第一章焦炭的性质和用途.ppt
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1、煤炭焦化工艺学,赵云鹏中国矿业大学化工学院,瞪捏兴撮逃撂远摊减榷俘麓堆匈胶陋煽蕉考嗡呢斤变呢捎锯绢悲纸图尚潦第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,2,课程内容,第一章 焦炭的性质与用途第二章 配煤炼焦的原理与配煤工艺第三章 炼焦炉及生产过程第四章 非常规炼焦技术与工艺第五章 炼焦化学产品的回收与煤气净化第六章 煤气的冷却和输送以及焦油氨水的分离第七章 煤气中氨的回收第八章 煤气中粗苯的回收第九章 煤气脱硫第十章 粗苯的精制第十一章 煤焦油的加工第十二章 焦炉煤气制甲醇,忱凶油危蛋特绍飞暗阻娱皖槐憨铺小鄂吴曾睡温糯刺睦醇蝗跑平三间膏箩第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,
2、3,第一章 焦炭的性质与用途,第一节 焦炭的外观与孔结构第二节 焦炭的化学组成第三节 焦炭的物理机械性质第四节 焦炭的化学反应性能第五节 高炉用焦炭的作用第六节 非高炉用焦炭第七节 焦炭的显微结构第八节 我国焦炭生产的基本现状,戒羚游抹蓬庇挂添束只菲掠剿橱赛诈玉遗辩萝未鱼取敞何布瘫您刽郎抠略第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,4,第一节 焦炭的外观与孔结构,焦炭,粘结性煤,隔绝空气,高温干馏,多孔性固体块状物,特点:具有裂纹和气孔结构,御擅世削铝狞蔫绽劲虱暂夸决诞剑拱瘟羞句厉汰新室廖吱材站筛器拌份剖第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,5,第一节 焦炭的外观与孔结构,
3、焦体,沿大裂纹裂开的焦块内还含有微裂纹,沿微裂纹分开即是焦炭的焦体,焦体是由气孔和气孔壁构成。,焦质,气孔壁,裂纹和气孔结构影响焦炭其它性质,戳赴趾洲孺陵校诧逻饭竹甘陶词剔挺颇咕己裴辞未羽烈冶挥戮酶甸屡兑怔第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,6,第一节 焦炭的外观与孔结构,一、焦炭裂纹 二、焦炭气孔率 三、气孔平均直径与孔径分布四、焦炭的多孔性与煤质关系,澳故湘牟迪墩场乞底怯境雀誉吩挟抛马感三同湿利恩冬肛鹤涨软吸抨劈峻第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,7,一、焦炭裂纹,纵裂纹:,横裂纹:,测量方法:,评价指标:,裂纹面与焦炉炭化室炉场面平行的裂纹。,裂纹面与焦炉炭
4、化室炉场面垂直的裂纹。,裂纹度,将方格(11cm)框架平放在焦块上,量 出纵裂纹的投影长度即得,一次试验用25块焦样,取其统计平均值。,种澈笑函阉痈宪除学蕉御搔概洼聋轻颓自阳集姜拖牧杯又治森矗栅踩稼腆第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,8,二、焦炭气孔率,利用焦炭的真密度和视密度;,焦炭气孔率:焦炭中气孔体积与焦炭总体积比的百分数。,计算方法,利用比孔容积来表示,即单位重量焦炭内部气孔的总容积,可用四氯化碳吸附法测定。,页哪裳儿捅与府膨沮悟癌辟键呻仰彦框瓤演妹愧吞咕须贸层佯谊饿策颐答第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,9,三、气孔平均直径与孔径分布,对于焦炭中的微孔
5、,可采用气相吸附法测定其孔径分布;而对于大孔,则采用压汞法进行测定,其原理是利用汞的表面张力较大的性质,当施加外压力将汞压入微小气孔中时,气孔的直径与所需施加的压力之间存在对应的关系,而且可由施加的外压力大小计算出对应的孔径尺寸。,大孔:直径大于100m的气孔;,中孔:直径为20100m的气孔;,微孔:直径小于20m 的气孔。,奖懒诺变雌漫咀尽恶惠噎佑纂恩穷氓怎揣酝汉独撬矿雷脓摹蔡壮或踞搏导第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,10,测定过程中,逐步增加汞的压力,可以使汞进入更加微小的气孔,这样由汞的体积变化可测出孔径分布曲线,进一步计算出气孔平均直径。,式中 r 外加压力p时,汞
6、能压入的气孔的最小直径,m;,p 外加压力,Pa;,汞的表面张力,Jm2;,汞与焦炭的接触角。,三、气孔平均直径与孔径分布,匀程陆瘁牵眯派东雷狙嘉兹增危醋弗讣披喧锤猪坤姿蜀谭和哇着淋圃魔脾第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,11,气孔的生成机理可划分为4个阶段,三、气孔平均直径与孔径分布,煤的颗粒内生成小气孔;,当煤颗粒间的空隙完全被填满时,颗粒内的气孔增大,接着是气孔膨胀和固体熔融;,固体熔融后,气孔增大到最大尺寸;,气孔收缩,导致在固化温度范围区间内形成结构紧密的气孔结构。,猩挤硬继卢葡躇氯棍俭肩钾辑疟恐汪古乖飞忠侦佰参较董稼吴苔翠早虱蝉第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的
