煤中混入氧化锌和氧化铁高温焦炉煤气脱硫行为的研究.doc

煤中混入氧化锌和氧化铁高温焦炉煤气脱硫行为的研究第20卷专辑中国土稀学报2002年9月Vol20Spec]SSUeJOURNALOFTHECHINESERAREEARTHSOCIETY2002Scp煤中混入氧化锌和氧化铁高温焦炉煤气脱硫行为的研究唐惠庆,郭占成,姚雨,刘宇星(中国科学院过程_T-程研究所,北京100080)l蔓:焦炉煤气脱硫是炼焦过程一个重要的生产环节(本文探索了一种新的焦炉煤气脱硫方法通过实验研究丁炼焦过程中氧化铁,氧化锌以及两者的混合物在炼焦过程中的脱硫行为以及它们对焦炭质量的影响,实验结果表明:在炼焦煤中加入少量的***化锌和氧化铁,可以有效地去除焦炉煤气中的H2St煤气的最终脱硫是通过焦炉煤气的均相反应实现(由于锌呈气志进入焦炉煤气中,量终以硫化锌的的形式沉积于炼焦室外,可以避免添加荆对焦炭质量的影响(氧化帙的存在有助于炼焦煤中硫的缓慢释放,并且使焦炭中的悻挥发得更加彻底关t词:炼焦;焦炉煤气;脱硫炼焦过程中,焦炉煤气脱硫是非常重要的一个添加剂混入炼焦煤中,以前的研究表明这种添加步H2S,COS,CS:剂可以脱除焦炉煤气中的HzS,同时对焦炭的质量骤。焦炉煤气中含有硫化合物,如等。在高温下,硫化氢气体是焦炉煤气中主要的不产生有害的影响,达到了以废治废的目的。为了有害气体,焦炉煤气在应用之前必须脱硫。当前进一步探讨含锌冶金粉尘在炼焦过程中的脱硫机理。本文主要考察混入煤中的氧化锌和氧化铁脱煤气中H:s的净化方法很多,总的可以概括为干法脱硫和湿法脱硫”o】,采用的都是通过异相反应除高温煤气H2S行为。进行脱硫。由于其昂贵的设备投资费用以及维护费1实验部分用,一般小型炼焦厂难于承担。另一方面,钢铁企业每年产生出大量的含锌铅冶金粉尘,如何处理这1(1实验装置些粉尘是钢铁企业面临的一个重大问题f4-”。在高实验在如图1所示的反应器中进行。温煤气脱硫工艺中,氧化铁和氧化锌是一种常见的高温脱硫剂刚I在此,我们希望利用这些粉尘作为鹰1(实验装置示意圈1(wr]2流量计3加热炉4(煤样5(HAS检测仪6(鼓泡淮t计7(水封瓶8(取样瓶9(焦油收集瓶10量控仪11(N2(??(999,)12(如O胡,)13热电俩1(2实验样品其为添加剂的氧化铁粉是,其纯度大于99(7,,实验采用某炼焦厂所提供的炼焦用煤,初步平均粒度为破碎后,粒度范围为0—2(5mm,其它性质如表12(67um。所示。作为添加剂的氧化锌粉是北京双燕平谷化工厂,其纯度大于99(5,,其平均粒度为3(07urn,作2002—03一12200l一11一01:修订日期t基t收藕日期金项目:嗣素自然科学基金夤助疆羁(NO(50004006作者简介;唐毫庆(1970一)(舅,新扛?多人,博圭——二堑—————————————————————主—坐兰堡:!堂表1(实验所用煤样的分析,w,,达到1000。C以后,停止供气。试样继续恒温21(3实验步骤小时后,制得焦炭。总共进行七组实验,如表2所示。煤样的空白实验表明,在炼焦过程中,该煤中总冷却后所得到焦炭测定收得率以后,部分焦炭进行硫30,将以H2s的形式进入焦炉煤气中,以此化学分析,检测其中Zn、S的含量。的衰2(实验方案为基础,可以计算出100,除去煤气中H,S所需的氧化锌或所需的氧化铁(分别以ZnS,FeS记,在焦炉煤气中,Fe:O,极易还原为FeO)确定炼焦煤中应uo_l,g,。以加入的添加剂的理论量。并在此基础过童一定比??。如唧。如。呦如。咖如??如?蚴Wm?,g例。称取实验所需的质量的煤和添加荆,充分混合后,装入带盖的刚玉坩锅中,坩锅中留有一定2结果与讨论的空隙,以保证炼焦煤膨胀和焦炉煤气喷发过程中坩锅保持完好。根据炼焦炉内的实际2(1***化锌对炼焦煤气中H:S的影温升情况响”,并根据先快后慢的原则,确定以下的实验升添加少量的ZnO以后,煤气中H:S浓度的温曲线:以】5。C,min的升温速率到300?,而后化曲线如图3所示。在炼焦前期,是炼焦变以59C,rain的升温速率到650*(2,炼焦煤形成半焦,半焦的阶段,在这一阶段,焦炉煤气的主要煤形成再以小于】?,rain的升温速率到1000?,达到1000是以甲烷为主的低级烷烃,其中的氢气的含成分量并?后,在1000?恒温2小时。在温度达到700?不多,这时,氧化锌主要与煤气中的H:S发生反应:以前,通入N:,在温度达到700?后,切换气氛通入H2,气体流量均为100ml,min,700?ZnO+H入H22S=ZnS+H20以后通是为了保持炼焦后期的还原性气氛。当温度(1)?G_00012r“890卜75595+盯州等J(J,t001)著减少,而且这种作用随着ZnO加入量的增加而由(1)的计算结果,本文计算所用的热力学数变得更加显著。煤中ZnO的增加意味着煤气中的据来自