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1、第第9 9章章 煤的热解与粘结成焦煤的热解与粘结成焦本章内容n煤的热解是指煤在隔绝空气条件下持续加热至较高煤的热解是指煤在隔绝空气条件下持续加热至较高温度时发生一系列化学变化的总称温度时发生一系列化学变化的总称n同义词：热分解、干馏同义词：热分解、干馏n粘结与成焦是煤在一定条件下热解的结果。以煤的粘结与成焦是煤在一定条件下热解的结果。以煤的热解为基础的煤热加工，尤其炼焦是煤炭综合利用热解为基础的煤热加工，尤其炼焦是煤炭综合利用中最重要的工艺中最重要的工艺n研究煤的热解对煤的热加工有直接的指导作用。同研究煤的热解对煤的热加工有直接的指导作用。同时也有助于开发煤的热加工技术，研究煤的结构。时也有助
2、于开发煤的热加工技术，研究煤的结构。引言引言9.1 9.1 煤的热解过程煤的热解过程9.1.1 9.1.1 黏结性烟煤受热时发生的变化黏结性烟煤受热时发生的变化第一阶段：室温到（第一阶段：室温到（350350或者或者400400- -活泼分解温度），干燥脱气阶段。褐煤活泼分解温度），干燥脱气阶段。褐煤在在200200以上发生脱羧基反应，以上发生脱羧基反应，300 300 左右开始热解反应。烟煤和无烟煤的左右开始热解反应。烟煤和无烟煤的分子结构仅发生有限的热作用，分子结构仅发生有限的热作用，120 120 前发生脱水，前发生脱水，200 200 完成脱气（完成脱气（CHCH4 4， COCO2
3、2， N N2 2）第二阶段第二阶段（400-550 400-550 ）解聚分解反应为主，生成排出大量的挥发物（煤解聚分解反应为主，生成排出大量的挥发物（煤气和焦油）气和焦油）450 450 焦油量最大，焦油量最大，450-550 450-550 ，气体析出量最大。烟煤，气体析出量最大。烟煤350 350 软化，随后熔融，黏结，软化，随后熔融，黏结，550 550 形成半焦。软化，熔融，流动和膨胀再形成半焦。软化，熔融，流动和膨胀再到固化，形成了气、液、固三相并存的胶质体。到固化，形成了气、液、固三相并存的胶质体。第三阶段第三阶段（550-1000550-1000），），析出的焦油量极少，挥发
4、分主要是煤气，煤气析出的焦油量极少，挥发分主要是煤气，煤气成分主要是成分主要是H H2 2，少量，少量CHCH4 4和和C C的氧化物。焦炭的挥发分小于的氧化物。焦炭的挥发分小于2%2%，芳香核增大，芳香核增大，排列的有序性提高，结构致密，坚硬并有银灰色金属光泽，体积收缩，密排列的有序性提高，结构致密，坚硬并有银灰色金属光泽，体积收缩，密度变大，导致生成许多裂纹，形成碎块。度变大，导致生成许多裂纹，形成碎块。9.1 9.1 煤的热解过程煤的热解过程9.1.2 9.1.2 差热分析差热分析 （DTA)DTA) 将试样和参比物（热特性与试样接近，在试验温度范围内不发生相变化和化学变化的热惰性物质，
5、多用-Al2O3在相同条件下加热（冷却），记录试样和参比物的温度差与时间的关系）吸热代表低谷放热为高峰150150，析出水分和脱出吸附气体，析出水分和脱出吸附气体450450，煤解聚、分解生成，煤解聚、分解生成蒸汽和焦油，胶质体形成阶段。蒸汽和焦油，胶质体形成阶段。750-850750-850，放热反应，煤热解，放热反应，煤热解残留物互相缩聚，生成半焦，残留物互相缩聚，生成半焦，半焦的熟化阶段。半焦的熟化阶段。9.2 9.2 煤热解化学反应煤热解化学反应n煤的热解是一个及其复杂的过程，包括有机质的裂解，裂煤的热解是一个及其复杂的过程，包括有机质的裂解，裂解产物中轻质部分的挥发，重质部分缩聚，挥
