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125 灰分、硫分[23]；当装炉煤的挥发分和流动度均很高时，瘦化剂的主要目的是降低配合煤挥 发分，减弱气体析出量，以降低焦炭气孔率，增大块度和抗碎强度时，可选用焦粉；当装炉 煤的流动度中等偏高，而且还希望焦炭有较好的耐磨性时，可选用无烟煤粉或半焦粉；若要 求降低焦炭气孔率，提高块度和抗碎强度的同时，还希望降低焦炭的灰分、反应性，可选用 延迟焦粉[2]。 130 铸造焦生产中，配瘦化剂的效果十分明显，国内在20 世纪80 年代以来，以肥煤和焦煤 做基础煤（50%~55%），配加延迟焦粉（30%~35%），焦粉（约5%）和煤焦油沥青（约 5%）制成了特级大块铸造焦[2]。 2.2 瘦化剂在配煤中的作用 ⑴对于高流动度的煤，瘦化剂可以吸附一定数量煤热解生成的液相产物，使胶质体的流 135 动度和膨胀度降低，气体产物容易析出，气孔率降低；且胶质体粘度增加使气孔壁增厚。但 胶质体的流动度和膨胀度只能降低至一定限度，否则将使粘结性降低导致焦炭的耐磨性变 差。 ⑵对于高挥发性的煤，瘦化剂可以降低配合煤的挥发分，减小收缩系数。但瘦化剂的挥 发分过低，本身的收缩系数很小，会增大瘦化剂和煤料之间的收缩差异，引起瘦化剂与煤粒 140 界面上的裂纹。 ⑶由于半焦粉、焦粉等瘦化剂具有较好的导热性，因此可以降低炭化室内相邻层间的温 度梯度，从而减少相邻层的收缩应力。 2.3 瘦化剂对焦炭质量的影响 在装炉煤中配入适量的抗裂剂可以改善结焦性能。配抗裂剂工艺适用于高流动度高挥发 145 性煤料，可增大焦炭块度、改善焦炭气孔结构、提高焦炭机械强度[9]。 2.3.1 对焦炭组成及显微结构的影响 由于瘦化剂所含灰分较低，因此配煤炼焦后所得焦炭灰分将会降低。Richard 等[24]在7 kg 焦炉中研究了低挥发分添加剂对焦炭强度和结构的影响。发现当配入6%~16%低挥发分无烟 煤后，与单独用中或高挥发分强粘结煤相比，焦炭气孔率下降，气孔平均直径减少，焦炭强 150 度、孔壁厚度增加。认为焦炭强度增加主要是无烟煤添加剂改变了配煤塑性温度间隔，从而 导致焦炭的结构变化。 Pis 等[25]研究了石油焦对冶金焦结构和反应性的影响。发现石油焦加入后焦炭微孔体积 和反应性均降低。并发现二者具有良好的相关性，后者可能是前者的结果。 Fernández 等[26]研究了惰性添加剂的多孔结构对烟煤热塑料性的影响。发现惰性添加剂 155 的微孔体积并不是烟煤塑性减少的决定性因素，而中孔和大孔是影响烟煤热塑性的主要因 素。同时，添加剂中杂原子的存在和高灰分含量也会通过减少塑性范围，增加此区间内的反 应来影响其热塑性。 王燕芳等[23]以宁夏焦煤作为炼焦试验主要原料，无烟精煤和石油焦作为添加剂，发现 瘦化剂在炼焦中通过吸附煤的液相，降低煤的流动度和膨胀性，从而降低半焦收缩应力，使 160 焦炭强度增加，气孔壁厚度增加，气孔率降低。 因此，瘦化剂在煤结焦过程中可以减少焦炭裂纹率，改善气孔结构，从而改善结焦性能。 2.3.2 对焦炭冷热强度的影响 樊丽军[27]研究了无烟煤添加量对焦炭冷态强度和热性能的影响。研究结果发现，无烟 煤替代瘦煤炼焦会降低焦炭的冷态强度。但无烟煤添加量不大时，冷态强度下降不多。添加 165 一定量的无烟煤可以改善焦炭的热态性能。 陈昌华等[28]研究了焦粉细度和配量的变化对焦炭冷、热态性能的影响，发现在配入焦 粉量一定的情况下，冷态强度随着焦粉细度（小于0.2 mm 所占的比例）的增加而提高，焦 炭反应性没有明显的变化，热态强度在细度50%时最好，当焦粉细度大于40%后，焦粉细 度的变化对热态性能影响不明显。 170 Alvarez 等[29]研究了配煤中添加石油焦对冶金焦炭质量的影响。发现结构特性（孔隙结 构特性、孔径分布、界面裂隙）的变化会引起冶金焦炭质量参数（机械强度、CO2 反应性） 的变化，而孔隙度的变化取决于添加剂的比例和粒径。石油焦加入后焦炭微孔减少，是焦炭 反应性降低的主要因素之一。添加质量分数为3％、不同粒度的石油焦时，焦炭的机械强度 和CO2 反应性均有所改善。 175 杨明平等[30]在20 kg 实验焦炉进行焦粉配煤炼焦实验，结果表明，焦粉配煤炼焦是可行 的，并可提高焦炭的块度和抗碎强度，同时优化了焦粉的最佳配量及最佳粒度。并验证了在 生产设备上添加3%~5%焦粉炼焦的可行性。 因此，在煤结焦过程中添加瘦化剂可以提高焦炭的块度和强度，从而改善了焦炭质量。 3 结论 180 添加合适的粘结剂炼焦可以降低焦炭灰分，改善原煤的结焦性能及焦炭的显微结构，增 加焦炭各向异性成分含量，降低反应性，提高焦炭的冷热强度，进而改善焦炭质量，并能替 代强粘结煤或增加弱粘结煤用量，同时对高炉的顺利运行起到了积极作用。在装炉煤中配入 适量的瘦化剂可以降低焦炭灰分，减少焦炭裂纹率，改善气孔结构，提高焦炭的块度和强度， 从而改善焦炭质量。因此应用前景广阔，社会意义显著。进一步研究与合理选择配煤炼焦的 185 添加物，对解决我国优质炼焦煤资源不足、降低炼焦成本有着重要的现实意义。 原创学术论文网Tag：代写论文 代发论文 代写代发论文 论文发表 |
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