文档介绍：利用焦化厂焦油渣配煤炼焦的工艺研究
卜二军1,黄世平2,余诚桓2,王晓晖1
(,河北邯郸 056015;,河北邯郸 056015)
摘要:根据邯钢目前焦油渣的产量、处理方式以及废渣特性,在小焦炉进行了配煤炼焦试验。试验结果表明:添加适当比例的焦油渣对炼出的焦炭质量影响不大,配煤炼焦是可行的,添加1%焦油渣效果最好,可以合理有效地解决焦油渣造成的环境污染问题,同时还能创造一定的经济效益。
关键词:焦油渣;配煤;炼焦;工艺;研究
1 前言
钢铁厂中的焦化车间每年产生大量的焦油渣,全国每年的产量有20万t左右[1]。焦油渣是焦化生产过程中产生的一种粘稠状工业固体废弃物,含有苯类、酚类、萘类等多种有毒成分,对人和动物有致癌作用。主要来源于机械化氨水澄清槽、超级离心机以及澄清槽等,其主要成分有煤粉、焦粉和重质焦油等物质。在炼焦生产过程中,从焦炉逸出的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形成煤焦油,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,这些团块就是焦油渣。焦油渣属于危险废弃物[2],直接外排不但会直接影响片区大气环境质量,而且会通过地表,渗入地下,污染地下水源,危害人们的身心健康。
邯钢老区、西区焦化厂焦油渣年产出总量大约为2500t,直接低价外卖,买入的小化工厂再通过甩焦油的方式提炼出来焦油外卖,剩余的残渣制作加工成煤球供人取暖用,焦油渣没有得到很好的利用。
2012年5~6月,技术中心与焦化厂联合开展焦油渣配煤炼焦40kg小焦炉试验研究,结合本厂实际情况设计并进行了5组10次小焦炉试验,焦油渣按不同比例添加到配合煤,掺入比例分别为0%、1%、3%、5%和7%,每个配比做2次平行试验,并与空白试验的焦炭质量进行比较。
2 焦油渣作用机理
焦油渣是粘稠状废渣,配有焦油渣的焦炭质量优于单种煤的焦炭,这与煤料中有焦油和沥青等粘结剂的存在是分不开的,可吸附在煤粒表面。煤粒与粘结剂之间的界面发生互溶,粘结剂与煤粒间的界面消失,形成化学键,相互连结。化学键连结对抵抗应力集中,防止裂缝扩展,抗御破坏性环境的侵蚀,作用较突出[3]。
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,抵消了瘦煤黏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,所以在配合煤炼焦过程中,其中的瘦煤、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[4,5]。可见,在配煤炼焦时,适量添加焦油渣是可行的。
3 碳管炉试验研究
利用实验室碳管炉开展了大量试验,在1050℃氮气保护的条件下进行了(10min、1h、4h、6h)不同恒温时间、(10%焦油渣、配合煤)不同物料的20多次试验研究,并分别进行了抗压强度测试。
在相同条件下,试验