焦炭的光学组分

光学结构单元之间的结合面是 CO侵蚀的薄弱环节，结合面的状态如何，影响侵蚀后的强度。因此研究了焦炭的粒焦反应性与光学显微组织和气孔结构参数间关系。焦炭的光学组分根据中间相理论，煤在成焦过程中大部分软化熔融先形成各向同性的液体，随着热解缩聚的进行又形成中间相小球体，小球体不断发展融并形成中间相体，中间相体进一步长大、缩聚固化形成各种类型的光学组织。 36 页 16:37:11万方数据东北大学学报图2 单种煤焦炭的粒焦反应性与光学显微组分的关系a—粒焦反应性与光学指数关系 b—粒焦反应性与部分光学显微组分关系。化学缩聚活性好坏取决于煤的变质程度和煤岩组成。 2 单种煤焦炭试样为7kg试验焦炉焦炭。

根据长期的生产实践，要保证较好的冷态强度，1930 和2130 煤的用量需要达到50%以上，由此形成的焦炭光学组织明显以1930 和2130 的流动型为主要特征，并随其配用量的增长而增长。从试样看试样粒度从几毫米到几十毫米试样质量从几克到几十克甚达几十千克从反应温度看有在升温状态下测定焦炭反应性有在恒定温度下测定焦炭反应性从反应气体看有用单组份气体CO2也有用混合气体如CO2-CO-H2O-N2。3 工业焦炭的试验结果与分析 前文已研究分析了单种煤焦炭的粒焦反应性但工业上大量使用的是配合煤焦炭因此研究了配合煤焦炭的粒焦反应性。焦炭的光学组分 因此，为改善焦炭质量，如何通过调整八钢的炼焦配煤结构来调整焦炭的光学组织，增加哪种光学组织的含量？尚需做进一步研究。 2.2 焦炭的粒焦反应性与其它质量指标间关系 焦炭与CO2反应属于气固相反应在试验条件一定时反应结果主要受气固相接触面积和反应过程的活化能影响而接触面积可用焦炭的气孔结构参数表征活化能则主要决定于焦炭的碳结构与焦炭的气孔壁光学显微组织有关。焦炭粒焦反应性测定方法流程图如图1。

英国学者Marsh H 认为：流动型的显微强度对焦炭早期因CO反应而失重十分灵敏。当仅把反应性与粘结指数间相关时无显著关系但当同时考虑煤变质程度和粘结性时线性关系非常显著说明煤变质程度和粘结性是决定焦炭反应性的主要因素。焦炭的光学组分 为此笔者在实验室内研究了焦炭的粒焦反应性。 反应后强度测定是用反应后大于1mm的焦样放入内径25.4mm长305mm不锈钢转鼓内同时装入8个直径12mm钢球以25±0.5r/min速度转16min400r以转鼓后大于1mm焦炭质量百分数作为反应后强度指标PSR。煤中的惰性组分、矿物质对中间相的发展起阻碍作用，只有化学缩聚活性适中的煤才容易形成中间相。失重1%，显微强度明显下降。

4 粒焦反应性制样、测定方法等均较块焦反应性简单作为焦炭质量评价和控制指标易于为生产单位接受杨俊和男39副教授博士研究生 杜鹤桂男72教授博士生导师钱湛芬女65教授. 国家“八五”科技攻关项目编号.作者单位 杨俊和 杜鹤桂 东北大学材料与冶金学院沈阳 110006 钱湛芬 崔 平 华东冶金学院马鞍山 243002参考文献 1 付永宁。各光学组织的反应性顺序依次为：PZ＞LD＞TX,CL,S+P＞XL。北京冶金工业出版社1995.1379 2 冯安祖。工业焦炭主要取自各钢铁公司的高炉入炉焦和铸造焦。八钢焦炭的光学组织特征及其成因分析 - 豆丁网#根据单种煤的性质、产量，综合价格、配煤成本等因素，八钢形成了以艾维尔沟1930 和2130 煤为基础煤种的配煤结构，配合使用阜康气煤、宁夏大武口煤和不超过10%的拜城煤，达到了国标二级冶金焦的强度。焦炭的光学组分2 单种煤焦炭试验结果与分析 2.1 粒焦反应性与块焦反应性关系 单种煤焦炭的粒焦反应性和块焦反应性测定结果如表2。

