焦油渣配煤的炼焦试验

焦油渣配煤的炼焦试验杨明平 傅勇坚 （湖南科技大学，湘潭 411201）戴财胜（湘潭大学，湘潭 411105）在炼焦过程中， 荒煤气在集气管和初冷器冷却后， 高沸点的有机化合物被冷凝成焦油。 与此同时， 煤气中夹带的煤粉、半焦、石墨和灰分也混杂在煤焦油中，形成大小不等的团块，这些团块称为焦 油渣。焦油渣的数量与炼焦煤料的水分、粉碎程度、装煤方法和装煤时间等有关。一般焦油渣约占炼焦干煤的0.05%0.07%，主要从机械化焦油氨水澄清槽中分离出来。焦油渣含有苯类等多种致癌物质，若直接外排，不仅会污染大气环境，而且经地表渗入地下后，还会污染地下水源。多年来， 没有较合适的方法来处理焦油渣，致使焦油渣堆积在焦化厂内，既占地，又污染环境。随着环保要 求的日益严格，焦化厂为创建节能环保型企业，也必须积极治理废水、废气和废渣。同时，由于焦 化工艺的特殊性， “三废 ”又是困扰焦化企业的生存与可持续发展的重要因素。对于焦油渣的综合利 用，虽然已有不少研究报道，但提出的方法都存在工艺过程较复杂等问题。因此，进一步研究解决 焦油废渣的处理方法，使之能够在焦化工艺内实现闭路循环，具有重要意义。1 20kg 实验焦炉的配焦油渣炼焦实验1.1 原料1。炼焦原料煤取自该实验用焦油渣取自湘潭某焦化公司的焦油渣废弃场，其物理化学性质见表公司的原料煤场，其工业分析见表2。FCd,%Vdaf,%Ad,%St,d,%G,%6032 40.180631.27表 2 原料煤的工业分析煤种Ad,%Vdaf,%St,d,%G,%气煤8.5635.410.6265肥煤9.5828.360.7693焦煤10.3820.850.53891/3 焦煤6.6530.790.6482瘦煤9.2814.030.4722表 1 焦油渣的物理化学性质1.2 实验装置及分析方法气孔率，密度， g/cm320kg 实验焦炉及其配套的原料煤粉碎装置，煤质、强度分析测试装置；粉碎焦油渣用蕾蒙粉碎 机。原料煤及焦炭试样的采取和制备严格按照 GB1997-89 进行。1.3 焦油渣添加的可行性分析在炼焦的热解过程中，由于瘦煤的挥发分低，热解时析出的气体少，产生的液态物能够转化为胶 质状态的少，但焦油渣在该过程可形成大量的气体及胶质体，把分子量较大的固态物质包围起来， 形成气、液、固三相共存的胶质体，抵消了瘦煤粘结性相对较差的弱点。而在形成半焦过程中，液 相膜外表开始固化，中间仍为胶质体，内部为没有变化的瘦煤及胶质体混合物，在半焦壳出现裂纹 后流出，这些胶质又发生固化，形成新的半焦层，最后转变为半焦。在半焦收缩过程中，焦油渣挥 发分高，收缩量相对较大，而瘦煤挥发分低，胶质体数量极少，半焦收缩过程平缓，收缩量极低， 所以在配煤炼焦过程中，瘦煤和焦油渣在成焦的每个过程中，都能互相弥补缺限，大大降低了对焦 炭强度的影响。可见，在配煤炼焦时，适量添加焦油渣是可行的。1.4 配煤比的选择及实验方案设计由焦油渣的理化性质及炼焦煤的性质可知，焦油渣在配煤中的作用近似于1/3 焦煤在结焦过程中所起到的作用，主要起粘结组分的作用，在结焦过程中形成大量的液相产物，使塑性体内的液相量 增加。因此，焦油渣掺入配煤炼焦需要考虑如下原则：一是配煤中的瘦煤要有富余；二是焦油渣的 添加量要适中。根据上述原则，将具体设计的配煤方案及各方案配煤煤质情况列于表3。设计的第 1 组实验配煤方案（表 3 中的方案 1、 2、 3）是在该公司生产二级冶金焦配煤方案的基础上，适当调整的配煤比， 用添加 3焦油渣来替换 3%的 1/3 焦煤，进行焦油渣配煤的可行性实验；设计的第 2 组实验配煤方 案（表 3 中的方案 4、 5、6）是优化焦油渣的粒度实验，焦油渣的添加量保持3%不变，改变焦油渣的粒度，观察焦炭质量的变化情况；设计的第3组实验配煤方案（表 3 中的方案 7、8、9、10、11）是寻找焦油渣的最佳添加量，以逐步减少 1/3 焦煤的配入量，增加焦油渣配入量，观察其对焦炭质 量的影响程度。表 3 焦油渣配煤方案及配煤煤质的分析结果方案序号配煤比，气煤配煤的煤质，1/3焦煤瘦 煤 焦油肥煤焦煤渣AdVdafSt,dG细度空白40151025108.4929.660.6271.686.8方案1401510221038.4129.700.6171.585.9方案2351515221038.5028.910.6072.786.2方案3301520221038.5928.180.6073.986.5方案4401510221038.4129.650.6171.586.4方案5351515221038.5028.900.6072.787.1方案6301520221038.5928.180.6073.987.1方案7401510231028.4429.630.6171.587.4方案8401510221038.4129.640.6171.585.9方案9401510211048.3829.650.6071.486.7方案10401510201058.3629.660.6071.488.3方案11401510191068.3329.670.5971.4 89.21.5 焦炭质量分析 炼焦实验操作时，严格按照实验焦炉的操作规程进行，规范熄焦方法，控制焦炭水分。各组实验 所得焦炭质量及筛分组成见表 4。表4 各方案焦炭质量及筛分组成序号 工业分析， 筛分组成， kgAdmm空白20.8方113.401.1方2 13.441.4方3 13.361.6方4 13.424.5方5 13.381.7方6 12.421.4方7 13.411.3Vdaf60 40mm1.2865.11.1586.91.9279.52.1772.11.0951.21.5377.52.1585.51.0567.513.57机械强度， 成焦率 60mm块焦率St,d M40M1040 25mm25 1mm0.5487.668.150.50 87.85 8.270.5288.478.360.5188.758.460.52 80.26 9.300.5185.158.340.50 88.79 8.260.5187.928.24 6066.37.34.468.17.64.967.87.45.567.57.24.965.45.26.167.9 7.1 5.268.2 8.0 5.867.46.97.11.案1.0案1.0案0.9案3.2案1.7案1.4案1.1案