6、发产物在逸解产物中轻质部分的挥发，重质部分缩聚，挥发产物在逸出过程中的分解与化合，缩聚产物在更高温度下的再裂解出过程中的分解与化合，缩聚产物在更高温度下的再裂解与再缩聚与再缩聚n总的来说，包括裂解与缩聚两大类反应，前期以裂解为主，总的来说，包括裂解与缩聚两大类反应，前期以裂解为主，后期以缩聚为主。其间既有平行反应，也有交叉反应后期以缩聚为主。其间既有平行反应，也有交叉反应n从煤的分子结构看，热解反应的影响对象主要是基本结构从煤的分子结构看，热解反应的影响对象主要是基本结构单元周围的侧链和官能团，基本结构单元之间的桥键。对单元周围的侧链和官能团，基本结构单元之间的桥键。对热不稳定成分不断裂解，形
7、成煤气、焦油等低分子化合物，热不稳定成分不断裂解，形成煤气、焦油等低分子化合物，以挥发分的形式析出以挥发分的形式析出n基本结构单元的核对热稳定，互相缩聚形成固体产品（半基本结构单元的核对热稳定，互相缩聚形成固体产品（半焦或焦炭）焦或焦炭）9.2.1 9.2.1 有机化合物的热裂解有机化合物的热裂解n有机化合物的热稳定性，决定于其键型与键能有机化合物的热稳定性，决定于其键型与键能n烃类热稳定性的一般规律是烃类热稳定性的一般规律是 （1 1）缩合芳烃芳烃环烷烃烯烃炔烃烷烃）缩合芳烃芳烃环烷烃烯烃炔烃烷烃 （2 2）芳环上侧链越长，越不稳定；芳环数越多，侧链）芳环上侧链越长，越不稳定；芳环数越多，侧
8、链也越不稳定也越不稳定 （3 3）在缩合芳烃中，缩合环数越多，越稳定）在缩合芳烃中，缩合环数越多，越稳定9.2.2 9.2.2 煤热解主要化学反应煤热解主要化学反应（1 1）裂解反应）裂解反应桥键断裂生成自由基桥键断裂生成自由基脂肪侧链裂解生成气态烃脂肪侧链裂解生成气态烃含氧官能团生成含氧官能团生成COCO、CO2CO2、H2OH2O煤中低分子化合物裂解生成气态烃煤中低分子化合物裂解生成气态烃（2 2）一次热解产物的二次热解反应）一次热解产物的二次热解反应裂解反应生成更小分子气态烃和热解碳裂解反应生成更小分子气态烃和热解碳脱氢反应环烷烃芳构化脱氢反应环烷烃芳构化加氢反应苯环去侧链加氢反应苯环去
9、侧链缩合反应芳烃稠环化缩合反应芳烃稠环化桥键分解生成气态烃桥键分解生成气态烃（3 3）缩聚反应）缩聚反应胶质体多相缩聚反应生成半焦胶质体多相缩聚反应生成半焦 半焦缩聚生成焦炭半焦缩聚生成焦炭一次热解产物的二次热解：一次热解产物的二次热解：一次热解产物的挥发性成分在析出过程中受到高温的作用（例如焦炉中），产生一次热解产物的挥发性成分在析出过程中受到高温的作用（例如焦炉中），产生二次热解反应，主要的二次热解反应包括：二次热解反应，主要的二次热解反应包括：1）裂解反应2）脱氢反应3）加氢反应4）缩合反应5）桥键分解一次热解产物的二次热解：一次热解产物的二次热解：煤热解中的缩聚反应:煤热解前期以裂解反
10、应为主，后期以缩聚反应为主，缩聚反应对煤的黏结，成焦和固态产品质量影响比较大。1）胶质体固化过程中的缩聚反应。主要是热解生成的自由基之间的结合；液相产物分子间的缩聚；液相与固相之间的缩聚；固相内部的缩聚反应等。这些反应基本在550-600前完成，结果生成半焦。2）从半焦到焦炭的缩聚反应：芳香结构脱氢缩聚，芳香层面变大。苯，萘、联苯和乙烯等也可以参加。3 3）半焦和焦炭的物理性质变化：）半焦和焦炭的物理性质变化：500-600500-600之间煤的各项物理性质如密度之间煤的各项物理性质如密度、反射率、电导率、反射率、电导率、X X射线衍射峰和芳香晶核尺寸等变化都不大。在射线衍射峰和芳香晶核尺寸等
