晋城无烟粉煤生产型焦

摘要　对晋城无烟粉煤配以少量烟煤成型后焦化进行了实验室研究。结果表明：晋城无烟粉煤配以适量烟煤经焦化后，可以得到质量合格的焦炭。
关键词　无烟粉煤　型焦　试验研究

　　我国是世界上煤炭储量最多、煤炭品种较齐全的国家之一。但各煤种储量并不均一，尤其是炼焦所用的主焦煤、肥煤等储量较少。随着工业需求的日益增长，这种矛盾日见突出。我国有丰富的无烟煤资源，尤其是山西晋城一带的无烟煤以热稳定性好、灰熔点高著称，且储量、产量均居全国前列。但由于大多数工业用户仅需要无烟块煤，造成无烟粉煤的大量积压，这部分积压的无烟粉煤一方面造成了极大的资源浪费，另一方面又造成了严重的环境污染。为了充分利用煤炭资源、保护环境、节省宝贵的主焦煤资源，本文对利用晋城无烟粉煤生产焦炭进行了试验研究。

1　型焦试验的理论基础
1.1　煤的干馏过程。常温的煤在无氧状态下受热，温度逐渐升高，煤中的水分首先析出，其次是吸附在煤表面的气态物质产生解吸作用，接着煤发生热分解，当煤的温度达到350℃以上时，由于煤热解产物中有气态、液态及固态物质，从而形成了胶质体。由于胶质体透气性不良，阻碍气体的逸出，促使煤产生膨胀。当温度进一步升高时，胶质体开始固化并形成半焦。在半焦阶段，有大量气体生成，与此同时半焦收缩并产生裂纹。当温度上升到650℃左右时，半焦阶段结束，开始由半焦形成焦炭，一直到950～1050℃时，焦炭成熟，整个结焦过程结束。
1.2　烟煤的结焦机理。煤的主要组分是有机质。而煤的有机质是具有不规则构造的空间聚合体，它的基本结构单元是以缩合芳环为主体的带有侧链上的官能团和基的大分子。因此，烟煤结焦过程具有高分子有机化合物在高温下热分解和热缩聚的一般特性。但是，由于煤中有机质的不均匀性，它们的热稳定性也各不相同。煤中的有机质粗略地可以分为可熔组分及不可熔组分。其中可熔组分热解时有液态产物，能将热解的固态产物连接在一起而热缩聚成一体；不可熔组分热解时几乎没有液态产物，其固态产物与灰分一起作为分散相分散到可熔组分热解产生的分散介质中去。因此，在半焦以及焦炭物质内部不仅有煤热解产物之间的化学键结合，还有分散相及分散介质之间的表面作用。同时，由于炼焦煤料中各单种开始生成胶质体、胶质体固化生成半焦和半焦收缩生成焦炭等阶段的温度不同，热分解产物的质量和数量不同，以及热缩聚反应物和生成物的性质亦不相同，因此各单种煤热解时的各种变化必然相互交叉，相互影响。
1.3　型焦的结焦机理。将煤粉制成型煤再经过干馏所得的焦炭即为型焦。型焦的结焦机理与烟煤的结焦机理是相同的。晋城无烟煤有很好的热稳定性，即使在1000℃以上的高温下仍具有很高的机械强度，在干馏过程中，无烟煤仅失去少量的水分和挥发分，烟煤热解产生的胶质体将无烟煤颗粒粘结在一起，结焦过程结束后，烟煤生成的焦炭与无烟煤颗粒紧密粘结在一起，因而型焦具有一定的机械强度。

2　初步成焦试验
2.1　煤样分析（试验所用煤样的分析结果见表1）。

表1　煤质分析结果表（空气干燥基）　　（％）