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粘结剂PTFE 对泡沫型氢氧化镍电极

粘结剂PTFE 对泡沫型氢氧化镍电极
粘结剂PTFE 对泡沫型氢氧化镍电极

第4卷 第2期1998年5月

电化学

EL ECTROCHEMISTR Y

Vol.4 No.2

May1998

粘结剂PTFE对泡沫型氢氧化镍电极

电化学性能的影响①

周 震 阎 杰 王先友 林 进 袁华堂 宋德瑛 张允什3

(南开大学新能源材料化学研究所 天津 300071)

摘要 用恒电流放电、循环伏安法和电化学阻抗谱(EIS)研究了PTFE对泡沫型氢氧化镍电极电化学性能的影响,发现PTFE的存在会增加电极的电化学反应电阻,降低电极反应的可逆性,

从而使得电极的放电电位及容量有所降低,所以在制作粘结式电极的过程中应尽量减少粘结剂的

用量.

关键词 氢氧化镍电极,粘结剂,循环伏安法,电化学阻抗谱

目前高容量的Ni/Cd、Ni/MH电池中使用的正极多以泡沫镍作基体,球形氢氧化镍填充的粘结式电极,其优点是体积比容量高,生产工艺简单,制作成本低,能耗小等.并且这种泡沫镍正极是靠粘结剂把活性材料粘合在一起而涂填到基体的孔隙中的,目前常用的粘结剂有PVA、CMC、PTFE等及其混合物.选用适当的粘结剂和用量对于保证氢氧化镍正极的各方面性能是十分重要的.一般认为PTFE是一种效果较好的粘结剂,它能在电极基体中形成一种弹性网状结构,在这种网状结构中,活性物质彼此接触,且弹性的网状纤维还能起着一种对抗电极由于充、放电造成的膨胀、收缩的作用[1].但是粘结剂的憎水性基团会阻碍电解质溶液在基体孔隙中的扩散与渗透,从而降低了活性材料的利用率.

我们曾研究过以不同量的PTFE乳液作粘结剂的泡沫镍正极的放电性能,发现随着PTFE用量的增加,电极的放电容量和放电电位均有不同程度的降低[2].本文采用恒电流放电、循环伏安法和电化学阻抗谱(EIS)研究了PTFE对泡沫型氢氧化镍电极电化学性能的影响.

1 实 验

1.1 电极的制作

制作了两组泡沫型球形氢氧化镍电极:一是每克Ni(OH)2分别加入0.05、0.15、0.20或0.25ml的60%PTFE乳液作粘结剂;另一种是不加任何粘结剂,只用蒸馏水将Ni(OH)2搅拌成糊状,涂填到泡沫镍基体中.为了防止氢氧化镍的脱落,于1cm×1cm的泡沫镍中央涂填少量活性物质,并用另一片相同的泡沫镍与之压紧后,点焊极耳.同时为了消除其它干扰因素,实

①本文1997206210收到,1997207215收到修改稿

3 通讯联系人

验中使用的是纯球形氢氧化镍,不加任何添加剂或导电剂.

1.2 恒电流放电实验

将上述制好的电极片在6mol/L KOH +0.6mol/L LiOH 溶液中进行恒电流充放电,0.1C 充电15h ,0.2C 放电,辅助电极用南开大学森力公司生产的储氢合金负极片,参比电极是HgO/Hg 电极.

1.3 循环伏安实验

循环伏安实验采用TD3690恒电位仪与计算机联机检测,测试的电极经过3周期恒电流充放电活化,扫描速度为0.5mV/s ,测试温度为25℃,取样电阻为10Ω.

1.4 电化学阻抗谱

实验采用三电极体系,以Solartron 1250频谱响应分析仪为主体,通过TD3690恒电位仪的电化学接口与电解池联机.测试温度为25℃,频率范围为10MHz ~0.01Hz ,振幅为5mV.所得谱图用非线性最小二乘法(NLL S )拟合程序(EQU IVCR T )求出各电极的电化学反应电阻.

2 结果与讨论

2.1 恒电流充放电

图1为加不同量PTFE 和未加PTFE 的Ni (OH )2电极的恒电流放电曲线(0.1C 充电15h ,0.2C 放电),如图可见加PTFE 电极的放电电位都比未加的低,而且放电容量(C )也都降 

图1 不同Ni (OH )2电极的恒电流放电曲线 Fig.1 Constant current discharge curves for different Ni (OH )2 electrodes 1)0ml PTFE ,2)0.05ml PTFE ,3)0.15ml PTFE ,4)0.20ml PTFE ,5)0.25ml PTFE

低,并且随着PTFE 用量的增加,电极的放电容量和电位降低的幅度也在增大.这是由于PTFE 的存在一方面会增加电极的内阻,另一方面也会阻碍电极活性物质与电解质溶液的接触,增大电极反应的极化.我们选取两种电极:一种是每克Ni (OH )2加0.05ml 60%PTFE 乳液作粘结剂制成的电极;另

一种是不加粘结剂的电极,

进行了循环伏安和电化学

阻抗谱的测试,也可以清楚

地说明这个问题.

2.2 循环伏安测试

用循环伏安法对制作

的泡沫型氢氧化镍电极进

行研究.虽然以前也有许多

关于Ni (OH )2电极循环伏

安研究的文献报道,但多是

薄膜电极或是烧结式电

极[3,4,5],而对粘结式电极的研究很少.

