淀粉改善焦炭熱態(tài)性能及其機(jī)理研究.pdf

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1、第33卷第4期煤炭轉(zhuǎn)化V01．33No．42010年1O月C0ALC0NVERS10N0ct．2O1O淀粉改善焦炭熱態(tài)性能及其機(jī)理研究張澤志D王建設(shè)宋成盈趙建宏?！趿舫?。’王福安’摘要采用淀粉作為新型焦炭劣化抑制劑負(fù)載于焦炭表面以改善焦炭的熱態(tài)性能，并用電子掃描電鏡對(duì)焦炭結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，初步探討了淀粉改善焦炭熱態(tài)性能的機(jī)理．結(jié)果表明，噴灑淀粉溶液后焦炭熱態(tài)性能指標(biāo)得到明顯改善；1．0淀粉溶液能使焦炭反應(yīng)性CRI降低4．O8，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR提高3．99；焦炭表面氣孔直徑和深度顯著減小，C0對(duì)焦炭的侵蝕劣化作用減弱，這為改善焦炭性能指標(biāo)開(kāi)拓了新途徑．關(guān)鍵詞焦炭，淀粉，熱態(tài)性

2、能，劣化抑制劑，機(jī)理中圖分類(lèi)號(hào)TQ520．6鼓和干燥箱等；Quanta200電子掃描電鏡，美國(guó)生產(chǎn)．0引言1．2實(shí)驗(yàn)方法隨著高爐大型化及噴煤比的不斷提高，冶金焦根據(jù)實(shí)驗(yàn)焦炭的質(zhì)量按一定質(zhì)量比稱(chēng)取劣化抑炭作為料柱骨架的作用顯得尤為重要，提高焦炭質(zhì)制劑淀粉，配制一定濃度的溶液，按比例均勻負(fù)載于量是當(dāng)前強(qiáng)化高爐冶煉、降低焦比和煉鐵成本的關(guān)焦炭表面．將焦炭樣品置入溫度為170℃～180℃鍵．因此，針對(duì)高爐冶煉技術(shù)的需要，通過(guò)各種途徑的干燥箱中烘干2h，取出冷卻至室溫備用．焦炭熱改善焦炭的性能指標(biāo)，尤其是改善與焦炭支撐作用態(tài)性能指標(biāo)的反應(yīng)性指數(shù)(CRI)和反應(yīng)后強(qiáng)度密切相關(guān)的焦炭熱態(tài)性能

3、指標(biāo)成為當(dāng)前研究的重(CSR)指標(biāo)參照GB／T4000—1996標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定．點(diǎn)．[1-3]人們可通過(guò)添加劣化抑制劑來(lái)改善焦炭熱性使用電子掃描電鏡對(duì)抑制劣化處理前后的焦炭能，目前焦炭劣化抑制劑的研究主要是硼系物質(zhì)及表面進(jìn)行形貌觀察分析．其復(fù)配體_4]，但其使用成本相對(duì)較高，限制工業(yè)化的推廣應(yīng)用．因此，研究低廉高效的新型焦炭劣化抑1．3焦炭熱態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算制劑一直是高爐冶煉科研工作的熱點(diǎn)．淀粉是一種反應(yīng)性指數(shù)改善值：ACRI=CRI一CRI可再生的水溶性天然高分子，不僅環(huán)保而且資源豐反應(yīng)后強(qiáng)度改善值：ACSR=csR一CSR富、廉價(jià)，同時(shí)也是一種很好的炭源，可以作為優(yōu)良式中：CRI

