【摘要】：隨著高爐噴吹煤粉技術(shù)的強化和普及,焦炭的供熱、還原劑和滲碳作用可不同程度地被噴吹煤粉所替代,但支撐骨架作用卻愈加重要。因此,如何提高焦炭的強度,成為當(dāng)今煉鐵工作亟待解決的難題之一。我國新疆地區(qū)煤炭資源儲量大,煉焦煤煤種齊全,但由于成煤期集中在早、中侏羅紀(jì)時期,比內(nèi)地晚約1億年,屬于短期快速形成的煤,新疆煉焦煤煤質(zhì)與內(nèi)地?zé)捊姑河酗@著不同,新疆煉焦煤煉制的焦炭普遍表現(xiàn)出焦炭質(zhì)量差,反應(yīng)性(CRI)高、反應(yīng)后強度(CSR)低的特點。本課題首先對新疆單種煉焦煤煤質(zhì)和煉制的焦炭進行分析,結(jié)合新疆煤質(zhì)特性,利用課題組自主研發(fā)的添加劑進行基礎(chǔ)改質(zhì)試驗,成功地提高了焦炭的熱態(tài)強度。根據(jù)改質(zhì)結(jié)果對新疆煤及加入添加劑后熱解過程的化學(xué)變化進行實驗分析,以期深入了解添加劑的改質(zhì)機理,并對焦炭冷態(tài)強度進行預(yù)測。結(jié)論如下:①對新疆煉焦煤進行煤質(zhì)分析、鏡質(zhì)組隨機反射率測定、元素分析(EA)和傅里葉變換紅外光譜分析(FTIR),發(fā)現(xiàn)同種牌號的新疆煉焦煤煤化度較內(nèi)地煤低,屬于較短時間內(nèi)快速變質(zhì)而形成的煉焦煤,含氧官能團含量較多,主要以羥基形式存在,羧基幾乎沒有。說明新疆煉焦煤分子結(jié)構(gòu)中芳香核的縮合程度低,煤分子結(jié)構(gòu)中脂肪側(cè)鏈較多。②新疆煤改質(zhì)作用最明顯的是低變質(zhì)程度的氣煤,對氣煤進行熱重分析(TG),發(fā)現(xiàn)添加劑可以減緩煤在450℃低溫段的熱解速率,促進煤在750°C高溫段的縮聚程度。根據(jù)熱重分析結(jié)果,控制不同的終溫對新疆煤進行熱解,得到不同終溫下的熱解產(chǎn)物,對不同終溫下的熱解產(chǎn)物進行元素分析、傅里葉變換紅外光譜分析和高分辨率透射電鏡分析(HRTEM)。通過獲取HRTEM中的晶格條紋長度分布信息,可以得出煤熱解過程中煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化規(guī)律,450°C加劑樣的熱解產(chǎn)物在450℃低溫段的芳香環(huán)縮聚程度降低,即減緩了煤在低溫段的熱解。750°C加劑樣的熱解產(chǎn)物在750°C高溫段的芳香環(huán)縮聚程度增加,即添加劑促進了煤在高溫段的縮聚,其研究結(jié)論與熱重分析結(jié)論一致。同時可以統(tǒng)計得出新疆氣煤及不同熱解溫度段下的熱解產(chǎn)物的分子式和平均分子量。氣煤的平均分子式為C31.99H24.05N0.48S0.0805.12,則再根據(jù)元素的相對分子質(zhì)量,其平均分子量為499.13。450℃和750 °C空白樣的平均分子式則分別為C48.72H29.17N0.70S0.12O6.22和C47.95H11.67N0.73S0.10O4.06,平均分子量則分別為726.97和665.45。煤的分子式及官能團結(jié)構(gòu)和含量,將作為后續(xù)分子結(jié)構(gòu)模擬實驗研究的基礎(chǔ)。③在高分辨率透射電鏡實驗中,發(fā)現(xiàn)了煤中含有特殊的球狀結(jié)構(gòu),該特殊結(jié)構(gòu)可合理推測為富勒烯。其特殊結(jié)構(gòu)的存在也可能是導(dǎo)致新疆煤性質(zhì)特殊的原因之一。④根據(jù)焦炭冷態(tài)強度的影響因素,對新疆煤改質(zhì)煉焦后的焦炭冷態(tài)強度建立預(yù)測模型,最終的預(yù)測模型為:M25 = 94.936-0.381Vdaf+0.176G-0.367Y M10 = 18.817-0.285Vdaf-0.110G + 0.368Y
【圖文】：