图2为不同Ni (OH )2

电极经过3周期恒电流充?341?第2期 周 震等:粘结剂PTFE 对泡沫型氢氧化镍电极电化学性能的影响

放电活化后的循环伏安图,图中有关数据列于表1.表1 Ni (OH )2电极循环伏安实验数据3

Tab.1 Data of CV experiments for the Ni (OH )2 electrodes

电极

E p ,a /V E p ,c /V ΔE p /V 未加PTFE

0.4950.2540.241加PTFE 0.5240.248

0.276 3E p ,a 、E p ,c 分别代表氧化、还原峰电位;ΔE p 为二者差值

 图2 不同Ni (OH )2电极的循环伏安图(扫描速度:0.5mV/s ) Fig.2 Cyclic voltammograms for different Ni (OH )2 electrodes 从图2及表1中可以看出,

加PTFE 的电极氧化峰电位E p ,a

比未加PTFE 的要高出近30

mV ,而还原峰电位E p ,c 则略低,

这表明加PTFE 的电极在电化学

氧化还原过程中有较大的极化,

并将造成充电时电极的充电效率

降低,放电时放电电位偏低,放电

容量损失,从而活性物质不能得

到充分利用.对未加PTFE 的电

极,其氧化或还原峰电流都比加

PTFE 要高一些,说明不加PTFE 的电极有更好的电化学反应活

性.另外,在循环伏安研究中常用 图3 不同Ni (OH )2电极活化前的阻抗谱

 Fig.3 Electrochemical impedance spectra for different

Ni (OH )2 electrodes before activation 氧化还原峰电位的差值ΔE p 来衡量一个电

极反应的可逆性[6],诚如表1显而易见未

加PTFE 电极(ΔE p 只有0.241V )比加

PTFE 的电极(其ΔE p 比前者高出35mV )

将有更好的反应可逆性.

2.3 电化学阻抗谱

电化学阻抗谱是研究电化学反应体系

性质的有效手段[7],同样以前也有许多有

关薄膜或烧结式Ni (OH )2电极电化学阻抗

谱的研究[5,8],我们对泡沫型Ni (OH )2电极进行了这方面的研究.

图3为加PTFE 和未加PTFE 的Ni (OH )2电极活化前的复平面阻抗图.图4为加PTFE ?441?电 化 学 1998年

 图4 不同Ni (OH )2电极活化3周后的阻抗谱 Fig.4 Electrochemical impedance spectra for different Ni (OH )2 electrodes after 32cycle activation 和未加PTFE 的Ni (OH )2电极经过3周充

放电活化后的复平面阻抗图.由于所制作

的电极都未加任何添加剂和导电剂,电化

学反应电阻很大,表现在阻抗图中为一个

大的容抗弧,电解池的等效电路可用图5

表示[9].

图5中R l 为溶液电阻,R r 为电化学

反应电阻,C d 为双电层电容.通过一系列

的推导可得下式:

 〔(Z ′-R l )-1/2R r 〕2+Z ″

=(1/2R r )2(1) 

图5 Ni (OH )2电极的等效电路图 Fig.5 An equivalent circuit for Ni (OH )2 electrodes

式(1)中Z ′为阻抗的实部,Z ″为阻抗的虚部[10].

根据图5等效电路,用非线性最小二乘法(NLL S )

拟合程序(EQU IVCR T )求出各电极的电化学反应电阻

(R r ),结果见表2.

从图3、4和表1中可以看出,加PTFE 的Ni (OH )2

电极的电化学反应电阻在活化前后都比未加PTFE 的电极要大一些,这是由于PTFE 的憎水性基团的存在会影响电解质溶液在电极基体中的扩散与渗透,阻碍电极

反应的进行,使得电化学反应电阻增大.

从以上的电化学测试可知,PTFE 的存在会降低粘结式Ni (OH )2电极的电化学性能,但对于粘结式Ni (OH )2电极的循环寿命而言,PTFE 的存在却是很有必要的,因为它会阻止活性物质在充放电循环过程中的脱落.所以此类电极的制作,其PTFE 的用量宜应综合考虑上述因素,在保证活性物质不脱落的前提下,最好尽量少加粘结剂.对我们所制作电极,一般为每克Ni (OH )2加入0.05ml 60%PTFE 乳液,这样电极的循环寿命及其它电化学性能比较理想.

表2 不同Ni (OH )2电极的电化学反应电阻(R r )

Tab.2 Reaction resistances for different Ni (OH )2 electrodes 电 极

活化前的电极活化3周后的电极未加PTFE

加PTFE 未加PTFE 加PTFE 反应电阻R r /Ω109.5127.8 4.92511.94

3 结 论

在粘结式Ni (OH )2电极的制作过程中加入PTFE 粘结剂会降低电极反应的可逆性,增加电极的电化学反应电阻,阻碍电极反应的进行,从而造成电极放电容量和电位的降低,对泡沫

?541?第2期 周 震等:粘结剂PTFE 对泡沫型氢氧化镍电极电化学性能的影响

型氢氧化镍电极的制作,在保证活性物质不脱落的前提下,应尽量少加粘结剂,以期提高电极的性能.

