為了適應市場需求, 近年來焦化廠的生產規模不斷擴大, 隨之而來焦化廠儲煤量也逐漸增加。露天存放的煤受到空氣氧化會引起煤工藝性質的改變, 因此研究煤的相對氧化度對煉焦煤的工藝性質的影響意義重大。目前表征煤氧化度的主要方法有:煤的燃點、再生腐植酸含量、水煤漿p H值和顯微鏡下數點法測定風化部分的比例。然而上述方法僅能定性的表征煤的氧化度, 但不同程度的氧化對于煤的結構影響, 粘結性、結焦性的影響到底多大不能體現。本實驗是在室內模擬自然氧化, 以氧化時間作為氧化度定量的指標, 按照GB/T19224-2003分析方法測定其氧化度, 并探索氧化度對煉焦煤工藝性質的影響。
1 實驗部分
1.1 實驗儀器
1.1.1恒溫水浴箱;
1.1.2溫度計:溫度范圍0℃—100℃ ;
1.1.3反應瓶:1000ml
1.1.4攪拌裝置;
1.2 實驗原理
本實驗利用雙氧水的氧化性質, 在一定溫度和濃度的條件下與煤發生溫和反應。煙煤是一種以芳香核為核心的高分子聚合物, 在芳香核的周圍帶有側鏈, 主要是側鏈和橋鍵的性質相對比較活躍, 易于氧化最終生成了羧酸、酯、醚鍵等較穩定的基團。雙氧水本身被還原為水, 而無其他雜質帶入, 完全可以按照GB/T19224-2003分析方法測定其相對氧化度的數值。
1.3 實驗過程
1.3.1 煤樣:五原煤 (JM) 、范各莊 (FM) 、岢嵐 (QM) 、臨縣 (SM)
1.3.2 氧化劑:雙氧水溶液
各取一種煤樣, 制成三份, 每份200g, 各裝入反應瓶中, 且分別加入10%的雙氧水各300ml, 在反應裝置內進行對照試驗?？刂品磻獪囟炔怀^40℃, 使反應在低溫下溫和反應, 反應時間分別為20h、30h、40h。
把以上經過氧化作用的各煤樣制成空干基試樣, 按照GB/T19224-2003分析方法測定各試樣的相對氧化度。
2 數據測定過程
2.1 試劑和材料
2.1.1 氫氧化鈉溶液:c (Na OH) =1mol/L
2.1.2 濾紙:中速濾紙
2.2 儀器設備
2.2.2 分光光度計:波長范圍:340nm—900nm
2.2.3 電熱板:溫度可調
2.2.4 溫度計:溫度范圍:0℃-100℃
2.2.5 計時器:秒表
2.3 測定步驟
稱取粒度小于3mm的空干基煤樣 (1 ± 0.01g) , 稱準至0.002g, 將其轉移到燒杯中, 量取100ml氫氧化鈉溶液, 現用少量潤濕煤樣, 然后將剩余的溶液沿燒杯壁導入杯中。將燒杯放在電熱板上, 燒杯中放一只溫度計, 在3-4min內將溶液加熱到98℃. 關閉電熱板電源, 利用余熱使溶液沸騰3min。試樣冷卻后, 用雙層中速濾紙干過濾溶液, 濾液收集到100ml的量筒內, 并用水稀釋到80ml, 同時制備空白溶液。預先打開分光光度計, 將波長調到520nm, 穩定30min , 使用10mm的比色皿以空白液為參比溶液, 測定試樣的吸光度。煙煤相對氧化度用17nm光路下的透光率T17 (%) 表示。
2.4 測定結果與討論
本實驗旨在模擬煙煤在自然條件下, 發生風化、氧化后煤質的變化情況。從實驗的結果可以看出, 四種煉焦煤經過不同程度的溫和氧化反應后, 各煤的相對氧化度都發生了明顯的變化, 即隨著氧化程度的加深, 煤的相對氧化度數據呈逐漸降低趨勢。由此也可以得出:就同一種煤而言, 通過它的氧化度數據可以初步判斷煤的氧化、風化程度。不同程度的氧化改變了煤的有機結構, 這種氧化對煉焦煤的工藝性質的影響程度究竟如何, 我們對以上四種經過氧化處理的煤樣化驗分析, 主要化驗了揮發分和粘結指數 (G) 。四種煤樣經溫和氧化后的揮發分沒有明顯改變, 但G值的變化是明顯的。數據如表二所示:
從表二的數據可以看出, 煤樣隨著被氧化的程度逐漸增加, 煤的粘結指數逐漸降低。從數據的變化上可以看出, 隨氧化程度的加深各煤的粘結性變化幅度呈減小趨勢。范各莊肥煤經20h的溫和氧化, G值由原來的96變為86, 變化是10, 氧化時間增加10h, G值變化是16, 氧化時間再增加10h, G值變化是20, 變化幅度減小, 這說明范各莊肥煤隨著氧化程度加深G值的變化減弱, 同樣分析五原焦煤、岢嵐氣煤也有類似規律, 而臨縣瘦煤在整個氧化階段, G值變化的幅度都較小。
3 結語
根據以上的分析和結論可以得出這樣的結果, 對于臨縣 (SM) 來講它的抗氧化能力大于其他三種煤, 岢嵐 (QM) 最容易被氧化發生變質。所以在煤場堆放各種煉焦煤的時候, 可以參照這個結論, 氣煤在煤場堆放的時間不宜太長, 即不宜囤煤, 其他的煤種可以適當延長堆放的時間, 尤其是是瘦煤。這樣的話有利于合理利用各種煤, 優化配比, 防止焦炭的質量發生波動。