冶金焦氣孔率及氣孔結(jié)構(gòu)影響因素分析

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1、攀鋼技術(shù)·7·冶金焦氣孔率及氣孔結(jié)構(gòu)影響因素分析劉爽（攀鋼煤化工廠）摘要：通過對焦炭氣孔率、氣孔壁平均厚度和氣孔平均直徑等氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的測定，分析冶金焦炭氣孔率及氣孔結(jié)構(gòu)的影響因素，采用改變配煤比、干熄焦和搗固煉焦等工藝可以降低冶金焦炭氣孔率，進而提高焦炭反應后強度。關(guān)鍵詞：焦炭；氣孔率；氣孔結(jié)構(gòu)-攀鋼技術(shù)·7·0引言焦炭中的氣孔是煉焦煤在加熱至膠質(zhì)狀態(tài)的末期產(chǎn)生的，在形成半焦時定型，并在高溫下保持下來。焦炭是高溫干餾的固體產(chǎn)物，主要成分是碳，是具有裂紋和不規(guī)則的孔孢體（或孔孢多孔體）。衡量孔孢結(jié)構(gòu)主要用氣孔率（氣孔結(jié)構(gòu)）來表示，焦炭氣孔結(jié)構(gòu)是焦炭熱性能重要影響因

2、素之一，改善焦炭氣孔率、氣孔結(jié)構(gòu)是提高焦炭反應后強度的重要措施。焦炭的氣孔結(jié)構(gòu)分析不僅能判別焦炭的質(zhì)量，而且還能夠解釋煤的成焦機理，因此研究焦炭氣孔率及氣孔結(jié)構(gòu)的影響因素，具有重要的現(xiàn)實意義，并指導煉焦生產(chǎn)。1氣孔結(jié)構(gòu)和氣孔率焦炭多孔體由氣孔、氣孔壁及微裂紋組成，可用不同大小的氣孔分布、氣孔壁厚度、氣孔比表面等參數(shù)來描述氣孔結(jié)構(gòu)，焦炭的氣孔結(jié)構(gòu)直接影響焦炭的強度、反應性等宏觀性質(zhì)。焦炭的氣孔由煤熔融部分在結(jié)焦過程中因氣體析出受阻或形成半焦后繼續(xù)熱解所生成的氣孔及微裂隙。氣孔率是指氣孔體積占焦炭總體積的百分率，由于氣孔有開氣孔和閉氣孔之分，故氣孔率也分為顯氣孔率和總

3、氣孔率。攀鋼煤化工廠現(xiàn)在主要采用抽氣法和光學顯微鏡法測定焦炭的氣孔率和氣孔結(jié)構(gòu)。本次試驗利用焦炭顯氣孔率測定裝置，按照GB/T4511.1—1984抽氣法測定焦炭顯氣孔率。2冶金焦氣孔率及氣孔結(jié)構(gòu)影響因素分析從生產(chǎn)工藝看，如能合理控制結(jié)焦過程，也會對氣孔率等產(chǎn)生較大影響。配合煤性質(zhì)是影響焦炭質(zhì)量的內(nèi)部因素，是基礎(chǔ)；生產(chǎn)工藝是影響焦炭質(zhì)量的外部因素，是保證。只有合理調(diào)節(jié)內(nèi)因，控制外因才可獲得理想焦炭產(chǎn)品。從結(jié)焦機理看，在干餾過程中煤質(zhì)軟化→熔融→膨脹→固化→收縮→成焦這一過程是必經(jīng)的。在這一過程中，只要配合煤具有良好的熔融性、粘結(jié)性，使固體物質(zhì)空隙填滿，固、液體物質(zhì)

4、充分附著，是可以降低氣孔率的。2.1不同變質(zhì)程度煤冶金焦氣孔率及氣孔結(jié)構(gòu)為了研究不同變質(zhì)程度煤對冶金焦氣孔率及氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，選取生產(chǎn)常用配前不同變質(zhì)程度煤進行200kg小焦爐煉焦試驗，結(jié)果分析見表1。由表1可以看出，不同變質(zhì)程度煤焦炭顯氣孔率有明顯的規(guī)律：1/3焦煤和焦瘦煤的顯氣孔率最大，肥煤最小，焦煤居中，隨著煤質(zhì)變質(zhì)程度升高，焦炭顯氣孔率先降低后升高，Rmax在0.95%～1.0%之間，焦炭顯氣孔率最低。不同變質(zhì)程度煤煉出的焦炭，通過德國萊卡顯微鏡觀察其氣孔結(jié)構(gòu)有一定規(guī)律性變化，可將氣孔結(jié)構(gòu)分為2類，肥煤的焦炭多為S型氣孔（見圖1），生成的氣孔平均直徑大

5、，但氣孔個數(shù)較少，氣孔率和顯氣孔最??；1/3焦煤和瘦煤焦炭則呈A型氣孔（見圖2），多為煤粒之間生成的孔隙，氣孔率最大，氣孔平均直徑也大，孔壁厚度?。唤姑航固砍驶旌蠎B(tài)（見圖3），但總體孔壁較厚，氣孔率居中。-攀鋼技術(shù)·7·表1小焦爐不同變質(zhì)程度煤和焦炭質(zhì)量分析結(jié)果煤種煤質(zhì)分析焦炭質(zhì)量分析Vd/%Y/mmGRmax/%煤種CRI/%CSR/%顯氣孔率/%隆昌28.5910800.8511/3焦煤41.342.640.0高灰華坪27.5010640.8521/3焦煤44.037.743.7永榮29.7713840.8531/3焦煤32.746.840.1低灰華坪28.9

6、310690.8581/3焦煤40.443.839.5炎光28.4516790.921肥煤33.452.239.0邦達28.9118920.936肥煤26.469.532.5紅果中紙29.7016860.959肥煤32.460.832.1柏果28.1123870.961肥煤31.566.934.6平田29.2422870.968肥煤25.370.532.0火鋪27.9025880.978肥煤26.270.630.8乾通富源25.3515800.996肥煤30.961.235.8低灰郊區(qū)20.0913871.284焦煤42.051.038.4高灰郊區(qū)17.66117

7、01.342焦煤48.540.739.5三聯(lián)郊區(qū)16.6311721.356焦煤46.439.243.5巴焦15.489671.677焦瘦煤47.541.741.2-攀鋼技術(shù)·7·圖1S型氣孔圖2A型氣孔圖3混合型氣孔2.2焦炭距離炭化室不同部位的影響為了研究焦炭距離炭化室不同部位對冶金焦氣孔率及氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，選取了不同部位焦炭進行氣孔結(jié)構(gòu)分析，其結(jié)果見表2。由表2可知，爐頭焦氣孔率最大；兩墻焦樣的氣孔率均低于中間焦樣的氣孔率，符合焦爐炭化室中焦餅氣孔率自爐墻向中心增大的一般規(guī)律。爐頭焦是泡焦，氣孔率最大。根據(jù)焦爐層狀結(jié)焦理論，垂直炭化室沿爐墻至炭化室中心的

8、不同距離，