焦炭粉制備高強(qiáng)度型焦的工藝及機(jī)理研究.pdf

1、近年來,國際焦炭供求緊張,價(jià)格不斷攀升,而焦炭在生產(chǎn)、破碎、運(yùn)輸和使用過程中不可避免產(chǎn)生的焦粉,卻大量地被廉價(jià)處理甚至被廢棄。因此,利用焦粉制備型焦,恢復(fù)其焦炭的功能,對(duì)于提高焦粉的使用價(jià)值,保護(hù)環(huán)境,節(jié)約煉焦所需的焦煤和肥煤等優(yōu)質(zhì)煤資源具有重要的意義。
　　 本研究以焦粉為原料,煤瀝青為粘結(jié)劑,通過添加助劑BJ,研究開發(fā)了由成型、揮發(fā)、炭化焙燒等主要環(huán)節(jié)組成的新工藝,制備出高強(qiáng)度型焦,研究探討了焦粉制備型焦的固結(jié)機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)

2、,助劑BJ對(duì)煤瀝青具有活化作用,使煤瀝青在常溫下表現(xiàn)出良好的粘結(jié)性能。通過添加助劑BJ,實(shí)現(xiàn)了以煤瀝青為粘結(jié)劑的焦粉常溫成型,并獲得了質(zhì)量良好的濕塊和干塊。在煤瀝青用量12％,成型壓力35Mpa,成型水分13％,-0.45mm占32.5％,1～0.45mm占16.75％,3～1mm占48.2％,5～3mm占2.55％的焦粉粒度分布的成型條件下,未添加BJ時(shí),濕塊落下強(qiáng)度為0,干塊強(qiáng)度為10.6次·(2m)-1、5.54Mpa,通過添加2

3、.4ml·(100g焦粉)-1的助劑BJ,濕塊落下強(qiáng)度達(dá)到＞50次·(m)-1,干塊強(qiáng)度達(dá)到44.7次·(2m)-1、11.38Mpa。
　　 本文基于粘結(jié)劑熱行為的研究結(jié)果,開發(fā)了以焦粉為原料、煤瀝青為粘結(jié)劑的揮發(fā)一炭化焙燒熱處理工藝。研究表明,與一般工藝中對(duì)型塊直接進(jìn)行高溫炭化焙燒相比,本工藝基于助劑BJ的作用,先采用空氣氣氛對(duì)型塊進(jìn)行揮發(fā)熱處理,再采用N2氣氛對(duì)型塊進(jìn)行炭化焙燒,型焦達(dá)到了良好固結(jié)的效果,并降低了炭化溫度,

4、縮短了炭化時(shí)間。成型后的濕塊在370℃中先揮發(fā)20min,揮發(fā)塊的強(qiáng)度達(dá)到14.07Mpa,再在550℃中炭化焙燒30min,型焦的強(qiáng)度繼續(xù)提高至21.30Mpa。而成型后的濕塊直接在550℃中炭化焙燒30min,型焦的強(qiáng)度僅為12.64Mpa?？梢?揮發(fā)縮聚是實(shí)現(xiàn)型焦充分固結(jié)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。采用本工藝可制備出抗壓強(qiáng)度＞21Mpa、反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度分別為30.31％和30.88％的高強(qiáng)度型焦產(chǎn)品,其強(qiáng)度與普通冶金焦和DKS工藝的型

5、焦產(chǎn)品相當(dāng)。
　　 本型焦工藝產(chǎn)品性能好,在常溫下成型,熱處理溫度低,熱處理時(shí)間短,工藝流程簡單,混捏前不需對(duì)原料預(yù)熱,可省略干燥流程,能耗小,成本低,具有許多優(yōu)勢(shì),其應(yīng)用前景廣闊。型焦的固結(jié)機(jī)理研究表明:在揮發(fā)炭化過程中,助劑BJ促進(jìn)煤瀝青進(jìn)行一系列的分解、聚合、縮合反應(yīng),在焦粉顆粒表面形成硬化膜,并在焦粉顆粒間形成粘結(jié)劑“碳鏈橋”,從而將焦粉顆粒牢固地粘結(jié)起來,形成具有一定強(qiáng)度的宏觀均質(zhì)的焦塊。型焦的固結(jié)作用機(jī)理可由C+Cx