我的煤炭網>新聞>行業熱點>煉焦煤>硫煤焦化過程硫遷移機理及添加劑作用效果研究 重慶大學碩士學位論文 學術學位 指導教師溫良英教授 冶金工程學科門類 工學 重慶大學材料科學與工程學院 二一二年四月 目前由於煉焦煤資源短缺及價格飛漲 導致
硫煤焦化過程硫遷移機理及添加劑作用效果研究 重慶大學碩士學位論文 學術學位 指導教師溫良英教授 冶金工程學科門類 工學 重慶大學材料科學與工程學院 二一二年四月 目前由於煉焦煤資源短缺及價格飛漲 導致焦化成本大幅增加 因此 用高硫煤煉焦受到了廣泛的關注。然而高硫煤焦化後製得焦炭具有較高硫含量 導致高
硫煤焦化過程硫遷移機理及添加劑作用效果研究 重慶大學碩士學位論文 學術學位 指導教師溫良英教授 冶金工程學科門類 工學 重慶大學材料科學與工程學院 二一二年四月 目前由於煉焦煤資源短缺及價格飛漲 導致焦化成本大幅增加 因此 用高硫煤煉焦受到了廣泛的關注。然而高硫煤焦化後製得焦炭具有較高硫含量 導致高爐生產過程中的硫負荷大幅增加 給冶金工業生產帶來諸多不利。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冶金工業生產的影響。 首先研究了高硫煤焦化過程中硫遷移機理。利用傅立葉變換紅外光譜 和光電子能譜的方法對硝酸處理後的混合煤和桐梓煤進 行測試 並分析煤樣表面結構中、、、等官能團的存在形態及差異。實驗 結果表明 與中官能團均以 能團所佔比例大於其在中的比例因此的親水性強於 通過比較 與中的含官能團發現 所佔比例明顯多於且均以 、、為主 由於煤樣經過硝酸處理 所以含官能團均以 一為主但酸洗引進了 官能團在和中均以噻吩類和硫碸類的 存在形式為主 但中硫氧化物和無機硫較高。 以、、為添加劑進行配煤煉焦實驗 分析了添加劑對焦炭冶 金性能的影響和焦炭中的硫分布。結果表明 添加劑對焦炭落下強度影響不大 和惡化了焦炭耐磨強度 可以改善焦炭耐磨強度指標。和 增加了焦炭反應性 降低了其反應後強度。添加劑增加了焦炭的縛硫率 炭中無機硫主要以的形式存在。通過研究不同添加劑對焦炭的水分、灰分、揮發分、固定碳和硫分的影響表明 添加劑的加入導致煉焦過程中氣體逸出過程 發生改變 和的加入加速了煤熱解過程中水分的逸出速率。 利用、對高硫煤配加添加劑焦化製得焦炭樣品進行表徵 以原煤焦 化產物為基準 計算了焦炭微晶結構參數並結合微區分析 研究了添加劑對 焦炭的微晶結構和氣孔形貌特徵的影響。結果表明 和有利於 向轉化 焦炭的微晶參數變化不大 添加使變大 使變小外添加礦物主要影響類石墨微晶縱向結構參數。由於 物理作用和熔聚特性造成焦炭氣孔增多 與生成 造成氣孔壁粉化 促使焦炭結構緻密。添加劑改變了焦炭的微晶結構與氣孔形貌導致焦炭的反應性發生改變。 最後 通過多添加劑、、、、、、配比 實驗研究 確定出合理的複合添加劑 並分析驗證複合添加劑的可行性。關鍵詞 焦化添加劑硫分配焦炭質量英文摘要 中文摘要英文摘要 緒論 引言 高硫煤焦化過程的研究現狀 煤熱解基礎理論 高硫煤中硫形態研究現狀 高硫煤制焦結構的研究現狀】高硫煤制焦添加劑的研究現狀 課題的研究內容 高硫煤結構及熱解機理研究高硫煤的結構分析 煤樣製備 煤樣表面結構的官能團分析 熱解實驗結果與討論 本章小結 鈣基縛硫焦化實驗研究 基縛硫劑實驗研究 結果與討論 添加劑對焦炭的冷態機械強度的影響 添加劑對焦炭的熱強度作用的影響 焦炭的工業分析和元素分析 添加劑對焦炭中硫分布的影響 基縛硫劑焦化過程中的縛硫機理研究 鈣基縛硫劑縛硫機理研究討論 添加劑作用下焦炭微晶結構的影響 添加劑作用下焦炭形貌特徵的分析 焦炭微晶結構和形貌特徵與熱性質的關係 重慶大學碩士學位論文 本章小結 複合添加劑焦化的實驗研究 添加劑優選實驗 添加劑優選實驗結果與討論 添加劑對焦炭強度的影響 添加劑對焦化物相形態的影響一 添加劑對焦炭中硫分配的影響一 添加劑含量補充實驗 添加劑含量對焦炭強度的影響添加劑對焦炭強度的影響 齊對焦炭強度的影響添加劑對焦炭強度的影響一 複合添加劑焦化實驗 複合添加劑焦化實驗結果與討論 複合添加劑對焦炭強度的影響 複合添加劑對焦炭硫物相的影響 本章小結 結論 緒論緒論 引言 近年來 我國的鋼鐵產業高速發展 造成持續增長的下遊鋼鐵產業需求和上 遊的焦煤資源缺乏的矛盾日漸突出。