淀粉改善焦炭热态性能及其机理研究.pdf

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1、第33卷第4期煤炭转化V01．33No．42010年1O月C0ALC0NVERS10N0ct．2O1O淀粉改善焦炭热态性能及其机理研究张泽志D王建设宋成盈赵建宏。’王留成。’王福安’摘要采用淀粉作为新型焦炭劣化抑制剂负载于焦炭表面以改善焦炭的热态性能，并用电子扫描电镜对焦炭结构和形貌进行表征，初步探讨了淀粉改善焦炭热态性能的机理．结果表明，喷洒淀粉溶液后焦炭热态性能指标得到明显改善；1．0淀粉溶液能使焦炭反应性CRI降低4．O8，反应后强度CSR提高3．99；焦炭表面气孔直径和深度显著减小，C0对焦炭的侵蚀劣化作用减弱，这为改善焦炭性能指标开拓了新途径．关键词焦炭，淀粉，热态性

2、能，劣化抑制剂，机理中图分类号TQ520．6鼓和干燥箱等；Quanta200电子扫描电镜，美国生产．0引言1．2实验方法随着高炉大型化及喷煤比的不断提高，冶金焦根据实验焦炭的质量按一定质量比称取劣化抑炭作为料柱骨架的作用显得尤为重要，提高焦炭质制剂淀粉，配制一定浓度的溶液，按比例均匀负载于量是当前强化高炉冶炼、降低焦比和炼铁成本的关焦炭表面．将焦炭样品置入温度为170℃～180℃键．因此，针对高炉冶炼技术的需要，通过各种途径的干燥箱中烘干2h，取出冷却至室温备用．焦炭热改善焦炭的性能指标，尤其是改善与焦炭支撑作用态性能指标的反应性指数(CRI)和反应后强度密切相关的焦炭热态性能

3、指标成为当前研究的重(CSR)指标参照GB／T4000—1996标准测定．点．[1-3]人们可通过添加劣化抑制剂来改善焦炭热性使用电子扫描电镜对抑制劣化处理前后的焦炭能，目前焦炭劣化抑制剂的研究主要是硼系物质及表面进行形貌观察分析．其复配体_4]，但其使用成本相对较高，限制工业化的推广应用．因此，研究低廉高效的新型焦炭劣化抑1．3焦炭热态性能指标的计算制剂一直是高炉冶炼科研工作的热点．淀粉是一种反应性指数改善值：ACRI=CRI一CRI可再生的水溶性天然高分子，不仅环保而且资源丰反应后强度改善值：ACSR=csR一CSR富、廉价，同时也是一种很好的炭源，可以作为优良式中：CRI

4、，CSR为负载劣化抑制剂前的焦炭反应的填充剂和包覆材料．[6-8]本实验采用淀粉作为新型性指数；CRI，CSR为负载劣化抑制剂后的焦炭反劣化抑制剂对焦炭表面进行处理，考察其对焦炭劣应后强度．化的抑制效果和对焦炭热态性能的影响，初步探讨淀粉对焦炭劣化的抑制机理，以期提出一种改善焦2结果与讨论炭热态性能的新方法．1实验部分2．1劣化抑制剂淀粉对焦炭热态性能的影响l·1材料和仪器2．1．1焦淀炭粉质负量载的方O式．5对焦称炭取热淀态粉性，能配的成影一响定浓度按淀粉，北京红星化工厂提供；焦炭，安钢集团焦的溶液．采用喷洒、浸泡、煮沸三种方式将淀粉负载化厂生产；耐高温合金钢反应器及配套设备

5、、I型转于焦炭样品表面，按第1．2节所说方法处理后进行*河南省重大公益性科研项目(081100911800)．1)博士生，郑州大学化工与能源学院}河南教育学院化学系，450001郑州；2)博士；3)博士、教授；4)教授，博士生导师，郑州大学化工学与能源学院，450001郑州收稿日期：2010—06—02；修回日期：2010—07—13第4期张泽志等淀粉改善焦炭热态性能及其机理研究41分析，测定焦炭的热态性能．结果表明，三种负载方式都能改善焦炭的热态性能指标，而浸泡方式和喷2．2劣化抑制剂淀粉对焦炭热态性能影响的机理洒方式对焦炭性质的改善效果较为明显．从工业探讨生产和实际操作考虑

6、，喷洒方式便于工业化应用．因此，选择喷洒淀粉溶液的方式改善焦炭的热态2．2．1淀粉抑制剂对焦炭微观结构的影响性质．运用扫描电镜观察劣化抑制剂负载前后焦炭的2．1．2淀粉添加量对焦炭热态性能的影响表面微观结构变化见图2．对比图2a与图2b可以看按焦炭质量的0．1，0．3，0．5，1．0及1．5称取淀粉，配成质量分数分别为1．0，2．9％，4．8，9．1％和13．0的溶液，按第1．2节方法处理焦炭样品，淀粉对焦炭热态性能CRI和CSR的影响结果见图1．图2喷洒抑制剂淀粉前后焦炭的微观结构Fig．2Microstructureofcokesamplebeforeandafterspr

7、ayingstarcha——Cokeblanksample：b——C0kesampleaftersprayingstarch出，在放大倍数(×500)相同的条件下，未负载淀粉抑制剂的焦炭样品气孑L孔隙大而清晰可见，孔内壁圆滑，轮廓分明，属于开气孔．而负载淀粉抑制剂的焦炭，表面有一层膜覆盖及填塞气孔，使气孑L模糊而浅，孔隙小少且不规则，呈现封闭状，这种封闭结构大大减少了CO与焦炭活性点的反应接触面积，使焦炭具有一定的抵抗劣化反应的能力，表现出淀粉抑制剂对焦炭的劣化反应具有抑制和钝化作用．图1淀