冶金焦气孔率及气孔结构影响因素分析

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1、攀钢技术·7·冶金焦气孔率及气孔结构影响因素分析刘爽（攀钢煤化工厂）摘要：通过对焦炭气孔率、气孔壁平均厚度和气孔平均直径等气孔结构参数的测定，分析冶金焦炭气孔率及气孔结构的影响因素，采用改变配煤比、干熄焦和捣固炼焦等工艺可以降低冶金焦炭气孔率，进而提高焦炭反应后强度。关键词：焦炭；气孔率；气孔结构-攀钢技术·7·0引言焦炭中的气孔是炼焦煤在加热至胶质状态的末期产生的，在形成半焦时定型，并在高温下保持下来。焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢体（或孔孢多孔体）。衡量孔孢结构主要用气孔率（气孔结构）来表示，焦炭气孔结构是焦炭热性能重要影响因

2、素之一，改善焦炭气孔率、气孔结构是提高焦炭反应后强度的重要措施。焦炭的气孔结构分析不仅能判别焦炭的质量，而且还能够解释煤的成焦机理，因此研究焦炭气孔率及气孔结构的影响因素，具有重要的现实意义，并指导炼焦生产。1气孔结构和气孔率焦炭多孔体由气孔、气孔壁及微裂纹组成，可用不同大小的气孔分布、气孔壁厚度、气孔比表面等参数来描述气孔结构，焦炭的气孔结构直接影响焦炭的强度、反应性等宏观性质。焦炭的气孔由煤熔融部分在结焦过程中因气体析出受阻或形成半焦后继续热解所生成的气孔及微裂隙。气孔率是指气孔体积占焦炭总体积的百分率，由于气孔有开气孔和闭气孔之分，故气孔率也分为显气孔率和总

3、气孔率。攀钢煤化工厂现在主要采用抽气法和光学显微镜法测定焦炭的气孔率和气孔结构。本次试验利用焦炭显气孔率测定装置，按照GB/T4511.1—1984抽气法测定焦炭显气孔率。2冶金焦气孔率及气孔结构影响因素分析从生产工艺看，如能合理控制结焦过程，也会对气孔率等产生较大影响。配合煤性质是影响焦炭质量的内部因素，是基础；生产工艺是影响焦炭质量的外部因素，是保证。只有合理调节内因，控制外因才可获得理想焦炭产品。从结焦机理看，在干馏过程中煤质软化→熔融→膨胀→固化→收缩→成焦这一过程是必经的。在这一过程中，只要配合煤具有良好的熔融性、粘结性，使固体物质空隙填满，固、液体物质

4、充分附着，是可以降低气孔率的。2.1不同变质程度煤冶金焦气孔率及气孔结构为了研究不同变质程度煤对冶金焦气孔率及气孔结构参数的影响，选取生产常用配前不同变质程度煤进行200kg小焦炉炼焦试验，结果分析见表1。由表1可以看出，不同变质程度煤焦炭显气孔率有明显的规律：1/3焦煤和焦瘦煤的显气孔率最大，肥煤最小，焦煤居中，随着煤质变质程度升高，焦炭显气孔率先降低后升高，Rmax在0.95%～1.0%之间，焦炭显气孔率最低。不同变质程度煤炼出的焦炭，通过德国莱卡显微镜观察其气孔结构有一定规律性变化，可将气孔结构分为2类，肥煤的焦炭多为S型气孔（见图1），生成的气孔平均直径大

5、，但气孔个数较少，气孔率和显气孔最小；1/3焦煤和瘦煤焦炭则呈A型气孔（见图2），多为煤粒之间生成的孔隙，气孔率最大，气孔平均直径也大，孔壁厚度小；焦煤焦炭呈混合态（见图3），但总体孔壁较厚，气孔率居中。-攀钢技术·7·表1小焦炉不同变质程度煤和焦炭质量分析结果煤种煤质分析焦炭质量分析Vd/%Y/mmGRmax/%煤种CRI/%CSR/%显气孔率/%隆昌28.5910800.8511/3焦煤41.342.640.0高灰华坪27.5010640.8521/3焦煤44.037.743.7永荣29.7713840.8531/3焦煤32.746.840.1低灰华坪28.9

6、310690.8581/3焦煤40.443.839.5炎光28.4516790.921肥煤33.452.239.0邦达28.9118920.936肥煤26.469.532.5红果中纸29.7016860.959肥煤32.460.832.1柏果28.1123870.961肥煤31.566.934.6平田29.2422870.968肥煤25.370.532.0火铺27.9025880.978肥煤26.270.630.8乾通富源25.3515800.996肥煤30.961.235.8低灰郊区20.0913871.284焦煤42.051.038.4高灰郊区17.66117

7、01.342焦煤48.540.739.5三联郊区16.6311721.356焦煤46.439.243.5巴焦15.489671.677焦瘦煤47.541.741.2-攀钢技术·7·图1S型气孔图2A型气孔图3混合型气孔2.2焦炭距离炭化室不同部位的影响为了研究焦炭距离炭化室不同部位对冶金焦气孔率及气孔结构参数的影响，选取了不同部位焦炭进行气孔结构分析，其结果见表2。由表2可知，炉头焦气孔率最大；两墙焦样的气孔率均低于中间焦样的气孔率，符合焦炉炭化室中焦饼气孔率自炉墙向中心增大的一般规律。炉头焦是泡焦，气孔率最大。根据焦炉层状结焦理论，垂直炭化室沿炉墙至炭化室中心的

8、不同距离，