去年我國煉焦原煤產量僅為 億噸 質強粘結煤的產量更是只有億噸 用率計算僅能生產 億噸洗 精煤。然而煉焦煤在我國屬於稀缺性資源 長期來看 煉焦煤的供需缺口將呈現 逐年擴大的趨勢。對於供應不足的部分 目前主要通過進口來補充。同時 國家 已經開始從政策層面鼓勵焦煤進口。然而在中國增大焦煤進口的同時 也將拉動 煉焦煤價格不斷走高 並間接推動焦炭生產成本大幅增長。因此 焦煤資源的緊 缺和價格的不斷上漲已經成為阻礙焦化工業發展的主要因素。伴隨著焦煤資源的 進一步緊缺 從經濟成本出發焦化企業把目光轉向了高硫煤。 高硫焦煤卻由於硫含量較高一直得不到有效的利用 一方面是由於高硫煤的 使用會增加高爐的硫負荷 另一方面是環境壓力對脫硫技術提出了更高的要求。 雖然國內外對煤熱解硫遷移的研究不斷深入 技術也日漸成型 但是焦化過程中 由於對煤中有機硫存在形態的不確定和硫遷移機理分析的缺乏 阻礙了焦化控制 硫釋放技術的進一步發展。 論文中通過對硝酸預處理的高硫煤熱解過程硫的轉化規律研究 並通過紅外 光譜 和射線光電子能譜 對實驗煤種的有機硫存在形態進行推測 分析焦 化過程中煤中有機硫的遷移機理。通過對硫遷移機理的分析 既可以為治理 的汙染提供理論依據 又可以為開發焦化中硫遷移控制新工藝及實現潔淨煤技術 的工業應用提供基礎數據 促進高硫煤的有效利用。 高硫煤焦化過程的研究現狀 煤是一種結構非常複雜的大分子聚合物 煤熱解成焦是煤資源綜合利用的重 要工藝。高硫煤焦化過程中會產生大量的含硫物氣相組分 煤中硫的存在形態與 成煤條件、煤階等有關 煤熱解又與溫度、壓力、氣氛等條件有很大的聯繫 得出加氫熱解有利於煤中硫的脫除但是考慮到氫解的經濟效益 仍不能在焦化 工業中廣泛採取此種方式脫硫。重慶大學碩士學位論文 煤熱解基礎理論 煤的熱解是指將煤在隔絕空氣或惰性氣氛的條件下升溫 在不同溫度階 段煤樣發生物理變化和化學反應的複雜反應過程【 產物以氣體焦爐煤氣、液體 煤焦油、固體焦炭或半焦三部分組成。煤的熱解焦化本質上是焦煤中大分子結 構在高溫下不穩定的弱鍵發生斷裂 一次產物之間彼此進行二次反應而產生氣態 產物和焦油以及焦炭的過程。 從煤結構變化來看 其熱解成焦過程可以分為以下三個階段 室溫 乾燥脫氣階段。此階段過程中煤外觀形貌無多大變化 脫水 一般在 完成 而脫氣主要脫除煤吸附氣體 包括煤結構空隙中的二氧化碳、 甲烷、吸附水、礦物質熱分解水等在 左右完成。 。熱分解階段。此階段過程為煤熱解開始階段主要發生煤大 分子結構側鏈的解聚反應和分解反應 以及少量的內部煤分子之間的縮聚反應。 開始軟化熱解致使大量氣體揮發物的釋放逸出主要包括甲烷、甲基 衍生物、烯烴、碳氧化和物、焦油和熱解水。焦油產物的高峰一般在 左右 氣體產物的析出量最大值一般在 之間。半焦與原煤的結構參數上比 焦煤熱分解階段芳香層片的平均尺寸和氫密度變化不大這說明熱解產生半 焦的過程中 發生的縮聚反應的可能性較低。 焦化熱縮聚階段。主要是半焦向焦炭的轉化。其中焦煤大分子結構之間主要進行熱縮聚反應。此時焦油幾乎沒有析出 主要揮發物是氫氣、 烴類、碳氧化合物等煤氣。後 焦爐煤氣中氫氣為主要組分 從半焦到焦炭 結構上比較 大分子中芳香核半徑增大 類石墨微晶排列的有序性增高。半焦向 焦炭的轉化中 在釋放大量煤氣的同時 煤焦基質結構會發生密度增加、體積縮 從而造成煤焦出現裂紋熱應力過大產生碎塊。 由於高硫焦煤是一個混合物與複合物的有機體 因此其熱解過程化學反應非 熱解機理非常複雜。其化學反應包括焦煤大分子骨架結構的裂解裂解氣 體產物的揮發 裂解固體產物的縮聚 氣體產物的分解與化合 氣體產物與固體 產物之間的二次反應 縮聚產物分解再縮聚的反應等。對於煤焦化過程中的反應 從反應類型上可分為裂解和縮聚兩大類。從熱解焦化過程中焦煤結構來看 理主要是大分子結構周圍的側鏈和有機官能團在高溫的作用下不斷的裂解生成 低分子化合物並逸出基體。大分子結構中的芳香核部分由於熱穩定 彼此之
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