根据烟煤的结焦机理,热压型焦最主要的特点是根据需要,分别控制结焦的各个阶段。
由结焦机理已知,把煤快速加热到塑性状态,使其中部分液态产物来不及热分解和热缩聚,从而增加了胶质体的停留时间及温度范围,改善了胶质体的流动性和热稳定性,使单位时间内气体析出量增加,增大了膨胀压力,由此改善了其中变形粒子的接触而提高了煤的粘结性。快速加热可用气体或固体载热体,使单种煤或配合煤在几秒钟的时问内加热到塑性温度(一般为430~500℃)。由于加热速度极快,煤尚未充分分解和软化,因此呈散粒状。塑性温度一般随煤的变质程度加深而提高。
加热到塑性温度的煤粒,进一步热分解和热缩骤,使煤粒软化,并因气体产物的生成,煤粒膨胀。为了使热解挥发产物进一步析出,以防热压后型球膨胀或炭化时型焦开裂,应在塑性温度下,隔热维温约2~4min。因为型球和型焦的结构与煤粒在成型时的软化程度和型球的进一步膨胀有关,软化煤粒在成型时要继续析出气体。胶质体因透气性差而产生膨胀压力,该压力若小于成型压力,则型球致密,否则型球会膨胀而使密度降低。因此,型球的密度不仅取决于所施外力,而且也取决于气体析出的速度和胶质体的透气性,这因煤的性质及温度条件而异。对于胶质体多,热稳定性和不透气性高的煤,塑性温度应高一些,维温时间应适当增加,对于粘结性较差的煤,为避免过度热解使胶质体中液态产物过于分解析出降低粘结性,则塑性温度应低一些,维温时间适当缩短。
总之,塑性温度和维温时间的选择,既要使单种:煤或配合煤很好粘结,又不使型球发生膨胀,由煤的粘结性和膨胀性来决定。维温分解可在维温筒或混料同时进行,但最好要有控制维温时间的措施。
经过维温分解处于胶质状态的煤料中,除了可熔物质外,还存在不熔物质和惰性粒子。为了使其均匀分都于熔融物质中,煤料可在螺旋挤压机中进一步受到粉碎、挤压和搅拌,利于型球的结构均一和强度提高,挤压成的煤带再进。一步难制成型球,使煤粒中间隙减小,增加胶质体不透气性,有利于活性化学键的相互作用,提离粘结性。成型时煤料的密度能进一步增加,试验表明,压力增加时,型球的密度显著增加,但压力增至某一极限值时,型球的密度变化不大。这时由于煤粒极度靠近,析出气体的自由空间过小,增加了析出气体的阻力,会引起型球变形;当成型压力解除后,由于型球的透气性很差,分解气体不能很快析出,而使型球产生膨胀,破坏其致密性。因此成型压力的选择要适当,用粘性好,胶质体透气性差的煤制取型球时,所采用的成型压力应小些;反之,则应大一些。
热压所得型球,最后在热压温度下,在隔热和隔绝空气的条件下需热焖一定时间,其目的是:
压型时有助于活性化学键的接触和反应,但由于压型时问短,作用不完全,同时焦油等挥发物也不能完全分解,因此这些挥发物分解过程中产生的新的化学键也不能充分发挥作用。如果型煤立即冷却,上述活性化学键因温度降低而失去相互作用的能力。
热压型煤中由于不同组分有不同的热膨胀性,若急剧冷却时,结构致密的型煤表面与其内部会出现温度差,而且型煤尺寸愈大,这种温度差也愈大,从而产生不同的收缩应力,容易降低型煤的强度。
热压型煤中,由于热分解和热缩聚时间不足,还存在相当部分的胶质体,热焖可以给胶质体转为固态提供时间。完全处于固态的并具有相当大导热系数的型煤,在进一步炭化时,也不大容易产生过大的收缩应力。
热压型煤经过热焖后仍属半焦结构,为了提高强度,需进一步炭化制成型焦。如同常规配煤炼焦,由型煤炭化制成的型焦过程,是半焦的有机质进一步热分解、热缩聚,焦质进一步收缩、紧密,并有可能产生裂纹的过程。决定型焦产生裂纹的主要因素是炭化速发和型煤尺寸,气体的析出是型焦产生裂纹的主要因素。如果型煤未经热焖或挥发分较高,在炭化时,型煤表面首先生成焦皮样物质而收缩,型煤内部的胶质体则因分解析出气体丽膨胀,产生较大的内应力,当它超过焦壳的强度时,使焦壳破坏生成裂纹。炭化速度愈快,这种内应力也愈大。因此热压型煤的挥发分愈高,炭化速度应愈低。但在一般情况下,热压型煤炭化时,气体是比较容易析出的。因为固化半焦的透气性比胶质体类大得多,如果在热压后气体能从型煤中很好地析出,而不使其膨胀,则相对较少的气体从透气性较好的半焦中析出就更容易,故热压型煤允许采用具有较高炭化速度的内热式焙烧炉进行炭化。此外,型煤在炭化过程中,表面和中心存在着温差,型煤尺寸愈大,温差也愈大,总收缩量也愈大,故收缩应力增加,因此认为炭化速度应随型煤尺寸的增加而降低。
综上所述;热压焦工艺的特点,在于能根据不同的煤质及其它条件,分别控制结焦过程的各个阶段,从范围广泛的煤种制取符合质量要求的型焦。 2100433B