Influences of PTFE on Electrochemical Properties

of Foam 2Type Ni (OH )2 Electrodes

Zhou Zhen Yan Jie Wang Xianyou Lin Jin

Yuan Huatang Song Deying Zhang Yunshi 3

(Instit ute of New Energy M aterial Chem ist ry ,N ankai U niversity ,Tianji n 300071)Abstract Research work was performed for the influences of PTFE on the electro 2chemical properties of foam 2type Ni (OH )2 electrodes by constant current discharge.CV and EIS method.Experimental results exhibit that the existence of PTFE would decrease the reversibility of electrode reaction and increase the reaction resistance of the electrode ;thus lower the discharge potential and capacity ,so PTFE should be added as little as possible during the preparation of paste 2type electrodes.

Key words Ni (OH )2 electrode ,Binder ,CV ,EIS

Reference s

1 Kulcsar S ,Agh J ,Fazekas A et al.Microstructure of plastic bonded nickel electrodes.J.Power S ources ,1982,

8:55

2 阎杰,周震,李宇轩等.粘结剂PTFE 含量对泡沫镍正极放电性能的影响.中国化学会第七届华北化学学术研讨会论文集,1996:8

3 Unate M E ,Folquer M E ,Vilche J R et al.The influences of foreign cations on the electrochemical behavior of

the nickel hydroxide electrode.J.Electrochem.S oc.,1992,139(10):2697

4 曹晓燕,周作祥,袁华堂等.Co 对Ni (OH )2电极质子扩散行为的研究.电化学,1996,2(3):319

5 G orenstein A ,Decker F ,Estrada W et al.Electrochromic NiO x H y hydrated films :Cyclic voltammetry and ac impedance spectroscopy in aqueous electrolyte.J.Electroanal.Chem.,1990,277:277

6 Corrigan D A ,Bendert R M.E ffect of coprecipitated metal ions on the electrochemistry of nickel hydroxide thin films :Cyclic voltammetry in 1mol/L KOH.J.Electrochem.S oc.,1989,136:723

7 藤山鸟昭等著,陈震,姚建年译.电化学测定方法.北京:北京大学出版社,1995,204

8 Armstrong R D ,Charles E A.S ome as pects of the A.C.impedance behavior of nickel hydroxide and nickel/cobalt hydroxide electrodes in alkaline solution.J.Power S ources ,1989,27:15

9 Kulcsar S ,Horvath P ,Csath G et al.The internal resistance of plastic bonded high rate Ni electrodes.J.Power

S ources ,1982,8:61

10 周伟航.电化学测量.上海:上海科学技术出版社,1985:136

?641?电 化 学 1998年

高强度焦粉粘合剂如何节约成本及其制造方法

高强度焦粉粘合剂如何节约成本及其制造方法 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

高强度焦粉粘合剂如何节约成本及其制造方法 该粘合剂是一种新型焦炭粉粘合剂产品,使用功用不多,强度高,热稳定性好,而且在各种窑炉中使用,不爆裂,不结疤,熄灭性好,使用性能根本近似于焦碳。 焦碳是以后极为重要的工业资源,普遍应用于冶金,化工等范畴,但是焦炭在破焦和运输、使用进程中会发生少量的粉末,据悉发生的胶粉每年占焦碳的20%左右。这些焦粉大部分用于电煤或蜂窝煤使用,另一部分则被乱堆乱放,这既糜费了资源,又对环境造成了污染。随着焦炭需求量的日益增长,和焦炭资源(炼焦煤)的日益增加,如何把焦粉充沛有效应用,从而实现更大的价值不得不令人关注。 传统的生产型焦粘结剂种类很多,但主要有沥青和腐植酸等两大类。前者生产型焦,效果佳(需碳化),但投资多,工艺复杂;后者本钱低,无污染,工艺复杂,但型焦无法在各种窑炉中使用。而该技术生产的型焦,热强度接近于焦炭,完全可用于冶炼、铸造、化工等行业。并且其生产工艺复杂,本钱低,生产进程中,无需加热、碳化,真正地实现了环保、节能。与碳化(沥青)和腐植酸等技术相比具有分明优势: 一、热态强度高:该技术使用普通压球机,冷强度一般可达130公斤~160公斤/球,若是更高则可达200--250公斤/球;热强度一般65--100公斤/球,耐低温在1200-1550度左右。而腐植酸等很难到达100公斤/球,热强度则是更低。 二、灰分增加少:该粘结剂生产多型焦的固定碳,与原焦末固定碳相差%-2%左右,保留了原焦末的质量指标,使型焦的质量与焦炭相差无几。而腐植酸一般增加灰分6%左右,做成的型焦,一般冶金不能使用。

