[科普中國]-煤粉

煤粉的性質(zhì)及相關(guān)物理特性

煤粉的主要物理特性有以下幾方面：

（1）顆粒特性煤粉是由尺寸不同、形狀不規(guī)則的顆粉所組成，一般煤粉顆粒直徑范圍為0-1000μm，大多20-50μm的顆粒；

（2）煤粉的密度煤粉密度較小，新磨制的煤粉堆積密度過約為（0.45-0.5）t/m3，貯存一定時間后堆積密度為（0.8-0.9）t/m3；

（3） 煤粉具有流動性煤粉顆粒很細(xì)，單位質(zhì)量的煤粉具有較大的表面積，表面可吸附大量空氣，從而使其具有流動性。這一特性，使煤粉便于氣力輸送，缺點是易形成煤粉自流，設(shè)備不嚴(yán)密時容易漏粉。45

均勻指數(shù)**細(xì)度值：**煤粉細(xì)度值的大小，只說明煤粉中大于及小于x值的顆粒各多少，但并不能知道煤粉顆粒組成情況，即不知道其尺寸的均勻性如何。

**均勻程度：**表征煤粉顆粒均勻程度的指標(biāo)，稱均勻性指數(shù)，也稱煤粉顆粒特性系數(shù)，用N表示。將煤粉分別用兩個不同篩號篩子篩分后。N值一般在0.8-1.3之間，N值越大，表明煤粉的均勻性越好。N值大小與磨煤機型式，粗粉離器型式等的關(guān)，比如，中速磨煤機比鋼球筒式磨煤機磨的煤粉均勻性要好，即其N值比較大。

**理化特性：**顆粒特性煤粉是由尺寸不同、形狀不規(guī)則的顆粉所組成，一般煤粉顆粒直徑范圍為0-1000μm，大多20-50μm的顆粒；煤粉為可燃物質(zhì)，乙類火災(zāi)危險品，粉塵具爆燃性，著火點在300℃～500℃之間，爆炸下限濃度34 g/m3～47g/m3(粉塵平均粒徑:5μm～10μm)。高溫表面堆積粉塵（5mm厚）的引燃溫度：225℃～285℃，云狀粉塵的引燃溫度580℃～610℃。5

理化指標(biāo)揮發(fā)份：

煤粉在限定條件下隔絕空氣加熱后，揮發(fā)性有機物質(zhì)的產(chǎn)率稱為揮發(fā)份，主要是由水份、碳?xì)涞难趸锖吞細(xì)浠衔锝M成，但是煤粉中的物理吸附水和二氧化碳不屬揮發(fā)份之列。煤粉揮發(fā)份的高低是衡量煤粉質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)之一，質(zhì)量好的煤粉，揮發(fā)份含量較高，澆注鑄件時，在型腔內(nèi)易形成還原性氣體，析出大量光亮碳，可以得到表面光潔的鑄件，但揮發(fā)份并非越高越好，揮發(fā)份含量超過40%，易。導(dǎo)致型砂發(fā)氣量增大，鑄件易產(chǎn)生氣孔，澆不足等缺陷，揮發(fā)份含量一般應(yīng)控制在32-38%。煤粉在規(guī)定條件下完全燃燒后的殘留物，是煤礦物質(zhì)在一定條件下經(jīng)一系列分解，化合等復(fù)雜反應(yīng)而形成的，是煤礦中礦物質(zhì)的衍生物。3

灰分：

含量的高低，直接反映出煤粉中殘留矸石含量的多少，如果煤粉灰分含量超過15%，導(dǎo)致煤粉補加量增大，長期使用，就會影響型砂的各項性能指標(biāo)，一般應(yīng)控制在10%以下或更低。3

水份：

包括化合水和游離水，游離水在常壓下105度-110度的溫度下，經(jīng)過短時間干燥即可全部蒸發(fā)，而化合水通常在200度-500度才能析出，因此在測定煤粉水份時，我們只是測定出游離水煤粉中的水份也是煤的雜質(zhì)，在高爐噴吹煤粉中對水份要求比較嚴(yán)格，而在鑄造行業(yè)中煤粉中帶入的水份比例遠遠不及混砂時加入的水份，因此一般控制不太嚴(yán)格，應(yīng)控制在6%以下，企業(yè)在選用煤粉時，不應(yīng)該把水份指標(biāo)作為衡量煤粉好壞的質(zhì)量指標(biāo)。3

硫份：

通常分為有機硫和無機硫兩大類，煤粉中的硫主要以硫酸鹽硫，硫化鐵硫和有機硫三種形態(tài)存在。硫在煤粉中是一種極為有害的物質(zhì)，控制的越低越好，硫份超過1.5%的煤粉，澆注時易生產(chǎn)大量的SO2和SO3物質(zhì)，危害人體健康，顯著阻礙鑄件石墨化，易使鑄件形成白口傾向，因此一般應(yīng)控制在1.0%以下或更低。3

