半焦粉制钙焦球的研究

摘要

中国富煤、贫油、少气，煤炭资源丰富，尤其是低阶煤资源，在中国分布广泛、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35MPa，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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摘 要

ABSTRACT

Contents

1 文献综述

1.1 前言

1.2 我国煤炭资源及利用现状

1.3 热解半焦粉利用现状

1.4 粘合剂技术

1.5 型焦制备工艺

1.6 成型粘合设备

1.7 电石生产工艺

1. 8 本课题的研究目和意义

2 实验材料、设备及实验表征方法

2.1 实验原料及设备

2.2 实验内容及方法

3 成型工艺理论研究

3.1 接触粘合技术

3.2 半焦原料粒度级配

3.3 本章小结

4 实验结果及讨论

4.1 原料的分析

4.2 成型钙焦球的分析

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致 谢

作者简介

作者在攻读硕士学位期间所获的学术成果