型煤粘合剂总结

A-A复合型煤粘合剂 产品指标 腐植酸钠≥70% 挥发份≥30% 灰分≤35% H2O≤15% 含硫≤0.5% 20-40目或80-100目粉末灰黑粉末 产品特性 1、冷抗压强度可达80-90公斤/个球,热机械强度35-50公斤/个球 2、流动性好,分散均匀,能很好的润湿煤粒、增加煤粒间的内聚力 3、具有较好的塑性,降低煤料的弹性,改善成型性 4、掺用该粘结剂的型煤各项技术指标均符合合成氨气化用煤标准 5、提高型煤燃烧率和产气率,提高热效率10%- 12%,节煤率20%-30% 6、有机物含量高,加入量小,减少了固定碳的损失,还能在一定程度上提 高挥发份 7、有效的控制煤粉外围胶体薄膜的厚度,解决了煤粉密集的空间障碍 8、无毒、无腐蚀、无气味、无挥发,无污染,环保 使用方法 加入量一般为原煤量的1%-6%,粘结剂、煤粉和水搅拌均匀,手握不散开即可挤压成型。如果能将混合料堆放24小时后再成型,型煤的强度将更大,另外,搅拌时,水分控制在16%左右 适用范围 各种洁净工业型煤、造气型煤、高效能民用型煤、高附加值型煤 包装贮存 1、25kg/袋、编织袋包装 2、阴凉干燥处保存,防水、防晒

“火云牌” HUOYUN型煤粘结剂---炭粉/炭棒/焦粉专用一、物理和化学性质:

1.外观:白色或微黄色粉末。 2.成分:主要原料棉花,加酸、碱等化学溶剂,经一系列复杂的化学反应而成. 3.炭化温度:230℃,燃烧温度:375℃。燃烧生成物主要为CO2和H2O. 4.胶体性质:复合型HUOYUN粘结剂溶解于水后形成具有一定浓稠度和粘结力的淡黄色透明胶体,胶体稳定性强,不易分解,可保存较长时间不变质. 二、用于生产炭粉/碳棒/型焦的特点: 1.用量极小:炭粉/炭棒/焦粉用量0.5-0.8%; 2.使用方便:可先和其他粉料混合均匀后再加水搅拌,也可先溶解于水做成胶液后再加其他粉料搅拌; 3.不增加任何灰分,不降低热值,不阻燃(有助燃作用);粘结力强,成型效果好,外观均匀美观; 4.绿色环保:主要原料是棉花,燃烧生成物为CO2,不产生其他有害气体和杂质,不影响产品品质,对人体安全无害,对环境友好。 5.缺点:HUOYUN粘结剂单价较高,客户需根据自身产品价值核算好综合使用成本。 三、使用方法:复合型HUOYUN为粉料,属于高吸水量、高纯度的聚合物,作为粘结剂使用时,应先溶解于水做成胶体后再添加到粉料中去,可以有效发挥最大粘结效力。(有些客户在使用时直接以粉料形式添加到其他物料中,再加水搅拌)。 具体使用方法: 1、直接加入干粉:将复合HUOYUN粘结剂均匀加入物料中,物料与粘合剂的比例一般为100:1。根据物料粒度,比表面积,粘合剂加入量有所不同。 2、将物料润湿,视物料湿度情况喷洒适量水。注意控制湿度。 3、搅拌均匀后,即可压球。 1、溶水成胶:复合HUOYUN粘结剂溶于水后具有一定粘度,如溶解方法不当会造成较大结团,影响正常使用。正确的溶解方法为:HUOYUN干粉和水按1:30-50的比例溶解,需先往容器里加一定量水,用搅拌棍(或搅拌机)快速搅拌,同时缓慢、均匀分散地加入粉料,注意尽量不要使之结成较大团块,等到水份完全浸润粉末,再搅拌均匀就可以做成胶体了。 2.将做好的胶体和其它物料均匀混合,经充分搅拌混合后即可使物料具有粘性,即可压球。 3.加入HUOYUN胶体的粉料,注意控制含水量,如物料太湿则容易造成粘模具和成球率降低。 型煤、型焦、冷固球团粘结剂的选择为了使您对型煤、型焦、冷固球团技技术方面更深的认识、了解,根据我所多年的经验 和众多生产厂家的情况,特编写关于型煤、型焦、冷固球团的有关生产技术方面的资料供您参考! 一、概述 众所周知,块煤、焦炭、兰碳、石油焦、块矿、烧结球团是化工、电石、钢铁、有色金属等行业生产必备的块状原料,由于其市场用量大,使之价格上涨幅度提高40%;但在生产应用中的剩余粉末,属于副产品,由于是粉末状,只能用以较低的价格销售,且市场销售价

粘结剂配煤炼焦研究进展(1)