11、变化都不大。在700700左右，这些指标产生明显跳跃。左右，这些指标产生明显跳跃。9.3 9.3 煤热解动力学研究煤热解动力学研究n研究煤中热解过程中的反应种类、反应历程、反应产物、反应速度、反应控制因素以及反应动力学常数，包括反应速度常数和反应活化能。n这些方面的研究对于煤化学理论和炭化、气化与燃烧的实践都具有指导意义n煤的热分解动力学研究的主要内容 胶质体反应动力学和脱挥发分动力学9.3.1 9.3.1 胶质体反应动力学胶质体反应动力学n粘结性煤P经加热后，发生解聚反应而生成胶质体M；n当进一步升高温度后，胶质体则经裂解缩聚反应，转变为半焦R和一次气体G1n导致胶质体生成和转变的上述两个反
12、应均为一级反应。n因此，胶质体的性质决定于它的浓度(M/P0)，其中P0为起始煤的质量n由反应动力学研究，还得出了反应速度常数和反应活化能。n反应活化能为210250kJ/mol9.3.1 9.3.1 胶质体反应动力学胶质体反应动力学焦炭形成的反应动力学可以用下面三个方程式表达：焦炭形成的反应动力学可以用下面三个方程式表达：9.3.1 9.3.1 胶质体反应动力学胶质体反应动力学方程式中方程式中t表示时间，表示时间，P、M、G和和R分别表示反应物分别表示反应物P，中间相，中间相M，反应产物，反应产物G和和R的质量。的质量。直至反应（直至反应（2）超过最大气体析出点之前，反应（）超过最大气体析出
13、点之前，反应（3）的影响可以忽略不计。）的影响可以忽略不计。若只考虑在较低温度下的热解，假定在温度若只考虑在较低温度下的热解，假定在温度T Tmdmd（该温度下，脱气速率达到最大）（该温度下，脱气速率达到最大）下式成立：下式成立：或者于是式于是式9-39-3可以写成可以写成9.3.1 9.3.1 胶质体反应动力学胶质体反应动力学研究表明，对炼焦煤而言，研究表明，对炼焦煤而言，如果温度保持恒定那么，式如果温度保持恒定那么，式9-19-1的解为：的解为：边界条件边界条件假定时间假定时间t=0t=0时，时，M=0M=0，那么上式解为，那么上式解为在气体析出量到达最大量之前，可用下式计算在气体析出量到
14、达最大量之前，可用下式计算G G9.3.1 9.3.1 胶质体反应动力学胶质体反应动力学在恒定的加热速率下，如果温度可以用函数在恒定的加热速率下，如果温度可以用函数表示，则微分方程不能简单求解表示，则微分方程不能简单求解如果将线性温度如果将线性温度- -时间函数用新函数时间函数用新函数此函数对于求解的优点在于在此函数对于求解的优点在于在温度范围内，可将此函数关系近似温度范围内，可将此函数关系近似的看作线性关系，用一个修正的反应速度的看作线性关系，用一个修正的反应速度代替代替K K反应中活化能反应中活化能E E可以用阿累尼乌斯公式表示可以用阿累尼乌斯公式表示在上面公式中，以在上面公式中，以lgK
15、lgK为纵坐标，以为纵坐标，以1/T1/T为横坐标，作图，得到的截距是为横坐标，作图，得到的截距是b b，通过斜率可以求出通过斜率可以求出E E。所求得的所求得的E E，煤热解平均活化能为，煤热解平均活化能为209-251kJ/mol209-251kJ/mol。煤开始热解时，煤开始热解时，E E值小，值小，K K值大，随着温度的升高，值大，随着温度的升高，E E增大，增大，K K减小。减小。表明表明热解过程具有选择性，首先断裂的是活化能较低的键，活化能较高的键后热解过程具有选择性，首先断裂的是活化能较低的键，活化能较高的键后断裂，所以断裂，所以1 1，2 2，3 3是一个一次相连的反应，其反应
16、速度是一个一次相连的反应，其反应速度煤的热解活化能随着煤化度的加深而增大，一般气煤活化能为煤的热解活化能随着煤化度的加深而增大，一般气煤活化能为148kJ/mol148kJ/mol，而，而焦煤为焦煤为224kJ/mol224kJ/mol。9.3.1 9.3.1 脱挥发分动力学脱挥发分动力学用热失重法研究脱挥发分速度也是煤热解动力学的重要方面。为开发煤液化和汽化新技术，在不同升温速度、外压和气氛下，测定脱挥发分速度和产品组成，取得了很大进展。等温研究和非等温研究等温研究此法是尽量快地将煤加热至预定温度丁，保持恒温，测量失重，求出-dW/dt，直至-dW/dt0。两个参数是：温度T下的失重速率(一
