簡(jiǎn)介

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焦炭亦稱“焦塊”、“焦渣”。煤在鍋爐爐內(nèi)加熱到850℃以上時(shí)，隨著溫度升高，煤中的有機(jī)物分解， 其中揮發(fā)性產(chǎn)物逸出后， 殘留下的不揮發(fā)產(chǎn)物就是焦炭。其中包括能燃燒的固定碳和燃燒殘余物——灰分。燃燒時(shí)發(fā)出很短的藍(lán)色火焰，并釋放大量熱量。燃燒過程緩慢而持久，且易在表面形成灰殼。為使焦炭燃盡，應(yīng)設(shè)法及時(shí)除去其灰殼。焦炭的物理性質(zhì)(如粘結(jié)性等)，對(duì)于層燃爐的運(yùn)行具有較大的影響。

焦炭產(chǎn)量約占焦化產(chǎn)品的75%左右。焦炭主要用于煉鐵，它在生鐵生產(chǎn)成本中約占1/2～1/3。高爐冶煉過程實(shí)際上是將鐵礦石還原的過程， 焦炭即充當(dāng)了還原劑和熱量來源。

焦炭又可用于肥料工業(yè)， 利用焦炭與水蒸氣、空氣作用， 制成半水煤氣， 然后再使氫與空氣中的氮結(jié)合生成氨。焦炭還是生產(chǎn)乙炔、氰氨基鈣、二硫化碳和電極等反應(yīng)劑，也是城市煤氣工業(yè)的重要原料。從中國(guó)焦炭產(chǎn)量分布情況看，中國(guó)煉焦企業(yè)地域分布不平衡，主要分布于華北、華東和東北地區(qū)。[2]

主要成分是固定碳，揮發(fā)物很少，燃燒時(shí)無煙。熱值約為25104 kJ/kg—31380 kJ/kg。銀白色或灰黑色，有金屬光澤，堅(jiān)硬多孔。大塊的稱作塊焦或冶金焦，小塊稱作碎焦，粉末的稱作焦屑。鐵合金生產(chǎn)中用焦炭作還原劑，要求焦炭的固定碳越高越好，灰分越少越好。其粒度對(duì)冶煉有很大影響。粒度大的焦炭，比電阻小，導(dǎo)電性強(qiáng)，電極下插困難，電爐熱損失增加，粒大的焦炭反應(yīng)表面也小，還原能力相應(yīng)降低，故粒大的焦炭加入爐內(nèi)會(huì)使?fàn)t況惡化。粒度小的焦炭，比電阻大，接觸面大，會(huì)使電極深插，熱損失少，但粒度過小又會(huì)降低爐料的透氣性，造成刺火塌料。

所以焦炭應(yīng)有一定的合適的粒度。其粒度的大小與爐子容量有關(guān)，大電爐用的焦炭粒度較大，小電爐用的焦炭粒度較小。例如容量為12500 kVA的電爐，焦炭粒度應(yīng)為5 mm—18 mm;容量為400 kVA—1800 kVA的電爐，焦炭粒度應(yīng)為 1 mm—8 mm，其中1 mm—3 mm粒度的焦炭不高于20%，冶煉過程中，應(yīng)經(jīng)常檢驗(yàn)焦炭中的含水量，進(jìn)行爐料配比的校正，使?fàn)t況正常進(jìn)行。

物化性質(zhì)

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物理性質(zhì)

焦炭物理性質(zhì)包括焦炭篩分組成、焦炭散密度、焦炭真相對(duì)密度、焦炭視相對(duì)密度、焦炭氣孔率、焦炭比熱容、焦炭熱導(dǎo)率、焦炭熱應(yīng)力、焦炭著火溫度、焦炭熱膨脹系數(shù)、焦炭收縮率、焦炭電阻率和焦炭透氣性等。

焦炭的物理性質(zhì)與其常溫機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度及化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。焦炭的主要物理性質(zhì)如下：

平均比熱容為 0.808kj/（kgk）（100℃），1.465kj/（kgk）（1000℃）

熱導(dǎo)率為 2.64kj/（mhk）（常溫），6.91kj/（mhk）（900℃）；

著火溫度（空氣中）為 450-650℃；

干燥無灰基低熱值為 30-32KJ/g；

化學(xué)成分

焦炭反應(yīng)性與二氧化碳、氧和水蒸氣等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的能力，CRI =(G0—G1）/G0×（注：G0----試驗(yàn)焦炭樣重量，g；G1----反應(yīng)后焦炭樣重量，g；）。焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度是指反應(yīng)后的焦炭再機(jī)械力和 熱應(yīng)力作用下抵抗碎裂和磨損的能力。焦炭在高爐煉鐵、鑄造化鐵和固定床氣化過程中，都要與二氧化碳、氧和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由于焦與氧和水蒸氣的反應(yīng)有與二氧化碳的反應(yīng)類似的規(guī)律，因此大多數(shù)國(guó)家都用焦炭與 二氧化碳間的反應(yīng)特性評(píng)定焦炭反應(yīng)性。

焦炭反應(yīng)性CRI及反應(yīng)后強(qiáng)度CSR的重復(fù)性r不得超過下列數(shù)值：

CRIr≤2.4%

CSR：≤3.2%

焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果均取平行試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值。

質(zhì)量評(píng)價(jià)

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是高溫干餾的固體產(chǎn)物，主要成分是碳，是具有裂紋和不

