生物质型焦的显微结构与反应性.docxVIP

年月COALCONVERSIONOctΞ生物质型焦的显微结构与反应性周仕学1)摘要研究了烟煤种类和生物质添加量对型焦的光学显微组织、气孔孔径分布与二氧化碳的反应性以及反应前后显微强度的影响.结果表明:随着烟煤变质程度的提高,型焦的光学各向异性增强,反应性降低,反应后强度降低较少;随着生物质配入量的增大,型焦内0101Λm～1Λm气孔增多,反应性增大,反应前后显微强度均明显降低,而反应前后结构强度略有降低.关键词生物质,型焦,显微结构,反应性中图分类号TQ52016反应后强度有着密切的联系,而焦炭的高温反应性能是目前已知的能够较好地反映高炉内焦炭动态的重要指标,为此,有必要对生物质型焦的显微结构进行研究.0引言烟煤和无烟煤配合后用生物质作粘结剂以干法冷压成型工艺成型制得生物质型煤,再炭化后制得生物质型焦.生物质代替焦油沥青做煤料成型的粘结剂,扩大了粘结剂的来源;无烟煤用于炼焦,扩大了炼焦煤资源.在配煤配入量、生物质添加量、成型压力适宜的条件下,能使制得的型煤和型焦都具有较高的冷态机械强度,型煤的抗压强度可达1kN?个,型焦则可达215kN?个(20MPa).1生物质型焦的冷态抗压强度不比普通冶金焦和煤焦油沥青做粘结剂所制型焦的低,但是能否代替部分普通冶金焦用于高炉炼铁,需对其热态机械强度或高温反应性能进行研究.将焦炭按大裂纹及微裂纹分开,得到焦体.焦体由气孔和焦质(气孔壁)构成.焦炭的显微结构包括焦体的气孔结构与焦质的显微组织.焦体的气孔结构可用气孔率、孔径分布、气孔壁厚度、气孔比表面积等参数来表示,气孔结构主要影响焦炭的显微强度和结构强度.焦体在反光正交偏光显微镜下按光学结构形态和等色区尺寸可划分为不同的光学显微组织(简称为光学组织),光学组织的各向异性越强,则反应性越低.焦炭的显微结构与其高温反应率与1实验部分111生物质型焦的制备生物质型焦的生产工艺流程见参考文献1.生物质(玉米秸)添加量18%,烟煤(兖州气煤、枣庄肥煤、古交焦煤)配入量55%,晋城无烟煤配入量27%.生物质长度3mm,煤粒度015mm的占33%,015mm～1mm的占45%,1mm～3mm的占22%.型煤呈枕形,长轴42mm,短轴38mm,最厚处23mm.成型压力460kN?个.型煤炭化时室温至250℃及550℃～950℃,加热速度7℃?min～9℃?min,250℃～550℃用3℃?min～5℃?min,终温950℃,保温1h,水熄焦.112生物质型焦的光学组织和气孔结构的测定光学组织的测定,用LeitzMPV—3正交偏光显微镜测定,制光片用焦样粒径012mm～1mm,放大800倍,每个光片测500点以上,光学组织分为各原煤炭部科技项目(972349)、山东省青年基金(Q98B06122)和济南市科技明星计划资助项目.Ξ1)博士、副教授,山东矿业学院化工系,250031济南收稿日期:199920523072煤炭转化1999年掉量占试样量的百分数)表示,反应后显微强度的降向同性、细粒镶嵌、粗粒镶嵌、流动状、基础各向异性、其它(丝质、破片等)共六类.光学各向异性程度用光学组织指数OTI表示2,3:OTI=2fi×Ai式中:fi——光学组织i的含量,%;Ai——光学组织i的各向异性程度的赋值(各向同性、细粒镶嵌、粗粒镶嵌、流动状、基础各向异性的赋值分别取0,1,2,3,4)型焦的孔隙率由真相对密度和视相对密度计算而得.0101Λm～715Λm(直径,下同)气孔的孔径分布用Carlo—200压汞测孔仪测定,焦样粒径3mm～5mm,以各孔径区间孔容占0101Λm～715Λm总孔容的百分数表示.10Λm～150Λm气孔的孔径分布用LeitzMPV—3显微镜测定,放大320倍,以各孔径区间气孔数占10Λm～150Λm总气孔数的百分数表示.低量用?MS013表示,结构强度的降低量用?SS示.表2结果与讨论211烟煤种类对生物质型焦的显微结构和反应性的影响生物质型焦的一般性质见表1.烟煤种类对型焦光学组织的影响见表2.型焦中有18%左右的基础各向异性组织,绝大多数来源于无烟煤.配入气煤、肥煤、焦煤的型焦,主要的光学组织分别为各向同性(4815%)、粗粒镶嵌(3118%)、流动状(4010%),由气煤到焦煤,随着变质程度的提高,型焦的光学各向异性增强,光学组织指数OTI由9516增大至20212.烟煤种类对型焦内气孔的孔径分布的影响见第73页表3,从气煤到焦煤,气孔率由29143%降低至21145%,0101Λm～715Λm气孔孔容由1155cm3?g减少至0192cm3?g,10Λm～150Λm气孔数由2315%减少至1311%.烟煤种类对型焦显微强度和反应性的影响见第73页表4,肥煤具有较强的粘结性,焦煤具有较强的结焦性,所得型焦都具有较强的显微强度和结构113生物质