高硫煤焦化過程硫遷移機(jī)理及添加劑作用效果研究.pdf

1、目前，由于煉焦煤資源短缺及價(jià)格飛漲，導(dǎo)致焦化成本大幅增加，因此，使用高硫煤煉焦受到了廣泛的關(guān)注。然而，高硫煤焦化后制得焦炭具有較高硫含量，導(dǎo)致高爐生產(chǎn)過程中的硫負(fù)荷大幅增加，給冶金工業(yè)生產(chǎn)帶來諸多不利。使用添加劑改善高硫煤焦化過程中硫遷移可以降低硫含量過高對(duì)冶金工業(yè)生產(chǎn)的影響。
　　 首先研究了高硫煤焦化過程中硫遷移機(jī)理。利用傅立葉變換紅外光譜(FTIR)和光電子能譜(XPS)的方法對(duì)硝酸處理后的混合煤(HHC)和桐梓煤(TZC

2、)進(jìn)行測(cè)試，并分析煤樣表面結(jié)構(gòu)中C、S、O、N等官能團(tuán)的存在形態(tài)及差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：HHC與TZC中C官能團(tuán)均以C-C和C-H為主，而TZC中COOH官能團(tuán)所占比例大于其在HHC中的比例，因此TZC的親水性強(qiáng)于HHC；通過比較HHC與TZC中的含O官能團(tuán)發(fā)現(xiàn)，TZC中C-O所占比例明顯多于HHC，且均以C-O、C=O、COOH為主；由于煤樣經(jīng)過硝酸處理，所以含N官能團(tuán)均以N-5和N-6為主，但酸洗引進(jìn)了NO3；S官能團(tuán)在TZC和HHC

3、中均以噻吩類和硫砜類的存在形式為主，但HHC中硫氧化物和無機(jī)硫較高。
　　 以CaO、Fe2O3、La2O3為添加劑進(jìn)行配煤煉焦實(shí)驗(yàn)，分析了添加劑對(duì)焦炭冶金性能的影響和焦炭中的硫分布。結(jié)果表明：添加劑對(duì)焦炭落下強(qiáng)度影響不大，CaO和Fe2O3惡化了焦炭耐磨強(qiáng)度，La2O3可以改善焦炭耐磨強(qiáng)度指標(biāo)。CaO和Fe2O3增加了焦炭反應(yīng)性，降低了其反應(yīng)后強(qiáng)度。添加劑增加了焦炭的縛硫率，焦炭中無機(jī)硫主要以CaS的形式存在。通過研究不同添加

4、劑對(duì)焦炭的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳和硫分的影響表明：添加劑的加入導(dǎo)致煉焦過程中氣體逸出過程發(fā)生改變，CaO和Fe2O3的加入加速了煤熱解過程中水分的逸出速率。
　　 利用XRD、SEM對(duì)高硫煤配加添加劑焦化制得焦炭樣品進(jìn)行表征，以原煤焦化產(chǎn)物為基準(zhǔn)，計(jì)算了焦炭微晶結(jié)構(gòu)參數(shù)并結(jié)合SEM微區(qū)分析，研究了添加劑對(duì)焦炭的微晶結(jié)構(gòu)和氣孔形貌特征的影響。結(jié)果表明：(1)Fe2O3和La2O3有利于CaO向CaS轉(zhuǎn)化；焦炭的微晶參數(shù)La變化

5、不大，添加La2O3使Lc變大，CaO與Fe2O3使Lc變小，外添加礦物主要影響類石墨微晶縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)。(2)CaO由于物理作用和熔聚特性造成焦炭氣孔增多；Fe2O3與C生成(Fe，C)造成氣孔壁粉化與蝕孔；La2O3促使焦炭結(jié)構(gòu)致密。(3)添加劑改變了焦炭的微晶結(jié)構(gòu)與氣孔形貌，導(dǎo)致焦炭的反應(yīng)性發(fā)生改變。
　　 最后，通過多添加劑(Al2O3、Fe、TiO2、MnO、CaCl2、B2O3、Fe2O3)配比實(shí)驗(yàn)研究，確定出合理的復(fù)