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文色逐漸變淡，變藍。隨著熱解溫度的進一步升高，約在 750～1000℃，繼續(xù)有少氣體（H2）放出，芳香碳網(wǎng)不斷增大、排列致密、密度增加，半焦強烈收縮變焦炭。此過程由于大量煤氣析出使揮發(fā)分降低，形成氣孔，同時由于焦炭本身度的增加，焦炭體積收縮，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。焦炭的塊度和強度與收縮程度有關(guān)，縮越劇烈，強度越差，塊度越小。煤的熱解過程是一個連續(xù)分段的過程，煙煤的熱解過程比較典型，三個階段區(qū)分明顯，如圖 1.1 所示。低煤化度煤（如褐煤）熱解過程與煙煤大致相同，但解過程中不能形成膠質(zhì)體，僅分解產(chǎn)生氣體和部分焦油，得到粉狀的固體殘留。高煤化度煤（如無煙煤）熱解過程則更簡單，在加熱升溫過程中，既無膠質(zhì)的形成，也無焦油產(chǎn)生，僅有少量熱解氣體放出，因此無煙煤不宜采用干餾加。

2 煤粉改質(zhì)基礎(chǔ)試驗熄焦結(jié)束后，鐵罐與焦炭一同倒至晾焦臺，，人工取出鐵罐，冷卻后對焦炭進行預(yù)破碎，然后再放入轉(zhuǎn)鼓中檢測冷態(tài)強度（抗碎強度 M40、M25 和耐磨強度M10），檢測方法根據(jù) GB/T 2006-2008 測定。冷態(tài)強度檢測完后，將焦炭砸制成23~25mm 粒徑的球狀樣約 400g，在 180℃烘箱中烘干 2h，然后進行焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強度檢測。制樣過程的工具和試樣見圖 2.4，反應(yīng)性裝置示意圖見圖 2.5:
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ530.2

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 梅友;;詩記新疆煤[J];當(dāng)代礦工;1993年05期

2 鐘秀玲;秦勇;;中國新疆煤產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級[J];中亞信息;2013年06期

3 李晉;孔建新;;新疆煤產(chǎn)業(yè)開發(fā)與利用的金融支持對策研究[J];金融發(fā)展評論;2012年06期

4 李寶慶;莊新國;趙仕華;;新疆煤中鈷的分布、賦存特征及成因分析[J];巖石礦物學(xué)雜志;2014年03期

5 ;首條新疆煤東運礦用公路通車 年運量達千萬噸[J];礦山機械;2010年20期

6 ;新晉商打造新疆煤化產(chǎn)業(yè)集群[J];中小企業(yè)管理與科技(中旬刊);2010年07期

7 ;對口援建項目緊鑼密鼓 異地創(chuàng)業(yè)支撐企業(yè)調(diào)轉(zhuǎn) 新晉商打造新疆煤化產(chǎn)業(yè)集群[J];江蘇氯堿;2010年04期

8 嚴(yán)陸光;趙忠賢;吳承康;陳俊武;費維揚;周孝信;戴金星;蔡睿賢;劉嘉麒;夏訓(xùn)誠;周鳳起;陳勇;吳甲春;王俊民;高壯;呂紹勤;陳香生;胡國藝;孫予罕;胡文康;趙黛青;黃常綱;馬揚;劉峰松;申倚敏;;關(guān)于大力加強新疆煤與煤層氣開發(fā)利用的建議[J];電工電能新技術(shù);2009年03期

9 張武福;;落實框架協(xié)議 建設(shè)煤電硅園區(qū) 潞安新疆煤化工集團年產(chǎn)500萬噸砂墩子礦井項目開工奠基[J];煤;2008年07期

10 ;中國石化新疆煤制天然氣外輸管道工程(新粵浙管道)簡介[J];煤氣與熱力;2012年08期

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 金煒;新疆煤運費高過煤價[N];中華工商時報;2008年

2 記者 魏夢杰;盛運股份斥1億收購新疆煤機60%股權(quán)[N];上海證券報;2011年

3 記者 哈斯葉提·居馬;第十一屆新疆煤博會簽約56.8億元[N];新疆日報(漢);2014年

4 譚雄偉;挖掘新疆煤荒的典型意義[N];中華工商時報;2006年

5 記者 鐘秀玲　王永飛 張雷;第九屆中國新疆煤博會開幕[N];新疆日報(漢);2012年

6 本報記者 李韋 劉冰;新疆煤“僵”在哪兒?[N];中國煤炭報;2012年

7 譚雄偉;從經(jīng)濟學(xué)原理解讀新疆煤荒[N];市場報;2006年

8 梅欣;明年1680萬噸新疆煤直供甘肅[N];中國煤炭報;2008年

9 溫新旭;明年1680萬噸新疆煤直供甘肅[N];甘肅經(jīng)濟日報;2008年

10 �？浾� 儲金蓮;將中國第一技術(shù)引入新疆煤業(yè)[N];新疆日報(漢);2011年

本文編號：2639226