資源描述：
《石油焦 煅燒3》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、3原料的煅燒3.1煅燒原理炭素煅燒在隔絕空氣的條件下進行高溫（1200℃-1500℃）熱處理的過程稱為煅燒。煅燒是炭素生產(chǎn)的預(yù)處理工序。各種炭素原材料在煅燒過程中從元素組成到組織結(jié)構(gòu)都發(fā)生一系列顯著的變化。無煙煤、石油焦和延遲瀝青焦都含有一定數(shù)量的揮發(fā)分，需要進行煅燒。冶金焦和焦?fàn)t生產(chǎn)瀝青焦的成焦溫度比較高（1000℃以上），相當(dāng)于炭素廠的煅燒溫度，可以不再煅燒，只需烘干水分即可。天然石墨為了提高其潤滑性，也可以進行煅燒。一般來說，煅后料比較硬、脆、便于破碎、磨粉和篩分。3.1.1煅燒的目的煅燒的目的是為了排除原料中的水分和揮發(fā)分，使炭素原料的
2、體積充分收縮，提高其熱穩(wěn)定性和物理化學(xué)性能。進廠原料的水分一般在3％-10％之間，原料如含有較多的水分，不便于破碎、磨粉和篩分等作業(yè)的進行，并影響原料顆粒對粘結(jié)劑的吸附性，難以成型，故一般要求煅后水分不大于0.3％。如果原料的揮發(fā)分過高，則生制品在焙燒過程中，將會發(fā)生過大的收縮，以至變形，甚至導(dǎo)致生制品的斷裂，所以必須排除原料中的揮發(fā)分。在煅燒，伴隨揮發(fā)分的排出，高分子芳香族碳氫化合物發(fā)生復(fù)雜的分解與縮聚反應(yīng)，分子結(jié)構(gòu)不斷變化，原料本身體積逐漸收縮，從而提高了原料的密度和機械強度。一般來說，在同樣溫度下，煅后料的真密度愈高，則愈容易石墨化。炭素
3、原料煅燒過程中導(dǎo)電性能的提高也是揮發(fā)分逸出和分子結(jié)構(gòu)重排的綜合結(jié)果。經(jīng)過同樣溫度煅燒后，石油焦的電阻率最低，瀝青焦的電阻率略高于石油焦，冶金焦的電阻率又高于瀝青焦，無煙煤的電阻率最高。無煙煤的電阻率不僅與煅燒程度有關(guān)，而且與其灰分大小有關(guān)。同一種無煙煤，灰分愈大，煅后電阻率愈高。隨著煅燒溫度的提高，炭素原料所含雜質(zhì)逐漸排除，降低了原料的化學(xué)活性。同時，在煅燒過程中，原料熱解逸出的碳氫化合物在原料粒顆粒表面和孔壁沉積一層致密有光澤的熱解炭膜，其化學(xué)性能穩(wěn)定，從而提高了煅后料的抗氧化性能。3.1.2煅燒前后焦炭結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)能力的變化3.1.2.1
4、煅燒前后焦炭結(jié)構(gòu)的變化未煅燒石油焦微晶的層面堆積厚度只Lc和層面直徑La有幾個納米，，它們隨煅燒溫度的升高不斷變化，其變化趨勢如圖3-1所示。在700℃以前，Lc和La有所縮小。700℃以上則不斷增大。這種變化趨勢與側(cè)鏈的斷裂和結(jié)構(gòu)重排有關(guān)，在接近700℃時，Lc和La的縮小說明焦炭內(nèi)微晶層面結(jié)構(gòu)在這一溫度區(qū)間內(nèi)移動和斷裂，變得更雜亂和細化，此時揮發(fā)分的排出最為劇烈。圖3-2表示了煅燒無煙煤時排出氣體總量及其組成。由此可見，在700℃-750℃間氣體的排出量最大。各種炭素原料在煅燒過程中，先后進行了熱分解和熱縮聚以及碳結(jié)構(gòu)的重排，其變化如圖3-
5、3所示。隨著縮合反應(yīng)的進行，發(fā)生了晶粒互相接近，導(dǎo)致原料因收縮而致密化。這種收縮（致密化）直到揮發(fā)分排盡才結(jié)束。煅燒過程中，加熱制度對煅燒料的晶體尺寸也有影響。表3-1所示為加熱制度對石油焦晶體尺寸的影響。由表可見，當(dāng)加熱到700℃保溫1h后，再升溫到1000℃，將使煅后焦的晶粒小。這也說明，在700℃附近，焦炭層面結(jié)構(gòu)正經(jīng)歷斷裂和重排。由于斷裂，產(chǎn)生大量自由基，在此間內(nèi)保溫，促使焦炭中交叉鍵增多，抑制了焦炭層面間的有序排列。表3-1加熱制度對石油焦微晶尺寸的影響加熱制度焦種La,10-6·mLc,10-6·m層間距d002,10-6·m50℃
6、/h，加熱至1000℃并在1000℃保溫1h熱裂焦51203.46熱解焦51203.4950℃/h，加熱至700℃并在700℃保溫1h,連續(xù)升溫至1000℃保溫1h熱裂焦32183.54熱解焦35193.533.1.1.2煅燒前后焦炭物理化學(xué)性質(zhì)的變化在煅燒過程中，焦炭的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化。表3-2列出了我國各種原料在煅燒前后的理化性質(zhì)指標。圖3-4表示了一種熱裂石油焦隨煅燒溫度提高，其理化性質(zhì)的變化。（1）煅燒前后焦炭氫含量的變化表3-3表示了熱裂焦的真密度、氫含量與煅燒溫度的關(guān)系，可以看到在1000℃-1300℃溫度范圍內(nèi)，焦炭的
7、氫含量幾乎減少了十分之九。日本角田三尚等人在實驗室條件下，對兩種石油焦在煅燒階段（950℃-1400℃）進行元素分析，焦炭A的氮含量為0.6％，焦炭B的氮含量為0.4％，隨熱處理溫度的提高，沒有發(fā)現(xiàn)有變化。焦炭A煅燒前的氫含量為3.4％，經(jīng)1100℃熱處理后為0.3％，經(jīng)1400℃熱處理后為0.1％；焦炭B煅燒前的氫含量為3.3％，經(jīng)1100℃熱處理后為0.2％，經(jīng)1400℃熱處理后為痕量。由此可見，隨熱處理的進行，焦炭發(fā)生脫氫反應(yīng)。近年來，世界上一些工業(yè)發(fā)達國家逐漸以氫含量來判斷煅燒質(zhì)量。對大部分炭素原料來說，氫含量降低到0.05的溫度為最佳
8、煅燒溫度。（2）煅燒前后焦炭硫含量的變化最現(xiàn)實而有效的脫硫方法是高溫煅燒，因為高溫表3-2我國各種原料煅燒前后的理化指標指標名稱石油焦Ⅰ石油焦Ⅱ石油焦