2010年第3期 doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2010.03.046 能源技术与管理 粘结剂配煤炼焦研究进展 郑志磊,吴国光,孟献梁,曹勇飞,季伟 (中国矿业大学化工学院煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室,江苏徐州221008)[摘要]通过向煤中加入粘结性添加剂可以部分替代强粘结煤或增加炼焦煤中不粘结煤的用量,达到节约炼焦煤资源的目的。从所添加粘结剂性质以及粘结剂对煤炭的改质 效果和对焦炭质量的影响等几方面阐述了近年来在配煤炼焦中粘结性添加剂研究 方面所取得的进步,并指出今后应加强机理研究,以更好的指导炼焦生产。 [关键词]粘结剂;配煤炼焦;煤沥青 [中图分类号]TQ520.62[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2010)03-0111-03 0引言 焦炭是重要的工业原料,广泛应用于冶金、铸造、化工等行业。近年来,中国焦炭产量多年位居世界首位,但是由于优质炼焦煤的短缺,我国焦炭生产质量和成本已经受到严重制约,合理开发和利用炼焦煤资源是中国焦化工业持续、健康发展的重要基础[1]。提高焦炭质量和扩大炼焦煤源的新工艺有煤预热、捣固、型焦、配型煤和加入添加剂等。与其它工艺相比,加入添加剂的特点是工艺变动不大,操作简单灵活,成本低、焦炭质量提高且稳定。焦化用添加剂可分为两类,一类是粘结性添加剂,主要有煤沥青、煤焦油及石油残渣等;另一类是惰性添加剂,包括焦粉、无烟煤及无机惰性物质等。 日本新日铁和住友钢铁公司利用石油改质沥青与弱粘性煤进行配型煤炼焦实验收到了很好的效果,将煤料与焦油渣按9∶1的比例压型煤,然后配煤炼焦,使焦炭强度和反应性得到了改善[2-3]。 1焦化常用粘结剂 上世纪就有学者利用诸如重油之类的有机添加物将低粘结性煤料润湿得到较好质量焦炭的实例。现阶段利用添加物改善炼焦煤质的方法在共碳化及中间相理论的指导下,粘结剂研究使用的热点已经扩展到焦油沥青类粘结剂,主要包括煤焦油沥青、石油沥青、石油残渣、煤焦油、焦油渣等。此类粘结剂在型煤工艺中已经广泛使用,得到较好的发展。但是在顶装煤配煤中的研究方兴未艾[4]。煤沥青与焦油渣作为焦化工艺两种主要的副产物,和石油类添加剂相比与煤在结构、组成上有着更多的相似之处,因此,对炼焦煤改质效果也更好。 煤沥青是煤焦油加工的主要产品之一,是煤焦油蒸馏提取各种馏分后的残留物。在常温下密度为1.25~1.35g/cm3的黑色固体,加热可软化。加热温度不同,沥青既可以处于胶体状态或呈玻璃状态。通常认为其由高分子量的焦化馏分、低分子量的塑化剂以及不溶的固体物质三部分组成[5],而这些部分的组合控制着煤沥青的特能。高分子量的焦化馏分是煤沥青炭化时结焦成炭的关键组分,这部分组分在高温下的流动性虽不及塑化组分,但当温度升高到一定程度时,对煤沥青的粘度也不会产生有害的影响;低分子量的塑化组分炭化时,虽不会结焦成炭,但与焦化组分形成共溶体,在高温下赋予沥青良好的流动性,即控制着煤沥青的高温粘度;不溶的固体物质在炭化时基本不发生变化。沥青类粘结剂按软化点不同可分为软沥青(<70℃)、中温沥青(70℃~80℃)和硬沥青(>85℃),作为强粘结性煤代用品的改质粘结剂一般应采用软化点100℃以上的沥青,使得其既起到粘结剂的功效,又能在炭化时具有较高的残炭率,提高焦炭强度和改善焦炭反应性。准确评价煤沥青粘结剂的性能还需要全方面分析诸如QI、TI、β树脂含量、结焦值、C/H原子比等性能指标。 焦油渣为粘稠状废渣,主要由煤尘、焦粉、沥青粉、炭化室顶部热解产生的游离碳及清扫上升管和集气管时所带入的多孔物质、焦油和沥青的聚合物等含碳物质等组成。渣内固定碳含量约60%,挥发分产率约33%、灰分约4%、硫含量约1.6%。焦油渣是一种炼焦工业废渣,含有苯类等 111

型焦的定义

型焦的定义 型焦就是以焦粉为主要原料快速炭化制成大块型焦。焦粉制成的型焦可广泛应用于冶炼、化工、锅炉燃烧等行业,可全部替代焦炭。相对于焦炭,型焦具有成本低廉易于加工运输等优点。 铸造型焦国内现状 由于炼焦煤需求量不断增加,粘结性烟煤的供应日趋紧张,价格不断上涨,同时,供给的原料煤质量也不断下降,使我国本来就硫份和灰份偏高的炼焦煤又雪上加霜,相对而言,弱粘结煤(无烟煤,贫煤,瘦煤,半焦等)质量好,且售价较低。鉴于这种局面,就如何合理利用弱粘结煤资源,提高经济效益,我们在进行了大量的社会调查之后,对非粘结煤粉深加工作了长时间的研究、试验工作,提出了以低灰、低硫、弱粘结煤作主要原料、配制少量强粘结性煤以及少量添加剂,采用冷压成型工艺生产优质铸造型焦新产品,既解决了长期以来的煤炭资源不平衡问题,又为丰富弱粘结煤深加工找到了一条新路子,是一项经济效益显著,社会效益良好项目。 铸造焦是铸造业冲天炉使用的主要原料,铸造焦的质量是获得高温优质铁水的决定性因素。据有关资料统计,我国各类铸造厂点有2万余家,年产铸件1100万吨左右,铸件产值超过400亿元人民币,按铸件与铸钢每吨平均耗200公斤铸造焦计算,我国铸造用焦耗量达200多万吨,而目前用常规法生产铸造焦的厂家只有十几家,生产能力仅105万吨左右,由于工艺落后,配方简单,原料质量次等原因,铸造焦质量较差,仍有不少铸造厂使用改良焦和土焦代替使用,预计2006年,我国铸件产量将达到1400万吨,铸造焦用量超过300万吨。国内铸造焦市场缺口很大。 铸造焦产品性能应为块度大、强度高、反应性低。其指标下限值:块度大于110~150mm,水分小于5%,灰分小于8.01~10%,挥发分小于3%,硫分小于0.46%,转鼓强度大于81%,落下强度大于88%,气孔率小于28%,碎焦率小于4%。 铸造型焦的质量取决于所使用原料的性质,所用原料应主要是低灰、低硫、发热量大、固定碳高的优质弱粘结煤,因此,用其生产的产品,符合国标8729-88的一,二级铸造焦产品。铸造型焦用途广阔:铸造高等级的机器、器械、军工、运输设备部件。汽车工业铸造高等级的铸件等。铸造型焦在国际上60年代就已开始使用,它具有比不成型焦炭有更高的热效应能力(高50-100℃),这样可大量节约我国少有的主焦煤,能大量的利用当地非粘结煤,从而使企业得到很高的经济效益,为铸造业提高产品质量开创了一个主要保证条件。 铸造型焦是在英国、法国和南韩铸造型焦技术的基础上,经过长时间的探索、研究试验取得的成果,质量完全符合国家一级铸造焦标准。生产的工艺应采用冷压成型斜底炉炭化生产铸造型焦工艺,并对炭化炉结构进行了多次改进,工艺简单,成本较低,具有投资省,成品率高,能源综合利用见效快等优点。本技术采用无回收煤气箱式斜底炭化炉,为外热炉,炉体由两部分组成,上部炭化室,下部和两侧面为燃烧室,炭化室顶部和底部均为倾斜式,使炭化工艺和生产操作使用更加合理和完善,出焦率达90%以上