17、dW/dt)随时间的变化，最后降为零；温度T下的最终失重(-We）等温研究9.3.1 9.3.1 脱挥发分动力学脱挥发分动力学前段为直线增加过程，后来越来越平缓，需要20-25h小时以上，达到平衡。混合的慢反应负荷一级动力学方程上式假设挥发物一旦产生，立刻离开。分解速率等于失重速率。所以整个恒温过程的速度由反应速度控制。从整体来看，脱挥发分主要是由扩散控制的，但在恒温下分解速度可能控制脱挥发分的最初阶段。有人提出恒温下挥发物析出是由扩散过程控制的。 理由(1)350-450之间任何温度下的失重速率比在其他温度下明显地缓慢；(2)挥发物析出的初始速率永远比一级动力学定律推算的数值大很多；(3)由
18、阿累尼乌斯图计算的表观活化能很小。原因是反应刚开始时，煤粒实际上处于温度急剧上升的过程，由于快速热解使煤的微孔系统内产生了暂时的压力梯度，过程由扩散速度控制而不是反应速度控制。 由此可见热解速度(反应速度)和脱挥发分速度(反应与扩散的总速度)是两个不完全相等的概念。9.3.1 9.3.1 脱挥发分动力学脱挥发分动力学非等温研究(1)可以避免将试样在一瞬间升到规定温度了所发生的问题；(2)在原则上它可以从一条失重速率曲线算出所有动力学参数，大大方便和简化了测定方法。此法也要假定分解速率等同于挥发物析出速率。有学者认为是1级反应，有的认为2，有的认为2-8。随着煤种不同，升温不同，没有统一的动力学
19、方程，Coast-Redfern最简明。Coast-Redfern2RT/E近似为0，用上述两个等式左边对1/T作图，利用斜率和截距可求出E和A。非等温研究上式中x为转化率。下面介绍怎么求解煤热解的动力参数，揭示烟煤热解规律。非等温研究tptf热解结束时间A动力学参数的求解A动力学参数的求解转化率为5%（A点）和10%（B点）的连线延长与x轴交点为热解温度t0热重实验得到的x和T带入前面的式子，作图，得到指前因子A和活化能E的数值。B B烟煤热解规律烟煤热解规律(1)活化能与煤化度关系。是按二级反应求得的参数。随着煤化度的增高，活化能的数值增加。但由于样品是原煤样，煤岩显微成分不同，使其规律性
20、不甚明显。大连理工大学和太原煤化所的镜质组数据规律是？低煤化度煤低煤化度煤( (从褐煤至肥从褐煤至肥煤煤) )的热解反的热解反应是分段进应是分段进行的。行的。高煤化度煤高煤化度煤( (从焦煤至瘦从焦煤至瘦煤煤) )的热解反的热解反应是按一段应是按一段进行的。进行的。这与煤的分子结构有关，煤分子中芳核部分热稳定性好，而侧链和活泼基团部分热稳定性差。受热首先断裂下来的是热稳定性差的分，然后才是较强的化学键的断裂。低煤化度煤分子中侧链和活泼基团较多，受热容易分解。因此，它的分解温度较低，在反应的最初阶段活化能也较小。随着热解温度的升高，所断裂的化学键的强度增强，数量有所变化，所以动力学参数也有所变化
21、。焦煤和瘦煤分子中活泼基团较少，热稳定性也好些，开始分解温度较高，在热解的不同阶段断裂的化学键的强度差别不大。因此，各个热解阶段的活化能没有明显的差别，可以用一级反应来描述焦煤和瘦煤的热解过程。低高煤化度煤热解的阶段差别原因低高煤化度煤热解的阶段差别原因B B烟煤热解规律烟煤热解规律（2 2）指前因子）指前因子A A和活化能呈现较好的线性关系和活化能呈现较好的线性关系B B烟煤热解规律烟煤热解规律随着煤化度的提高，特征温度上升9.4 9.4 煤的黏结与成焦机理煤的黏结与成焦机理9.4.1概述1）溶剂抽提理论日本城博等人用吡啶作溶剂抽提煤，并认为抽提出来的低分子组分属于黏结组分，而残留的物质则属