2009年1-9月全國(guó)焦炭產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表

規(guī)則的孔孢結(jié)構(gòu)體（或孔孢多孔體）。裂紋的多少直接影響到焦炭的力度和抗碎強(qiáng)度，其指標(biāo)一般以裂紋度（指單位體積焦炭?jī)?nèi)的裂紋長(zhǎng)度的多少）來衡量。衡量孔孢結(jié)構(gòu)的指標(biāo)主要用氣孔率（只焦炭氣孔體積占總體積的百分?jǐn)?shù)）來表示，它影響到焦炭的反應(yīng)性和強(qiáng)度。不同用途的焦炭，對(duì)氣孔率指標(biāo)要求不同，一般冶金焦氣孔率要求在 40 ～ 45% ，鑄造焦要求在 35 ～ 40% ，出口焦要求在 30% 左右。焦炭裂紋度與氣孔率的高低，與煉焦所用煤種有直接關(guān)系，如以氣煤為主煉得的焦炭，裂紋多，氣孔率高，強(qiáng)度低；而以焦煤作為基礎(chǔ)煤煉得的焦炭裂紋少、氣孔率低、強(qiáng)度高。焦炭強(qiáng)度通常用抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)來表示。焦炭的抗碎強(qiáng)度是指焦炭能抵抗受外來沖擊力而不沿結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷處破碎的能力，用 M40 值表示；焦炭的耐磨強(qiáng)度是指焦炭能抵抗外來摩檫力而不產(chǎn)生表面 玻璃 形成碎屑或粉末的能力，用 M10 值表示。焦炭的裂紋度影響其抗碎強(qiáng)度M40 值，焦炭的孔孢結(jié)構(gòu)影響耐磨強(qiáng)度 M10 值。M40 和 M10 值的測(cè)定方法很多，中國(guó)多采用德國(guó)米貢轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的方法。

質(zhì)量指標(biāo)

1 、焦炭中的硫分：硫是生鐵冶煉的有害雜質(zhì)之一，它使生鐵質(zhì)量降低。在 煉鋼生鐵 中硫含量大于 0.07% 即為廢品。由高爐爐料帶入爐內(nèi)的硫有 11% 來自礦石； 3.5% 來自石灰石； 82.5% 來自焦炭，所以焦炭是爐料中硫的主要來源。焦炭硫分的高低直接影響到高爐煉鐵生產(chǎn)。當(dāng)焦炭硫分大于 1.6% ，硫份每增加 0.1% ，焦炭使用量增加 1.8% ，石灰石加入量增加 3.7%，礦石加入量增加 0.3% 高爐產(chǎn)量降低 1.5 — 2.0%. 冶金焦的含硫量規(guī)定不大于 1% ，大中型高爐使用的冶金焦含硫量小于 0.4 — 0.7%。

2 、焦炭中的磷分：煉鐵用的冶金焦含磷量應(yīng)在 0.02 — 0.03% 以下。

3 、焦炭中的灰分：焦炭的灰分對(duì)高爐冶煉的影響是十分顯著的。焦炭灰分增加 1% ，焦炭用量增加 2 — 2.5% 因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。

4 、焦炭中的揮發(fā)分：根據(jù)焦炭的揮發(fā)分含量可判斷焦炭成熟度。如揮發(fā)分大于 1.5% ，則表示生焦；揮發(fā)分小于 0.5 — 0.7%，則表示過火，一般成熟的冶金焦揮發(fā)分為 1% 左右。

5 、焦炭中的水分：水分波動(dòng)會(huì)使焦炭計(jì)量不準(zhǔn)，從而引起爐況波動(dòng)。此外，焦炭水分提高會(huì)使 M40 偏高， M10 偏低，給轉(zhuǎn)鼓指標(biāo)帶來誤差。

6 、焦炭的篩分組成：在高爐冶煉中焦炭的粒度也是很重要的。中國(guó)過去對(duì)焦炭粒度要求為：對(duì)大焦?fàn)t（1300 — 2000 平方米）焦炭粒度大于 40 毫米；中、小高爐焦炭粒度大于 25 毫米。但一些 鋼 廠的試驗(yàn)表明，焦炭粒度在 40 — 25 毫米為好。大于 80 毫米的焦炭要整粒，使其粒度范圍變化不大。這樣焦炭塊度均一，空隙大，阻力小，爐況運(yùn)行良好。

一級(jí)指標(biāo)

冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦和有色金屬冶煉用焦的統(tǒng)稱。由于 90% 以上的冶金焦均用于高爐煉鐵，因此往往把高爐焦稱為冶金焦。中國(guó)制定的冶金焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T1996-94）就是高爐質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

工業(yè)指標(biāo)

注 : 水分只作為生產(chǎn)操作中控制技術(shù)，不作質(zhì)量考核依據(jù)

注：1. 表內(nèi)三級(jí)鑄造焦炭按塊度分為三類：大于 80mm 、 80-60mm 、大于 60mm （統(tǒng)焦，強(qiáng)度指標(biāo)以大于 80mm 為準(zhǔn)）。

⒉ 表內(nèi)規(guī)定的：塊度（mm）、灰分（%）、強(qiáng)度（%）都是質(zhì)量考核指標(biāo)，以上指標(biāo)人一項(xiàng)達(dá)不到規(guī)定的級(jí)別時(shí)，則不能作為該級(jí)驗(yàn)收，（強(qiáng)度指標(biāo)）