配煤中生物材料的加入是減少高爐煉鐵溫室效應(yīng)氣體逸散的有效方法。加拿大礦物與能源研究中心在350kg試驗(yàn)焦?fàn)t（寬460mm、容積0.405m3）上進(jìn)行試驗(yàn)，研究了活性炭加入配煤對(duì)炭化條件和焦炭性能的影響。活性炭加入大幅降低了煉焦過(guò)程中焦炭對(duì)焦?fàn)t炭化室墻的壓力。灰分含量和活性炭的粒度對(duì)焦炭性能有重要影響。
細(xì)粒活性炭對(duì)焦炭穩(wěn)定性和硬度有利，但對(duì)焦炭性能和CSR的影響與粗粒活性炭截然相反。為了生產(chǎn)適合高爐煉鐵的焦炭，同時(shí)使活性炭的加入量較大化，需控制活性炭的礦物含量及混合位置。
對(duì)活性炭加入量為2%~5%的配煤進(jìn)行了9次炭化試驗(yàn)。所用活性炭由加拿大東部的硬木緩慢熱解形成。試驗(yàn)用煤破碎至粒度<3.35mm占80%，活性炭有3種不同的粒度范圍（6.4~9.5mm，2.4~3.4mm，<0.07mm）。對(duì)混合煤的性質(zhì)（灰分、揮發(fā)分和FC）、元素含量和礦物含量進(jìn)行分析可知，混合煤的Ca含量和容堿量隨活性炭加入量的增加而增加。
1、分析了混合煤的熱流變性能
活性炭的加入使log10很大流動(dòng)度稍微降低，混合煤的膨脹度SD2.5（ASTMD5515-97（2010））也相對(duì)變化。FS1比較大流動(dòng)度和膨脹度敏感性低，隨活性炭的加入保持不變。這表明，較少含量的活性炭與煤混合良好，因此，活性炭不影響煉焦過(guò)程膠質(zhì)層的形成。
2、對(duì)混合煤進(jìn)行了巖相分析
與基礎(chǔ)配煤相比，活性炭的加入導(dǎo)致惰性組分增加，而混合煤中的鏡質(zhì)組含量和活性組分總量隨惰性組分的稀釋相對(duì)降低。混合煤中惰性組分的增加受較大平均反射率下降的影響。煤的顯微組分分析表明，活性炭越細(xì)，與煤的混合越好，因此，可用光學(xué)顯微鏡區(qū)分活性炭與煤組分。
煤經(jīng)進(jìn)料槽由重力作用加人炭化室，2個(gè)垂直墻分別固定和可移動(dòng)，試驗(yàn)過(guò)程中溫度保持1200℃，在煉焦過(guò)程中監(jiān)測(cè)作用在炭化室墻上的壓力。測(cè)試表明，活性炭的加入對(duì)炭化室墻壓力的影響很大，并且炭化室墻壓力的下降程度與活性炭的粒度相關(guān)。當(dāng)活性炭粒度減小，炭化室墻壓力的下降程度減少。眾所周知，惰性材料（如活性炭或焦粉）可作為壓力調(diào)節(jié)劑，使氣體更自由地從膠質(zhì)層中逸出。
配煤1和配煤2分別加人6.4~9.5mm和2.4~3.4mm的粗粒活性炭，配煤3加入<0.07mm的細(xì)粒活性炭。粗粒活性炭的加入使<12.5mm的較小粒度的焦炭料位明顯提高。與不加活性炭的基礎(chǔ)配煤相比，配煤1和配煤2炭化試驗(yàn)中所得焦炭的ASTM穩(wěn)定性和硬度明顯降低。且配煤1和配煤2焦炭具有較低的IRSTDI40和較高的I10指數(shù)，這也表明其焦炭的冷強(qiáng)度有明顯降低。配煤1和配煤2焦炭的表觀密度比相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)配煤稍低。而加入細(xì)粒活性炭的配煤3所得焦炭的穩(wěn)定性、硬度和IRSID的變化很小。
分別測(cè)定2.4~3.4mm和<0.07mm的活性炭（5%）加入配煤煉焦所得焦炭的光學(xué)顯微鏡圖像。對(duì)于加入2.4~3.4mm活性炭的配煤所得焦炭，活性炭顆粒與原材料的蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)一致，膠質(zhì)層滲人部分活性炭的多孔結(jié)構(gòu)中，但大部分的大顆粒活性炭未被焦炭包圍，導(dǎo)致焦炭基質(zhì)薄弱及穩(wěn)定性和硬度大幅下降。由<0.07mm的細(xì)粒活性炭加入配煤所煉焦炭的顯微圖片可見(jiàn)，惰性材料的小顆粒鑲嵌在焦炭結(jié)構(gòu)中，消除了粗粒活性炭的缺點(diǎn)，焦炭的穩(wěn)定性和硬度與基礎(chǔ)配煤相差不大。
3、測(cè)定了活性炭對(duì)焦炭CRI和CSR的影響
與相應(yīng)的基礎(chǔ)配煤相比，焦炭CRI有很大程度地提高，CSR下降，加入<0.07mm活性炭的配煤所得焦炭的CSR降幅更大。比較了加入5%活性炭配煤與基礎(chǔ)配煤所得焦炭的CSR，活性炭中礦物質(zhì)含量高（特別是Ca）導(dǎo)致焦炭反應(yīng)性提高，Ca作為催化劑加速了焦炭中的碳與CO2的反應(yīng)。細(xì)粒活性炭加入配煤煉焦時(shí)，礦物質(zhì)均勻分散在焦炭中，而粗粒活性炭的催化作用相對(duì)穩(wěn)定，因此，其CSR的降低程度相對(duì)較低。
總之，配煤添加活性炭對(duì)炭化條件和焦炭質(zhì)量會(huì)有一定的影響，今后有必要對(duì)活性炭進(jìn)行礦物質(zhì)去除的預(yù)處理，可將加入活性炭的配煤壓制成煤餅以提高焦炭性能，并使活性炭的加入量較大化。