反应前后焦样损失质量百分比作为粒焦反应性指标。在整个焦炭光学组织和纤显微结构分析过程中，按照一定的标准进行焦炭试样的制备工作，实验人员主要采用NIKON-Ⅱ偏反光光学显微镜，对煤的显微组分和矿物进行测定，然后利用焦炭光学组织指数分析焦炭光学组织各向异性程度。

    3 实验结果分析

    3.1 煤的灰成分以及灰成分分析

    通过对单种煤基本性质进行分析，西北煤和东部煤的灰成分差别不大，挥发分适中，但是西北煤的黏结指数的G值同类的东北煤高。作为肥煤的西北煤比东部煤的G值也要高。

    根据表1统计的数据，东部煤的硅铝含量比较高，从总量上讲，都超过了80%，但是碱金属含量比较低。在分析西北煤灰成分过程中，内部酸性氧化物含量存在较为明显的差异，碱性氧化物含量很高，是东部煤含量的3～4倍。另外，通过对内部含量分析，西北煤中含有大量的锰、稀土金属元素等。通过以上分析，西北煤中矿物质硅铝含量比较低，但是具有催化作用的矿物质含量比较高。

    由表2可知，西北单种煤的灰催化指数比较高，大概是东部煤的5～6倍。从西北煤内部可以得知，催化指数也存在一定的差异。根据实际计算的结果表明，西北煤具有矿物质催化指数高的特点。

    3.2 灰成分变化对没焦炭反应性产生的影响

    从脱灰实验我们可以得知，西北煤碱金属、钙、铁等含量比较高，比较容易溶解于酸。但是有的煤炭硅含量比较高，在清除过程中比较困难。另外，煤的粒径也会影响到最终的脱除效果。在该次实验中，主要用于炼制坩埚焦，在煤粒径3 mm的前提下，对彻底脱灰产生不利的影响。经过脱灰处理以后，不同煤种挥发分和G值没有出现明显的变化。根据实际实验的结果，同2种类型的煤种，如果灰成分、黏结性和结焦性没有明显的差异，但是粒焦反应性存在很大的差别，主要是由于灰成分导致的。如果煤炭中碱金属的比例过高，在催化作用下，就会加剧二氧化碳在高温条件的反应。高含量碱金属会对煤焦炭热态产生明显的影响，西北煤配方案设计过程中，技术人员需要合理搭配煤中的气、焦、瘦比例，控制好胶质体和惰性物质的数量，减少有害物质的影响，提升产品生产质量。在该次实验中，主要对炼焦配煤得到焦炭的强度、块焦反应性以及反应以后的强度等性质进行了深入的分析。在进行西北煤配置古城中，冷态强度没有降低，反而有所提升。

    通过分析配煤替代后焦炭的反应性变化和配煤替代焦炭反应后强度变化，焦炭的反应性呈现出不同程度的增加，经过反应以后的强度有所减少。经过分析配煤体态焦炭灰催化指数，会随着西北煤配入有一定程度的提升，在配入量不断增加的前提下，灰催化指数就会出现增加。通过分析MBI焦炭反应性、反应后强度的关系，灰催化指数会呈现出明显的线性特点。

    在进行西北煤配煤的过程中，灰成分存在比较明显的差异，配煤的结焦性和灰成分含量变化不会出现明显的变化。经过高温碳化以后的焦炭冷态强度也没有明显的变化，但是对焦炭热反应性和反应后强度产生极为不利的影响。

    4 结语

    根据以上分析，可以得出以下结论。1）在常规指标接近的煤种结焦性能存在一定的差异，会对催化指数产生影响。2）西北煤具有良好的黏结性，内部的灰成分含量差别不大，但是灰成份存在很大的差异，相应的灰催化指数就会越高。3）脱灰对煤的挥发分、黏结性产生十分明显的影响，但是会减少容易与盐酸反应的矿物质含量。经过脱灰后的没焦炭反应性降低情况比较明显。4）在灰成分相差比较大的前提下，焦炭的反应性和反应后强度会出现明显的变化。

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