22、于纤维质组分。黏结组分-黏结能力的强弱，纤维质组分-焦炭基质(或称焦炭气孔壁)的强度。黏结组分和纤维组分的相互作用，对胶质体的流动性和焦炭的质量有重要的影响。2）物理黏结理论黏结性煤中存在着黏结成分或称沥青质，当加热时这些成分熔化。煤的黏结是一种胶结过程，其黏结能力的强弱取决于黏结成分的量及其对煤中不熔的固体残留物的浸润能力，并与液相的表面张力和固相的表面性质有关。黏结性煤经加热后，发生解聚反应而生成偏塑性体(又称胶质体)，发生黏结作用。当温度继续升高时，偏塑性体经裂解缩聚反应转变为半焦。半焦经进一步缩聚、产生收缩，形成裂纹，而转化为焦炭。由煤生成焦炭的核心是塑性状态的形成。3)塑性成焦机理9
23、.4.1概述中间相成焦机理认为在炭化时，随着加热温度升高，煤或沥青首先生成光学各向同性的胶质体，然后在其中出现液晶(又称中间相)。这种液晶在基体中经过核晶化、长大、融并、固化的过程，生成光学各向异性的焦炭。4）中间相理论5）传氢理论1980年英国马什(HMarsh)和美国尼夫尔(RCNeavel)认为煤在炼焦过程中，塑性的发展是一个供氢液化过程，而传氢媒介物是由煤本身提供的。任何因素若能改变传氢媒介物的量和质，都会改变被加热煤的塑性。如在煤和黏结剂共炭化时，黏结剂就能起到传氢媒介物的作用，改善煤的塑性。9.4.1胶质体理论500-5509.4.2.19.4.2.1胶质体来源胶质体来源总挥发分
24、ABA高，B高，总挥发分和碳氢化合物都高能形成具有粘结性的大量液体。（中等烟煤）A高，B低，氧含量大，较多的气体产物和较少的液体，粘结性差。（低等烟煤）A低，B高，侧脸少，非常少的液体产物，无粘结性。（高等烟煤）前苏联阿罗诺夫(1)煤热解时结构单元之间结合比较薄弱的桥键断裂形成自由基碎片。（2）在热解时，结构单元上的脂肪侧链脱落，大部分挥发逸出，少部分参加缩聚反应形成液体产物。其中以脂肪族化合物居多。(3)煤中原有的相对分子质量低的化合物沥青，受热熔融变为液态。(4)残留的固体部分在液体产物中部分溶解和胶溶。 胶质体随热解反应进行数量不断增加，黏度不断降低，直至出现最大流动度。当加热温度进一步
25、提高时，胶质体的分解速度大于生成速度，因而不断转化为固体产物和煤气，直至胶质体全部固化转为半焦。实际来源实际来源9.4.2.29.4.2.2胶质体性质胶质体性质热稳定性、流动性、透气性、膨胀性热稳定性、流动性、透气性、膨胀性(1)热稳定性。可用煤的软固化温度区间来表示，它是煤黏结性的重要指标。煤开始固化温度(t固)与开始软化温度(t软)之间的范围为胶质体温度区间(t)。(2)流动性。以煤的流动度或黏度来衡量。煤在胶质状态下的流动性，对黏结影响较大。如果胶质体的流动性差，表明胶质体液相数量少，粘结性差。(3)透气性。用挥发物穿透胶质体析出时，所受到的阻力来表示。透气性对煤的黏结影响很大。若透气性
26、差，则膨胀压力大，有利于变形煤粒之间的黏结。(4)膨胀性。气体由胶质体中析出时产生的体积膨胀，可用煤的膨胀度来表征。若体积膨胀不受限制，则产生自由膨胀，如测定挥发分时坩埚焦的膨胀就是这样。若体积膨胀受到限制，就会产生一定的压力，称为膨胀压力。使煤黏结好的条件：使煤黏结好的条件：(1)(1)液体产物数量足够多，能将固体煤粒表面润湿，并将粒子间的空液体产物数量足够多，能将固体煤粒表面润湿，并将粒子间的空隙填满；隙填满；(2)(2)胶质体应具有足够大的流动性和较宽的温度间隔；胶质体应具有足够大的流动性和较宽的温度间隔；(3)(3)胶质体应具有一定黏度，有一定的气体生成量，能产生膨胀；胶质体应具有一定