焦渣特征：

測定揮發(fā)份后坩堝中的殘留物，焦渣特征共分為8級，它反映煤粉在加熱干榴過程中軟化，熔融形成膠質(zhì)體，膠質(zhì)體的體積膨脹可部分堵塞砂型表面砂粒間的空隙，使鐵液不易滲入。但是，高結(jié)渣的煤粉容易以焦炭形勢與死粘土一起燒結(jié)在砂粒表面，形成多孔性薄殼，影響型砂其他性能。因此實際生產(chǎn)中各單位應(yīng)根據(jù)自己的實際情況和使用效果，手工造型應(yīng)控制在4-5級，高壓造型應(yīng)控制在2-3級。3

光亮碳：

煤粉在受熱時產(chǎn)生的碳?xì)鋼]發(fā)物在400度以上的高溫下裂解而在金屬和煤粉截面上析出一層帶有光澤的碳稱為光亮碳，其結(jié)構(gòu)與石墨相似。近年許多鑄造專家深入隊煤粉的研究，以及對煤粉重視，對光亮碳這個引起了高度重視。光亮碳的析出量與材料與材料本身的揮發(fā)份有關(guān)，煤粉的光亮碳析出量一般應(yīng)控制在8-13%，一般企業(yè)光亮碳含量控制在4-5%左右，就可獲得滿意的鑄件。43

煤粉的制備煤粉的制備是指通過磨煤機將原煤加工成粒度及水分含量均符合高爐噴煤要求的煤粉的工藝過程。高爐噴吹系統(tǒng)對煤粉的要求是：粒徑小于74μm的占80%以上，水分不大于1%。根據(jù)磨煤設(shè)備可分為球磨機制粉工藝和中速磨制粉工藝兩種。

球磨機制粉圖7-2a所示為20世紀(jì)80年代廣為采用的球磨機制粉工藝流程。原煤倉1中的原煤由給煤機2送入球磨機9內(nèi)進行研磨。干燥氣經(jīng)切斷閥14和調(diào)節(jié)閥15送入球磨機，干燥氣溫度通過冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥13調(diào)節(jié)混入的冷風(fēng)量來實現(xiàn)，干燥氣的用量通過調(diào)節(jié)閥15進行調(diào)節(jié)。

干燥氣和煤粉混合物中的木屑及其他大塊雜物被木屑分離器10捕捉后由人工清理。煤粉隨干燥氣垂直上升，經(jīng)粗粉分離器11分離，分離后不合格的粗粉返回球磨機再次碾磨，合格的細(xì)粉再經(jīng)一級旋風(fēng)分離器4和二級旋風(fēng)分離器5進行氣粉分離，分離出來的煤粉經(jīng)鎖氣器12落人煤粉倉8中，尾氣經(jīng)袋式收粉器6過濾后由二次風(fēng)機排人大氣。

一次風(fēng)機出口至球磨機人口之間的連接管稱為返風(fēng)管。設(shè)置此管的目的是利用干燥氣余熱提高球磨機人口溫度和在風(fēng)速不變的情況下減輕袋式收粉器的負(fù)荷，但生產(chǎn)實踐證明此目的并沒有達到。

此流程要求一次風(fēng)機前常壓運行，一次風(fēng)機后負(fù)壓運行，在實際生產(chǎn)中很難控制，因此，在20世紀(jì)90年代初很多廠家對上述工藝流程進行了改造，改造后的工藝流程如圖7-2b所示。改造的主要內(nèi)容有：

(1)取消一次風(fēng)機，使整個系統(tǒng)負(fù)壓運行；

(2)取消返風(fēng)管，減少煤粉爆炸點；

(3)取消二級旋風(fēng)分離器或完全取消旋風(fēng)分離器。改造后大大簡化了工藝流程，減小了系統(tǒng)阻力損失，減少了設(shè)備故障點。6

中速磨制粉目前新建高爐普遍采用中速磨制粉工藝，其工藝流程如圖7-3所示。原煤倉中的原煤經(jīng)給煤機送入中速磨中進行碾磨，干燥氣用于干燥中速磨內(nèi)的原煤，冷風(fēng)用于調(diào)節(jié)干燥氣的溫度。中速磨煤機本身帶有粗粉分離器，從中速磨出來的氣粉混合物直接進入袋式收粉器，被捕捉的煤粉落人煤粉倉，尾氣經(jīng)排粉風(fēng)機排人大氣。中速磨不能磨碎的粗硬煤粒從主機下部的清渣孔排出。

按磨制的煤種可分為煙煤制粉工藝、無煙煤制粉工藝和煙煤與無煙煤混合制粉工藝，三種工藝流程基本相同?；诜辣?，煙煤制粉工藝和煙煤與無煙煤混合制粉工藝增加以下幾個系統(tǒng)：

(1)氮氣系統(tǒng)：用于惰化系統(tǒng)氣氛。

(2)熱風(fēng)爐煙道廢氣引入系統(tǒng)：將熱風(fēng)爐煙道廢氣作為干燥氣，以降低氣氛中含氧量。

(3)系統(tǒng)內(nèi)O2、CO含量的監(jiān)測系統(tǒng)：當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)O2含量及CO含量超過某一范圍時報警并采取相應(yīng)措施。煙煤和無煙煤混合制粉工藝增加配煤設(shè)施，以調(diào)節(jié)煙煤和無煙煤的混合比例。6