關于焦炭熱性能影響因素的研究

浦紹飛

(1曲靖市質量技術監督綜合檢測中心，2云南省煤及煤化工產品質量監督檢驗中心,云南 曲靖 655000)

關于焦炭熱性能影響因素的研究

浦紹飛

(1曲靖市質量技術監督綜合檢測中心，2云南省煤及煤化工產品質量監督檢驗中心,云南 曲靖 655000)

作為高爐主要的骨架材料，焦炭的熱性能對日益強化的高爐生產起到了較大影響作用，為了提高高爐的耐熱屬性和其生產效率，必須對焦炭的熱性能進行深入研究。本文從多個角度分析了焦炭熱性能的影響因素，為相關單位進一步提高高爐的耐熱性提供一些參考依據。

焦炭；熱性能；影響因素

1 原料煤中的灰成分對焦炭熱性能的影響

對于原料煤中灰成分的有效的分析，能夠幫助相關工作人員明確焦炭熱性能與其存在的關系，進而為后續工作的開展提供了必要的數據參考。煤作為一種重要的化石燃料，其主要由無機物以及有機物組成，在高倍顯微鏡下，對煤炭的無機物組成部分進行觀察，可以發展大量的金屬以及非金屬物質，通常情況下，將煤炭中的無機物稱之為礦物質，涵蓋了煤炭中的礦物質以及無機質兩種主要成分，其中礦物質對于焦炭熱性能的影響較為顯著，其主要表現在兩個層面上，部分礦物質能夠具有良好的正催化作用，礦物質的正催化作用，增強了焦炭的熔損反應，提升了反應的質量與水平。例如金屬氧化物中的一些元素就可以有效促進焦炭化學反應的速率。正是由于煤炭在進行轉化的過程中，原料煤中的回轉化為焦炭，這種轉化導致K2O，Na2O，Fe2O3等氧化物的含量快速增加，促進了焦炭反應的活性。

煤炭中的部分礦物質則具有負催化作用或者不發生化學作用。負催化作用是指對焦炭的熔損反應起到阻礙作用的礦物質，這種礦物質的存在會有效抑制焦炭反應的活性，例如煤炭中所含有的Si以及B等元素，對二氧化碳的化學反應性有著較強的遏制作用。相關研究證明，當原料煤中灰成分不斷增加時，焦炭自身的反應性與反應效率得到有效提高，當灰成分的比例為8.5%-9.5%，焦炭的反應性最好。一些學者通過一系列實驗，對原料煤灰成分的比例對焦炭熱性能的影響進行了分析，并在此基礎上逐步構建起焦炭反應模型。另一部分專家學者則從不同的角度出發，對催化指數MCI與焦炭質量的關系進行分析，通過對相關試驗數據進行匯總與有效分析，發現在一定條件下，焦炭的熱性能的強弱直接受到MCI的控制。

2 煉焦工藝對焦炭熱性能的影響

近些年來，隨著我國煉焦技術的不斷發展與成熟，在焦炭行業逐漸形成了完善的操作體系，相關技術人員也立足于原有的技術條件，從焦爐溫度控制、熄焦方式以及搗固焦工藝優化等幾個層面入手，提升了煉焦工藝水平。對煉焦工藝與焦炭熱性能關系的分析，能夠為實現煉焦技術的升級以及焦炭熱性能的提高提供必要的參考與借鑒。從實踐情況來看，干熄焦的處理工藝，與傳統煉焦方式相比，其操作簡單、機械性較好并且耐磨性有了極為顯著地提高。由于干熄焦對于爐內溫度的控制能力較強，其能夠在保證焦炭內部物質結構的前提下，通過氧化反應以及高溫氣化反應，有效增強焦炭自身的抗氧化性能，同時也能夠對焦炭結構進行優化，形成類似于石墨的穩定結構。正是由于干熄焦工藝所具有的技術優勢，才使得其逐漸成為現階段我國焦炭行業主要的處理方式。也正是借助于煉焦技術的革新，才能夠從工藝的層面上，提升焦炭的熱性能，促進其在實踐中的有效應用。

3 焦炭自身性質對焦炭熱性能的影響

3.1 焦炭光學組織

當使用偏反光顯微鏡使用400-600倍對油浸物進行觀察，可以發現焦炭的孔壁組織，焦炭自身的反應性主要受到同性組織、絲質以及破片結構影響，并且呈現出正相關的關系，同性組織、絲質以及破片結構越多，焦炭的化學反應性越強。各種異向組織則對焦炭有著一定的阻礙與抑制作用。焦炭各光學組織的反應性按如下關系遞減：各向同性組織＞絲質組織＞破片組織＞細粒鑲嵌狀組織＞粗粒鑲嵌狀組織＞纖維狀組織，且各向同性結構與細粒鑲嵌組分之和與焦炭反應性相關良好。有學者通過研究焦炭光學組織指數OTI與CRI及CSR的關系后發現，CRI與OTI之間有較好的線性關系，且隨著OTI的增大，CRI降低。

3.2 焦炭孔結構

焦炭是多孔體材料，90%以上氣孔與外界相通，即開氣孔，其余為閉氣孔，焦炭氣孔與反應性有一定的相關性。一般情況下，焦炭與CO2反應會使焦炭氣孔率升高，孔徑變大，氣孔壁減薄，同時由于氣孔壁穿透，氣孔合并，會使小氣孔發展成大氣孔，反過來又使焦炭與CO2的接觸面積增大，進一步增大了焦炭的反應性。有學者通過40kg實驗焦爐煉焦后同樣發現，當氣孔率高、大氣孔數量多、氣孔大小不均勻及氣孔壁薄時，焦炭易被CO2侵蝕，造成熱性能指標變差。

4 結語

總之，作為高爐耐熱性能的重要影響因素之一，高爐的骨架材料——焦炭的熱性能受到了學界的關注。關于焦炭熱性能，相關單位還要積極深入研究，對焦炭熱性能的影響因素進行了解，同時通過調整原料煤的選擇標準和煉焦工藝等方式，提高焦炭的熱性能指標。

[1]劉尚超，陳鵬，項茹，薛改鳳.焦炭熱性能影響因素分析[J].煤炭科學技術，2008，05：104-108.

[2]王巖，王利斌，裴賢豐，齊煒.焦炭熱性能影響因素研究[J].潔凈煤技術，2011，05：40-43.