浅谈型焦现代生产技术提要

型焦(型煤)现代生产技术提要 -------陈善堂 一、型焦的概念及诞生背景 1、概念:型煤是以无烟煤粉或炭质材料(半焦粉、焦粉、石油焦粉和木炭等)为主体原料,配入少量粘合剂加压成型制得。 型焦是预先将制焦原料进行成型,然后进行碳化或烧结形成的具有固定外形尺寸焦制品或煤制品。主要有方形、圆柱形,球形。其特点:尺寸规整、密度大、气孔率低、成分稳定且可调整,冷热强度均高、节能环保等。特别适用于金属铸造、大型燃油燃气锅炉点火、钢包烘烤、铁合金冶炼等领域,在铸造业使用可大幅度提高铁焦比,提高铁水温度、控制铁水成分等。目前型煤主用于铸造、冶金、化工、气化等领域,代替焦碳、节约焦煤资源。 2、诞生背景:由于焦煤的大量开采和消耗,世界各国的焦煤资源都面临即将枯竭问题。我国的焦煤按现在的开采幅度,到2015年焦煤将出现枯竭。为了解决焦煤贫乏和替代问题,人们开始寻找一种可以充分利用丰富的非粘结煤代替焦煤炼焦的技术,于是诞生了现代的型焦生产技术。在该技术的开发过程中,人们意外发觉该工艺特别适用于生产铸造型焦,其产品性能远远优于传统的炼焦制品。另外,由于现阶段型焦的生产规模远远不能满足钢铁冶炼的需求,顾只能应用于铸造业。进入2010年国家对土焦窑的清理力度加大和关闭148家炼焦企业,加上型焦的应用逐步被铸造业接受及型焦产业自身生产成本的不断降低,及随着非焦炼铁技术的推广,传统焦煤炼焦方法将在5-10年内被完全淘汰,型焦产业将进入高速发展期。 二、中国型焦发展历程 中国型煤生产技术的研究和发展具有代表性的成长路线大体经历了“六五”期间采用冷压型煤工艺,用河南鹤壁的贫瘦煤、大同的弱粘煤制成的半焦和焦油沥青粘合剂,生产出一级铸造型煤;“七五”期间,鞍山热能院与内蒙古煤研所合作,以太西无烟煤为主要原料,配以1/3焦煤热压成型,制成特级铸造型煤。在宁夏石嘴山市焦化厂建成出产4万吨的工业示范线,已投产使用;该院又为乌达矿务局建成同样生产线一条。河南神火集团部分吸收日本FCP法的优点,利用永城新庄矿的无烟煤在热电厂内投资2亿人民币建成年产10万吨的热压成型铸造型煤生产线一条,已收到巨大的经济效益。中国型煤产业已进入蓬勃发展阶段,各地均在大力组织资金上马,成为新一代能源产业。 我国型焦大体经历了三个产业淘汰期。70年代,我国仍处于计划经济的时代,国内一些焦化企业和钢铁企业尝试上了几个规模较小的型焦生产线,例如山东济宁焦化厂,由于机制的限制和技术原因,这批生产线陆续下马,这是我国的第一次型焦产业洗牌;80年代末到90年代初,我国经济进入计划经济和商品经济的双轨制,一部分型焦个体生产企业开始上马型焦产品,因生产技术局限在冷固结领域和当时的市场立足点限制在钢铁企业,继而也被淘汰;90年代末和2000年初,随着冷固结粘合剂的研发技术的突破,又出现一批冷固结型焦生产企业,但冷固结生产型焦面临的问题仍然困惑着这批企业家,主要是:产品灰分超标、防水性差。至此,人们在制作型焦的理念上才出现质的突破。有原来的陶瓷工艺引进电极生产热和工艺和传统炼焦的配方工艺,才使型焦的生产技术趋于成熟。 至今,含有传统炼焦配方工艺与电极生产热和工艺相结合及单独采用电极生产工艺的型焦生产方法已形成两枝独秀的成熟生产工艺技术。但单独采用电极生产工艺的型焦生产方法更加先进,已完全使用无烟煤,更符合完全替代焦煤炼焦的思维理念,真正具有发展前途。而含有传统炼焦配方工艺与电极生产热和工艺相结合的型焦生产方法仅是过渡工艺(河南神火采用该技术)。从这两种成熟工艺的共同特点得到启示:冷固结免碳化工艺目前不能生产出满足工业质量要求的型焦制品,但不乏可以作为型焦生产技术的一种互补技术存在。