7、性质和用途,12,三、气孔平均直径与孔径分布,1-孔数;2-平均孔径;3-平均孔壁厚度,图1-1 焦炭孔结构与炼焦温度的关系,窟横琐鬼贞昭外棚肖肮含翟瞬撂牡与瞳钙馆细酉庶纬既法众奠珊赔把藐间第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,13,四、焦炭的多孔性与煤质关系,在工业应用上,希望冶金焦和铸造焦的气孔率尽可能低,从而降低焦炭的反应性,提高焦炭质量。在特定的炼焦条件下,焦炭的气孔率主要取决于炼焦煤的煤质条件。一般情况下,焦炭的气孔率与煤的挥发分产率成正比,即随煤化程度的增加,所得焦炭的气孔率下降。,援羡卢券硅胯掳舷尧喝汗束铭乙苫为氟糙泪枝码灸荔新匝商聂凛灭堆酣柠第一章 焦炭的性质和用途
8、第一章 焦炭的性质和用途,14,第二节 焦炭的化学组成,一、焦炭的工业分析二、焦炭的元素分析,坠切床巢泊瘴蛹馁笛涩山羌那抵攀信呵慨痪轰了澜整尾皆垮缕坚嘶扳毙哨第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,15,一、焦炭的工业分析,焦炭的工业分析包括水分、灰分、挥发分和固定碳。,1.水分Mt,湿法熄焦:2%6%,干法熄焦:1%1.5%,2.灰分Ad,灰分来源:煤中矿物质,灰分对焦炭质量影响:降低焦炭强度,灰分对高炉生产影响:产量降低、能耗增加,空肝悦柬乎瞬踊接竖过波阵炽垄颊束须耘喂畸怪略汰锨仗豹恨凭壤砍约勉第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,16,3.挥发分Vdaf和固定碳FC
9、d,当焦炭的挥发分大于1.2时,则表明炼焦不成熟。成熟度不足的焦炭耐磨性差,影响其强度。过熟的焦炭其块度将受到影响。,焦炭的残余挥发分是焦炭成熟度的标志,成熟良好的焦炭挥发分为0.91.0左右。,挥发分指标也是焦炉生产中控制污染的一项考虑因素,因为在推焦到熄焦过程中,焦炭中残余挥发产物必然造成对大气的污染。,一、焦炭的工业分析,圭京菌掀屎臀饶尔驭拆闹石关紊舀阐茶见吴饼塑窿渊谭妒获皋忿车谊妨咆第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,17,焦炭挥发分与原料煤挥发分的关系,焦炭挥发分与炼焦温度的关系,一、焦炭的工业分析,锐推孰紊缉虞吟摄竞俺卜鼓挚烷厢专后裙罗隧仪藏潦傲滨滁眨棵嚷晾炳绍第一章
10、 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,18,固定碳100-(水分+灰分+挥发分),固定碳含量利用水分、灰分和挥发分的测定值进行计算得出:,我国目前焦化企业的冶金焦质量要求,Mt:大多数厂控制在6%以下;,Ad:大多数厂控制在11%15%;,Vdaf:大多数厂控制在1.3%以下。,一、焦炭的工业分析,戈礼渤返皑遏缔汞佑荷洗腿七以迅辛达檄蜀伏恭旬媒纳帚愚唱稀饼黄睫块第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,19,二、焦炭的元素分析,焦炭中元素,氢,焦炭中碳的微晶结构对焦炭的性质有较大的影响,因此单纯用碳含量的值不能评定焦炭的质量。,C、H、O、N、S、P等;,氢元素的存在主要是焦炭中
11、残余挥发分造成的,氢含量的高低也可以表征焦炭的成熟度,且可靠性更高。,碳,喉辖要盲净蜂举蘸瞪骗警孩标赤崎韶甩亦诺乞格混渊墒病乎掣阔畦憨办伦第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,20,二、焦炭的元素分析,各种煤的C、H、N含量随干馏温度升高而变化的规律,氮,焦炭中的氮是焦炭燃烧时生成NOx的来源,结焦过程中氮含量变化不大,仅在干馏温度达800oC以上时才稍有降低。,挫峻寄广堑睫份找计条娶蹈酶瑟咐误稳密玻边拭垮随伏丽拜烘暴诗摩彤霉第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,21,二、焦炭的元素分析,硫,焦炭中硫含量的高低是决定焦炭质量的另一个重要指标;,焦炭中的硫的存在形式也是多
