聚丙烯废塑料与配合煤共炭化的焦炭微观结构及热态性能研究

针对聚丙烯基个人防护装备需求量剧增而导致的聚丙烯基废塑料增多,在炼焦煤中配入废塑料是实现产城融合及固体有机废弃物绿色资源化利用的有效途径之一。在炼焦配合煤中配入聚丙烯塑料,分别用坩埚和2 kg焦炉进行共炭化试验以研究聚丙烯塑料对炼焦煤热解及成焦性能的影响。结果表明,聚丙烯塑料的热解失重温度区间完全重叠于配合煤的热解失重温度区间之内。配入聚丙烯塑料后,配合煤的固软温度区间由70.4℃最大变宽至106.3℃,黏结指数由78减小至71,最大膨胀度由21.9%减小至-4.7%,能提高共炭化过程中胶质体状态的连续性,促进成焦。聚丙烯塑料配入量为4%时,坩埚焦的结构强度和显微强度均有所提高,且坩埚焦的各向异性程度得以提高,坩埚焦的粒焦反应性降低,而粒焦反应后强度提高。采用成型煤工艺并添加4%的聚丙烯塑料进行炼焦,相较于单独用散煤炼焦所得的焦炭,其结构强度由84.71%提高到89.02%,显微强度由45.22%提高到47.12%,粒焦反应性由43.03%降至41.94%,粒焦反应后强度由58.31%增至64.60%,即聚丙烯废塑料与配合煤共炭化的焦炭质量有所提高。

炼焦过程协同处置聚乙烯塑料的实验研究

为了从源头实现固废资源化利用,采用炼焦过程协同处置废塑料是重要途径。文章探究了聚乙烯废塑料(PE)分别与炼焦煤、配合煤(PHM)、密实化的配型煤(PXM)协同炼焦的焦炭性能,并分析PE与炼焦煤共炭化过程的化学反应机制。结果表明:在PHM中添加质量分数4%的PE得到聚乙烯塑料配合煤(PHM-PE4),PHM-PE4炼焦所得焦炭质量整体看低于PHM单独炼焦。将一定比例的PHM用PE和PXM替代,制得聚乙烯塑料配型煤(PXM30-PE4),PXM30-PE4炼焦所得焦炭质量优于PHM单独炼焦,此种方法在保证焦炭质量的前提下降低了炼焦配煤成本。PXM30-PE4炼焦所得焦炭相对于PHM炼焦所得焦炭的结构强度提高了2.84%,显微强度提高了1.43%,粒焦反应性降低了2.67%,反应强度增加了9.41%,平均孔壁厚度增加9μm。