高强度焦粉粘合剂如何节约成本及其制造方法

高强度焦粉粘合剂如何节约成本及其制造方法集团标准化小组:[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

高强度焦粉粘合剂如何节约成本及其制造方法 该粘合剂是一种新型焦炭粉粘合剂产品,使用功用不多,强度高,热稳定性好,而且在各种窑炉中使用,不爆裂,不结疤,熄灭性好,使用性能根本近似于焦碳。 焦碳是以后极为重要的工业资源,普遍应用于冶金,化工等范畴,但是焦炭在破焦和运输、使用进程中会发生少量的粉末,据悉发生的胶粉每年占焦碳的20%左右。这些焦粉大部分用于电煤或蜂窝煤使用,另一部分则被乱堆乱放,这既糜费了资源,又对环境造成了污染。随着焦炭需求量的日益增长,和焦炭资源(炼焦煤)的日益增加,如何把焦粉充沛有效应用,从而实现更大的价值不得不令人关注。 传统的生产型焦粘结剂种类很多,但主要有沥青和腐植酸等两大类。前者生产型焦,效果佳(需碳化),但投资多,工艺复杂;后者本钱低,无污染,工艺复杂,但型焦无法在各种窑炉中使用。而该技术生产的型焦,热强度接近于焦炭,完全可用于冶炼、铸造、化工等行业。并且其生产工艺复杂,本钱低,生产进程中,无需加热、碳化,真正地实现了环保、节能。与碳化(沥青)和腐植酸等技术相比具有分明优势: 一、热态强度高:该技术使用普通压球机,冷强度一般可达130公斤~160公斤/球,若是更高则可达200--250公斤/球;热强度一般65--100公斤/球,耐低温在1200-1550度左右。而腐植酸等很难到达100公斤/球,热强度则是更低。 二、灰分增加少:该粘结剂生产多型焦的固定碳,与原焦末固定碳相差1.5%-2%左右,保留了原焦末的质量指标,使型焦的质量与焦炭相差无几。而腐植酸一般增加灰分6%左右,做成的型焦,一般冶金不能使用。 三、生产流程短:该粘合剂与焦粉按比例混合,充沛搅拌平均,经压球机挤压成型,然后烘干即为型焦产品,而用沥青粘结需经加热,成型,碳化等工艺才能成型焦,其型焦本钱比本技术高2--3倍。 四、环保无污染:该技术生产型焦,从搅拌、成型到烘干(或晾干)入库,不会发生“三废”,做到了清洁生产。而用沥青碳化生产,从沥青加热、成型,到碳化、成焦(熄焦)发生少量污染,给环境和人身造成很大危害。

生产型焦用的原料种类大全

生产型焦用的原料种类大全 ㈠、成型粘合剂及固结粘合剂 1、有机粘合剂 有机粘合剂的化学成分以碳或碳氢化合物为主要成分,具有灰分少、可燃烧、高温强度高的特点,是制造型焦的主选粘合剂。其主要有:煤沥青、煤焦油、高粘结指数的肥煤及焦煤、纸浆废液、糖稀、树脂、淀粉、腐植酸、纤维素等。 2、无机粘合剂 无机粘合剂主要是各类水性胶体物,具有灰分高、不燃烧、低温强度高的特点,在制造型焦中单独使用已被淘汰,目前仅作为“复合粘合剂”的次要成分使用。其主要有:水玻璃、石灰乳、水泥、膨润土、粘土、氯化镁等。 3、复合粘合剂 复合粘合剂以有机粘合剂主要成分,配入少量的无机粘合剂复合而成,虽然兼顾了有机粘合剂和无机粘合剂共同优点,也继承了它们的共同缺点。从目前的应用状况看,缺点大于优点;具有一定的功能作用,但应用价值不大。其在型焦生产出现的初期有所应用,随着型焦生产技术的成熟,现已被淘汰。特别是高质量的型焦生产技术成熟,该复合粘合剂的应用价值已被完全否定。 4、各类粘合剂的作用 ㈡、主体原料

