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半焦粉制钙焦球的研究

【摘要】:我国富煤、贫油、少气,煤炭资源丰富,尤其是低阶煤资源,在我国分布广泛、储量很大。低阶煤快速热解提质工艺反应温度低、工艺简单,副产物少、投资低、收益最大,对环境危害小。但粉煤快速热解提质工艺产生的均为粉焦,其高效高值化利用成为制约该工艺的瓶颈。快速热解半焦是一种新型碳素材料,固定碳高、电阻率高、含灰分低、硫和磷含量低、价格低廉,正逐步被推广应用于电石、铁合金等产品的生产,以替代价格昂贵的冶金焦。半焦粉制钙焦球的生产工艺,将半焦成型和电石反应工艺相结合,解决了生石灰粉和快速热解产生焦粉的利用难题。反应型焦的电阻大,原料半焦跟氧化钙充分接触,传质效果好,加快反应速度、降低生产能耗和成本,提高了电石炉的处理能力,具有很大的应用前景。本文阐述了以半焦粉为原料,将磨细的氧化钙和半焦粉按5:3的比例混合,添加2~14%的粘结剂,在一定压力下进行冷压成型,得到冷压型焦,再经过炭化处理(850℃下恒温30分钟)得到炭化型焦,并对炭化升温速率和成型后钙焦球的性能进行了测试。成型实验结果表明,钙焦球成型的最佳压力是35 MPa,效果最好的粘结剂是富芳粘结剂3,综合经济考虑最佳的粘结剂用量为6%;研究了原料级配对钙焦球性能的影响,表明半焦原料的粒度级配影响钙焦球的强度性能、密度、电阻率、孔隙结构等。随着大颗粒(40目)半焦比例的增大,钙焦球的密度和抗压强度均呈先增大后减小的趋势,该比例占到75%~85%时钙焦球的密度较大,抗压强度也较高;随着原料中小粒度半焦(160目)比例的增多,钙焦球的电阻率呈增大的趋势,钙焦球的电阻率是原料半焦电阻率的上百倍,电阻率的增大对于电石反应而言,能大大节约用电量,减少能耗;炭化升温速率影响钙焦球的抗压性能,适当的降低升温速率能更好的发挥富芳粘结剂的粘结作用,从而增大炭化钙焦球的抗压性能;对钙焦球的孔结构进行了表征,根据BET的测试结果看出,钙焦球总孔容积较小,主要是以介孔容积的形式存在,微孔容积很小,炭化后总孔容积增大几十倍;型焦显微结构分析表明,磨细的氧化钙和粘结剂填充在颗粒较大的半焦颗粒间,大小颗粒的物料分布比较均匀,无明显的孔结构,经过炭化处理后,粘结剂炭化后填充钙焦球内部的孔隙,形成碳骨架结构,大颗粒物料间会出现空隙以及分布不均的现象,甚至看到细微的网状结构。

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