4、，CSR為負(fù)載劣化抑制劑前的焦炭反應(yīng)的填充劑和包覆材料．[6-8]本實(shí)驗(yàn)采用淀粉作為新型性指數(shù)；CRI，CSR為負(fù)載劣化抑制劑后的焦炭反劣化抑制劑對(duì)焦炭表面進(jìn)行處理，考察其對(duì)焦炭劣應(yīng)后強(qiáng)度．化的抑制效果和對(duì)焦炭熱態(tài)性能的影響，初步探討淀粉對(duì)焦炭劣化的抑制機(jī)理，以期提出一種改善焦2結(jié)果與討論炭熱態(tài)性能的新方法．1實(shí)驗(yàn)部分2．1劣化抑制劑淀粉對(duì)焦炭熱態(tài)性能的影響l·1材料和儀器2．1．1焦淀炭粉質(zhì)負(fù)量載的方O式．5對(duì)焦稱(chēng)炭取熱淀態(tài)粉性，能配的成影一響定濃度按淀粉，北京紅星化工廠提供；焦炭，安鋼集團(tuán)焦的溶液．采用噴灑、浸泡、煮沸三種方式將淀粉負(fù)載化廠生產(chǎn)；耐高溫合金鋼反應(yīng)器及配套設(shè)備

5、、I型轉(zhuǎn)于焦炭樣品表面，按第1．2節(jié)所說(shuō)方法處理后進(jìn)行*河南省重大公益性科研項(xiàng)目(081100911800)．1)博士生，鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院}河南教育學(xué)院化學(xué)系，450001鄭州；2)博士；3)博士、教授；4)教授，博士生導(dǎo)師，鄭州大學(xué)化工學(xué)與能源學(xué)院，450001鄭州收稿日期：2010—06—02；修回日期：2010—07—13第4期張澤志等淀粉改善焦炭熱態(tài)性能及其機(jī)理研究41分析，測(cè)定焦炭的熱態(tài)性能．結(jié)果表明，三種負(fù)載方式都能改善焦炭的熱態(tài)性能指標(biāo)，而浸泡方式和噴2．2劣化抑制劑淀粉對(duì)焦炭熱態(tài)性能影響的機(jī)理灑方式對(duì)焦炭性質(zhì)的改善效果較為明顯．從工業(yè)探討生產(chǎn)和實(shí)際操作考慮

6、，噴灑方式便于工業(yè)化應(yīng)用．因此，選擇噴灑淀粉溶液的方式改善焦炭的熱態(tài)2．2．1淀粉抑制劑對(duì)焦炭微觀結(jié)構(gòu)的影響性質(zhì)．運(yùn)用掃描電鏡觀察劣化抑制劑負(fù)載前后焦炭的2．1．2淀粉添加量對(duì)焦炭熱態(tài)性能的影響表面微觀結(jié)構(gòu)變化見(jiàn)圖2．對(duì)比圖2a與圖2b可以看按焦炭質(zhì)量的0．1，0．3，0．5，1．0及1．5稱(chēng)取淀粉，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1．0，2．9％，4．8，9．1％和13．0的溶液，按第1．2節(jié)方法處理焦炭樣品，淀粉對(duì)焦炭熱態(tài)性能CRI和CSR的影響結(jié)果見(jiàn)圖1．圖2噴灑抑制劑淀粉前后焦炭的微觀結(jié)構(gòu)Fig．2Microstructureofcokesamplebeforeandafterspr

7、ayingstarcha——Cokeblanksample：b——C0kesampleaftersprayingstarch出，在放大倍數(shù)(×500)相同的條件下，未負(fù)載淀粉抑制劑的焦炭樣品氣孑L孔隙大而清晰可見(jiàn)，孔內(nèi)壁圓滑，輪廓分明，屬于開(kāi)氣孔．而負(fù)載淀粉抑制劑的焦炭，表面有一層膜覆蓋及填塞氣孔，使氣孑L模糊而淺，孔隙小少且不規(guī)則，呈現(xiàn)封閉狀，這種封閉結(jié)構(gòu)大大減少了CO與焦炭活性點(diǎn)的反應(yīng)接觸面積，使焦炭具有一定的抵抗劣化反應(yīng)的能力，表現(xiàn)出淀粉抑制劑對(duì)焦炭的劣化反應(yīng)具有抑制和鈍化作用．圖1淀