1、非粘结性碳质材料 型焦生产用非粘结煤有无烟煤、焦末、烟煤和兰炭。无烟煤是目前生产优质高碳、低灰、低硫、高强度、高密度铸造型焦的主选原料;冶金焦末是废弃物的再利用原料,其生产出来的型焦属于低档产品,不仅固定碳含量低(固定碳80-85%)而且硫含量较高(硫0.8-0.5%),使用中有大量的焦炭颗粒飞出。烟煤目前只能作为型焦改型剂使用;兰炭其强度太低,不能用于生产型焦。 2、粘结性碳质材料 型焦生产用粘结煤有焦煤、肥煤。焦煤、肥煤可以在型焦生产中使用,但其挥发分会降低型焦的强度,是型焦的密度降低。仅局限于生产冶金型焦,铸造型焦不适宜使用。 ㈢、添加剂种类及功能作用 型焦生产用添加剂有固化剂、助燃剂、稀释剂、成焦剂等。型焦生产一般不需使用添加剂,目前有引入成焦剂的配方在使用,效果不太明显。 ㈣、生产配方 1、工艺配方 工艺配方是由生产工艺决定的。不同的成型方法、不同的设备选型决定了工艺配方。在选择型焦生产方法时尤为重要。 目前国内许多厂家因设备和工艺配方的选择缺陷,造成无法生产出合格的型焦和投资浪费。分析目前国内型焦生产厂家

高强度焦粉粘合剂如何节约成本及其制造方法

高强度焦粉粘合剂如何节约成本及其制造方法 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】

高强度焦粉粘合剂如何节约成本及其制造方法 该粘合剂是一种新型焦炭粉粘合剂产品,使用功用不多,强度高,热稳定性好,而且在各种窑炉中使用,不爆裂,不结疤,熄灭性好,使用性能根本近似于焦碳。 焦碳是以后极为重要的工业资源,普遍应用于冶金,化工等范畴,但是焦炭在破焦和运输、使用进程中会发生少量的粉末,据悉发生的胶粉每年占焦碳的20%左右。这些焦粉大部分用于电煤或蜂窝煤使用,另一部分则被乱堆乱放,这既糜费了资源,又对环境造成了污染。随着焦炭需求量的日益增长,和焦炭资源(炼焦煤)的日益增加,如何把焦粉充沛有效应用,从而实现更大的价值不得不令人关注。 传统的生产型焦粘结剂种类很多,但主要有沥青和腐植酸等两大类。前者生产型焦,效果佳(需碳化),但投资多,工艺复杂;后者本钱低,无污染,工艺复杂,但型焦无法在各种窑炉中使用。而该技术生产的型焦,热强度接近于焦炭,完全可用于冶炼、铸造、化工等行业。并且其生产工艺复杂,本钱低,生产进程中,无需加热、碳化,真正地实现了环保、节能。与碳化(沥青)和腐植酸等技术相比具有分明优势:一、热态强度高:该技术使用普通压球机,冷强度一般可达130公斤~160公斤/球,若是更高则可达200--250公斤/球;热强度一般65--100公斤/球,耐低温在1200-1550度左右。而腐植酸等很难到达100公斤/球,热强度则是更低。 二、灰分增加少:该粘结剂生产多型焦的固定碳,与原焦末固定碳相差1.5%-2%左右,保留了原焦末的质量指标,使型焦的质量与焦炭相差无几。而腐植酸一般增加灰分6%左右,做成的型焦,一般冶金不能使用。 三、生产流程短:该粘合剂与焦粉按比例混合,充沛搅拌平均,经压球机挤压成型,然后烘干即为型焦产品,而用沥青粘结需经加热,成型,碳化等工艺才能成型焦,其型焦本钱比本技术高2--3倍。 四、环保无污染:该技术生产型焦,从搅拌、成型到烘干(或晾干)入库,不会发生“三废”,做到了清洁生产。而用沥青碳化生产,从沥青加热、成型,到碳化、成焦(熄焦)发生少量污染,给环境和人身造成很大危害。

我公司型焦的制作和使用

我公司型焦的制作和使用 摘要:通过选用适当的粘结剂和进行了必要的设施建设,我们将焦粉加工成为成品型焦,部分代替了冶金块焦供公司化肥厂造气车间的固定床造气炉生产半水煤气使用,取得了一定的经济效益。 关键词:焦粉、加工、型焦、配入量 a burnt manufacture of my company and usage summary:pass to choose to use appropriate of glue and knot and carried on the facilities construction of the necessity, we process burnt powder to become the finished product type is burnt, the part replaced the metallurgy piece is burnt to be provided for company to turn the fixed bed that the fatty factory builds to annoy the car builds to annoy a heat of production half water coal gas usage, certainly obtain economic performance. keyword:burnt powder, process, the type is burnt and goes together with into the quantity 一、前言: 我所在的山西焦化股份有限公司是一家以焦化为主,再通过对焦化副产的煤焦油进行深加工,利用焦炉副产的焦炉煤气配入半水煤气来生产合成氨和尿素、甲醇,最终生产数十种化工产品的大型化工企业。目前公司的主导产品冶金焦的生产能力为360万吨/年,合成氨为8万吨/年,尿素为13万吨,煤焦油的加工能力为35万吨/年,8万吨炭黑,20万吨甲醇、10万吨粗苯精制。 众所周知,利用焦炉煤气来生产尿素与甲醇时由于其组成的各气体成分中的h元素含量高,而c元素含量相对要少一些,所以我们尿素生产系统建有4台固定床造气炉来生产半水煤气配入焦炉煤气中用于调节气体成分。我们的固定床造气炉多年来基本一直以本公司焦炉所生产的冶金块焦为主要原料,原料

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