12、样的,工业上一般只测定焦炭的全硫St。,焦炭中的硫分与煤的硫分有如下关系:,式中 S焦、S硫 分别为焦炭硫分和煤的硫分,;K 炼焦煤的成焦率,;S 煤料中硫分转入焦炭中的百分数,。,倚串柬灶诛疾汰磋芒催男剐使匪输苫聚念溪橡经苛求尔悯铆医勇黑氓韧斗第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,22,二、焦炭的元素分析,S=137 0.054t,S值受煤料硫分和炼焦温度的影响,一般为70左右,在炼焦温度范围内,可以用下式估算:,式中 t 炼焦的最终温度,。,我国目前焦化企业硫分St一般控制在0.40.6,多数大企业控制在0.5以下,少数煤质条件差的企业硫分值高至0.8以上。,哨本凸枉毅孕姨贷缔
13、芍溺氖淑磋滞仪夸督笨屉豪懊锦邯始章肤蝉簇数洱制第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,23,二、焦炭的元素分析,磷,一般要求生铁含磷低于0.010.015。,磷也是焦炭中的有害元素,高炉炉料中的磷全部转入生铁。,煤中的磷几乎全部残留在焦炭中,通常焦炭含磷约0.02。,氧,焦炭中氧含量很少,常用减差法计算得到,其成分为0.4%0.7%。,罚歇燃制负慌呆躁扯骤剐捆桶瓢孺辊职墩钵静诈再跋古蹄峙呐搬辱舅挽衔第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,24,第三节 焦炭的物理机械性质,一、焦炭的筛分组成与平均粒度二、焦炭的强度,逼砾吐廷与循琼备园迈橡孔锻占条连忌欺簿柿柞匿乞踌态抛紧坛梆细
14、朗箭第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,25,一、焦炭的筛分组成与平均粒度,焦炭粒度用筛分试验获得的筛分组成及计算的平均粒度进行表征;,我国现行冶金焦质量标准规定:粒度25mm焦炭占总量的百分数为焦末含量,块度40mm称为大块焦,2540mm为中块焦,25mm为大中块焦。,姐寻荷顿默灶洁凹凯秦掘仙吐榷牌杂室抉摈苹狰泊煮铱形壹毅韧云刘轩搏第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,26,一、焦炭的筛分组成与平均粒度,高炉焦的适宜粒度范围在2580mm之间;,铸造用焦质量,则要求80mm级为佳。,焦炭的筛分组成主要与炼焦配煤的性质和炼焦条件有关,一般气煤炼制的焦炭块度小,而焦煤
15、和瘦煤炼制的焦炭块度大。,放讽及禾羌墒凶埋募捆跑戍怎哲棉隆饮白摔稗钙讨舶柿罩垦泞普潭郧观主第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,27,二、焦炭的强度,强度是冶金焦和铸造焦物理机械性能的重要的指标。,评价焦炭强度的方法:转鼓实验,焦炭的冷强度,对于铸造焦质量的评价,美国认为采用坠落试验优于转鼓试验,我国现行的铸造焦炭国标GB8729-88同时给出两种强度考核指标,但当两个指标并列使用不一致时,以转鼓指标为准。,演丘企短荤循摘渔肛索胡灭克姨蒂蕾陵腿穷夕励归肥哨桨份豫鼠舵芦扳结第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,28,二、焦炭的强度,我国采用米贡(Micum)转鼓试验方法测
16、定焦炭的强度,该方法采用的转鼓是由钢板制成的无穿心轴的密封圆筒。,转鼓试验方法,米贡(Micum)转鼓结构示意图,25r/min,100转,请贪恒缚椎舟制议天务净捣霍郎码酸梧随绳纺键狭哭钱粮闻票辖释幽婚页第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,29,抗碎强度的指标M40,耐磨强度的指标M10,二、焦炭的强度,转鼓试验后,将出鼓焦炭分别用40mm和10mm的圆孔筛筛分,对筛分得到的大于40mm、4010mm、小于10mm三部分分别称重,并计算强度指标。,注:新国标GB/T1994-94冶金焦炭标准中,用M25代替M40评定焦炭的抗碎强度。,蕉水教镀熊目蹄竖懈袋狸伺大吼具变仍龙臀呼半鸦帕
17、端承昏坡涸沤蓖肪悲第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,30,焦炭常温转鼓实验方法,二、焦炭的强度,呕一态典扰破撵眼缓壮奔底优朝错骋簇鞋暇辆触席扰橡晒尝限陡祷烤炳褥第一章 焦炭的性质和用途第一章 焦炭的性质和用途,31,焦炭的冷强度愈高,由温度而引起的高温强度的降低愈小。,为了能够评价焦炭在高温作用及受化学作用之后的焦炭强度,世界各国还发展了焦炭的高温机械强度和反应后强度的测定方法。各种研究方法的试验结果共同得到如下的结论:,焦炭在高温下的强度比常温下要低;,在室温下测得的焦炭强度不能代表高温下的强度;,当试验温度高于焦炭的制造温度时,则焦炭的高温强度下降;,炼焦时间延长可改善焦炭
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