27、黏度，有一定的气体生成量，能产生膨胀；(4)(4)黏结性不同的煤粒应在空间均匀分布；黏结性不同的煤粒应在空间均匀分布；(5)(5)液态产物与固体粒子间应有较好的附着力；液态产物与固体粒子间应有较好的附着力；(6)(6)液态产物进一步分解缩合得到的固体产物和未转变为液相的固体液态产物进一步分解缩合得到的固体产物和未转变为液相的固体要有一定的机械强度。要有一定的机械强度。9.4.39.4.3中间相理论中间相理论 1961年澳大利亚的Taylor在研究火成岩侵入的煤田时，在煤层中发现了中间相小球体。并观察到它的长大、融并和最后生成镶嵌型光学组织的过程。1965年泰勒和布鲁克斯在研究沥青和模型有机化合
28、物炭化时，发现了同样的球体结构。并将小球体分离出来，制成超薄片进行电子衍射测定。并从化学性质来推断球内的分子排列，认为十分相似于向列型液晶。他们进一步完善了小球体的概念。并将其作为类沥青形成各向异性碳机理的基础。 自从发现小球体后，在炭化领域就出现了液晶和中间相这两个术语。根据大量研究，英国人马什等认为在胶质体中存在液晶相(中间相)，从而使胶质体理论发展到一个新阶段。液晶和中间相小球体液晶是指一些相对分子质量较高，分子结构中碳链较长的芳烃化合物，如胆甾醇苯酸酯(C6H5COC27H45)，它们在一定温度范围内呈现中间状态。此时，由于分子排列有特定的取向。分子运动有特定的规律，因而它具有液体的流
29、动性和表面张力，又呈现某些晶体的光学各向异性。如温度高于液晶的上限，则液晶变成液体，上述的光学性质消失，成为各向同性液体；如果温度低于液晶的下限，则液晶就变成晶体，失去流动性。什么是液晶和中间相小球体？什么是液晶和中间相小球体？液晶的消失和生成纯属物理过程，可逆。然而中间相小球体的形成是物理和化学过程的综合。向列晶体中间相小球体发展过程中间相小球体发展过程炭化体系内生成中间相的两个重要条件是：炭化体系内生成中间相的两个重要条件是：1.单体分子大于单体分子大于1000原子质量单位原子质量单位(500原子质量单位的单体原子质量单位的单体分子二叠化分子二叠化)2.这些分子具有形成平面的性能。这些分子
30、具有形成平面的性能。中间相小球体长大和融并的主要条件则是母体分子具有适当中间相小球体长大和融并的主要条件则是母体分子具有适当的化学缩聚活性和体系较低的黏度。的化学缩聚活性和体系较低的黏度。中间相形成和发展的基本要素中间相形成和发展的基本要素马什：中间相的发展是一个化学和物理过程，必须具备下列三个基本要素：(1)化学缩聚活性自由基，很容易缩聚成相对分子质量较大的物质。相对分子质量大小和平面度合适，则对中间相的晶核形成十分有利，这是小球体生成的初始条件。没有这种缩聚活性，固然不可能生成中间相，但如这种缩聚活性太大，会在短时间内，无规则地迅速提高相对分子质量，并使稠环芳香层之间发生交联，这同样不能形
31、成和发展中间相。只有当化学缩聚活性适中时，缩聚过程才能延迟到较高温度区，未反应分子能起到类似“溶剂”的作用，使体系保持低黏度，以保证液晶有足够时间成长和融并，这才有可能产生和发展中间相。(2)(2)流动性：流动性：炭化系统的流动性，能使热解产物的分子顺利进行热扩散，使之移动到合适位置，发生缩聚。随后又使缩聚的大分子转移到合适的位置，进行平行的有序化的堆砌。这就为生成小球体提供了条件。此外，流动性还能使小球体不断地吸收周围母体中流动相的基质而长大。 当球体融并后，由于球内分子移动，严重地减低了原来球中结构分子堆积有序化程度，并且会导致焦炭或合成石墨的缺陷和多晶性。所以小球体内也应有一定的流动性，