因此可以认为虽然焦炭与CO2反应属气固相反应但在所研究的条件下反应过程中气孔扩散较快化学反应速度控制起相当大的作用气孔结构对反应性的影响相对较小。对于焦炭光学显微组分中细粒镶嵌到不完全纤维部分由于它们的碳结构单元堆砌既有一定的有序性又相互嵌入与咬合CO2与它们反应时仅能在表面形成疵点而难以形成裂纹并扩展成空洞和疵点因此焦炭中这些组分越多反应后强度越高。焦炭的光学组分变质程度较低的煤炼焦过程中主要形成焦炭的各向同性和细粒镶嵌组织反应性高而变质程度高的煤炼焦时能形成各向异性程度高的光学显微组织从而其反应性低。煤岩显微组分与焦炭光学组织结构及焦炭质量关系的研究--《武汉科技大学学报(自然科学版)》1993年02期#周学鹰;杜功柳;刘智平;戴中蜀;吴芸芸;;[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年。八钢技术人员经坩埚炼焦试验测得1930、2130 焦炭的CRI 分别为72.8%和73.4%，而五宫焦和大武口焦 CRI 则为 43.4%和 17.4%。 1 粒焦反应性与光学组织间关系 图2是单种煤焦炭的PRIPSR与焦炭光学显微组分间关系。

北京冶金工业出版社1992.134收到. 66 页 16:37:11万方数据。焦炭的光学组分 2 焦炭粒焦反应性主要受焦炭的气孔壁光学显微结构影响气孔结构也起作用。结果表明它们之间有良好的相关关系并且还研究了单种煤焦炭粒焦反应性与煤质、焦炭光学组织、焦炭气孔结构参数等指标间的关系说明粒焦反应性对煤种区分能力较好。 称取20g粒度为36mm干燥后的焦样装入内径20mm长300mm反应管内以2025℃/min速度升温400℃通入N2保护继续升温1100℃切换成CO2反应气体流量为0.5l/min反应时间为120min反应后降温过程中通N2保护冷却室温以反应前后焦样失质量百分率作为粒焦反应性指标PRI平均试验结果误差小于2.5。同理，阜康煤尽管其粘结性好，但变质程度低，化学缩聚活性太强，形成中间相小球体的尺寸小，因而以细粒镶嵌和各向同性组织为主，光学组织指数；宁夏大武口煤为复杂混煤，变质程度区间大，镜质组含量低，导致其形成的中间相体量少且中间相小球体尺寸一般，因而以粗粒镶嵌和类丝＋破片为主，光学组织指数居中；拜城煤的变质程度高，镜质组含量低，也导致其形成的中间相量少，因而以粗粒镶嵌、类丝＋破片、流动状为主。镶嵌结构则不是这样，只是失重到一定程度才开始解体。

焦炭的光学组分 我国国标GB4000839规定了测定焦炭块焦反应性的方法多年来的实践表明该方法存在着制样困难、仪器设备投资大易损部件及反应介质消耗大且成本高、实验周期长等缺点因此虽然该标准颁布十多年来除少数大型钢铁企业采用外推广相当困难。这充分说明，焦炭的光学组织与CO的反应存在着选择性。1 试验方法与试样 1.1 试验方法 1 粒焦反应性与反应后强度 先从一定量块焦中缩分出约2kg焦炭用颚式破碎机逐级破碎6mm用直径36mm圆孔筛 16 页 16:37:11万方数据东北大学学报筛分出36mm焦炭置于干燥箱内在150160℃条件下干燥2h即得粒焦反应性试样。表3 单种煤焦炭粒焦和块焦反应性关系指标回归方程RSd PRIPSRPSR45.69-0.64PRI0.89125.50CRICSRCSR72.190.92CRI0.83307.01PRICRICRI16.830.63PRI0.92694.31PRICSRCSR63.690.71PRI0.94544.13PSRCRICRI57.990.65PSR0.68438.37PSRCSRCSR15.140.92PSR0.88525.89 显然粒焦反应性测定与块焦反应性测定方法所得指标有良好的线性相关关系说明两种方法测定的焦炭性能本质是相同的一定程度上可以相互替代使用。 表5 单种煤焦炭粒焦反应性与煤质关系指 标回 归 方 程RSd PRIVdafPRI-42.562.69Vdaf0.87718.06PRI0maxPRI123.5474.230max-0.88097.94PRIGPRI117.230.81G-0.617313.20PRIVdafGPRI5.990.43G2.29Vdaf0.91775.21PRI0maxGPRI145.20.39G63.710max0.94733.18 由上分析结果可知焦炭粒焦反应性与煤变质程度间存在良好的相关关系且用0max表达变质程度关系更好说明粒焦反应性指标对不同性质煤有很好的区分能力。 不同方法所用的气体量、反应时间等也可能不同所用的评价指标可以是反应速率、CO2转化率、试样质量损失率等2。