32、这对于内部分子的重新排列，球体变形，球体间的融并，融并后分子有序化，以及消除结构缺陷等都是有利的。(3)(3)流动温度区间流动温度区间：中间相的生长有一个过程，要求流动性较高的系统保持一定的时间。当系统的升温速度一定时，流动温度区间大，则以液态存在的分解产物增多，使中间相体有足够的时间发展，故能达到一定的大小；反之，中间相体不能发展，或只能形成小的中间相体。9.4.49.4.4半焦的收缩与裂纹的形成半焦的收缩与裂纹的形成550以后，半焦主要释放CH4,H2。750以后主要是H2，没有焦油液体产物。9.4.49.4.4半焦的收缩与裂纹的形成半焦的收缩与裂纹的形成半焦收缩系数取决于继续析出气体和分
33、子重新排列的进程。半焦在500和750两次收缩峰对裂纹的产生十分的重要。焦炭和半焦的两侧的温差，高温凸面呈现拉应力，低温侧凹面压应力。而且是交变得。这种弯曲趋势在500-600时发展较快，600-700趋于缓慢，700 后又加刚，超过900 时则完全停止9.4.5 9.4.5 焦炭的光学组织（自学）焦炭的光学组织（自学）9.5 9.5 影响焦炭质量的因素影响焦炭质量的因素(1)煤热解时生成胶质体的数量多，流动性好，热稳定性好，形成中间相的能力强，则黏结性好，焦炭强度高；(2)煤中末液化部分和其他惰性物质的机械强度高，与胶质体的浸润力和附着力强，同时分布均匀，则焦炭强度高；(3)焦炭气孔率低，气
34、孔小，气孔壁厚和气孔壁强度高，则焦炭强度高；(4)焦炭裂纹少则强度高；9.5.1原料煤的性质及配合气煤，胶质体热稳定性低于肥煤，可单独炼焦，但强度较低，提高气煤比例气煤，胶质体热稳定性低于肥煤，可单独炼焦，但强度较低，提高气煤比例可以增加产气率和化学产品回收率。可以增加产气率和化学产品回收率。肥煤可生成大量胶质体，粘结度高，高强度的焦炭，可单独炼焦，强度甚至肥煤可生成大量胶质体，粘结度高，高强度的焦炭，可单独炼焦，强度甚至超过焦煤，但是单独炼焦往往横裂纹较多，焦根部有蜂窝状超过焦煤，但是单独炼焦往往横裂纹较多，焦根部有蜂窝状。焦煤中低挥发分的中，高粘结性煤，单独炼焦，裂纹少，质量好，块大，焦煤
35、中低挥发分的中，高粘结性煤，单独炼焦，裂纹少，质量好，块大，抗碎强度高但是单独炼焦，膨胀率高，推焦困难，常用来做配煤。抗碎强度高但是单独炼焦，膨胀率高，推焦困难，常用来做配煤。瘦煤，单独炼焦，块度大，抗碎强度高，但是耐磨强度小的焦炭，瘦煤，单独炼焦，块度大，抗碎强度高，但是耐磨强度小的焦炭，适宜配煤炼焦。适宜配煤炼焦。9.5.1.1 9.5.1.1 原料煤的性质原料煤的性质9.5.1.19.5.1.1配煤理论配煤理论A前苏联学者利用胶质体理论，主张热稳定性温度范围的衔接。B日本学者，纤维代表强度，越密越强，黑色部分代表粘结成分。C 苏联阿莫索夫和美国夏皮罗，煤岩学方法配煤。9.5.29.5.2
36、加热速度加热速度牌号牌号不同加不同加热速度速度时液体收率液体收率(daf)/%70/min7-50/min100/min气煤气煤28.3-9.5肥煤肥煤43.8-1.4焦煤焦煤52.7-28.4腐泥煤腐泥煤65.057.740.29.5.3 9.5.3 煤料的散密度煤料的散密度 提高煤料的散密度可以改善焦炭质量。散密度高，间提高煤料的散密度可以改善焦炭质量。散密度高，间隙减小，胶质体易于填满空隙，气体不易析出，胶质体膨隙减小，胶质体易于填满空隙，气体不易析出，胶质体膨胀性和流动性都提高，使煤粒间的接触更加紧密，形成结胀性和流动性都提高，使煤粒间的接触更加紧密，形成结构坚实的焦炭。构坚实的焦炭。 另外，散密度高，炼焦过程中半焦收缩小，焦炭裂纹另外，散密度高，炼焦过程中半焦收缩小，焦炭裂纹少，提高了焦炭的强度。少，提高了焦炭的强度。 煤捣固工艺，配型煤工艺，煤干燥工艺，预热工艺都煤捣固工艺，配型煤工艺，煤干燥工艺，预热工艺都可以使煤的散密度增加。可以使煤的散密度增加。
