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第一节 焦炭 ???? 字体 [大] ??[中]?? [小] 一、焦炭用途 焦炭广泛用于高炉炼铁、铸造、电石、气化及有色金属冶炼等方面，其中高炉用焦量占焦炭总产量的绝大多数。高炉炼铁用焦炭是供热燃料、还原剂和支撑骨架。在高炉内，焦炭燃烧，保持炉内必要的温度。燃烧生成的CO2上升时与赤热的焦炭生成CO。由于焦炭与CO2反应，降低了焦炭强度，因此焦炭与CO2的反应性要小。焦炭是从高炉炉顶加入的，随着冶炼过程的进展，焦炭在高炉中下降，受到摩擦和冲击作用，高炉越大此作用越大，所以大高炉对焦炭强度要求就更高。由于焦炭在高炉内还起支撑料柱的骨架作用，保持炉料分布均匀、透气性好，要求焦炭有较高的抗碎强度和耐磨强度，还要有一定的块度，块度越均匀越好。 铸造用焦炭是用其燃烧热量熔化铁，因此要求焦炭能放出最大热量，灰分和挥发分要低。铸造用焦炭在化铁炉受到冲击作用，抗碎强度要高。为了造成良好的燃烧条件，焦炭的块度要足够大。因为化铁炉内不易脱硫，所以铸造焦的硫分要低。 气化用焦炭要求反应能力高，保证发生炉在小的料层高度情况下，即能使CO2和水蒸气与碳发生还原反应。气化用焦的气孔率应大些，强度则可以低些，挥发分可以高些，但灰分的熔点应高于 1300，否则，则在炉内形成液态炉渣，破坏了气化过程。 二、焦炭性能 焦炭的化学组成包括水分、灰分、挥发分、硫分、磷分等。 (1)水分 焦炭的水分与炼焦煤料的水分无关，也不取决于炼焦工艺条件，主要受熄焦方式的影响。炼焦厂一般使用湿法熄焦方式，焦炭的水分约为2%～6%，因喷水、沥水条件及焦炭粒度不同而波动。干法熄焦时，焦炭在贮存期间也会吸附空气中水汽，使焦炭水分达1%～1.5%。干焦炭比湿焦炭容易筛分。所以，要控制焦炭水分适量，以免焦粉含量增高。另外，焦炭水分要尽量稳定，有利于高炉生产。 (2)灰分 焦炭的灰分的主要成分是SiO2和Al2O3。焦炭灰分升高，对高炉冶炼不利。高炉容积不同，对焦炭灰分要求不同，中小型高炉的焦炭灰分可在14%～15%，对于大型高炉应该更低些。 (3)挥发分 焦炭的挥发分是焦炭成熟程度的标志。焦炭的挥发分与炼焦煤料、炼焦最终温度有关。炼焦煤挥发分高，在一定的炼焦工艺条件下，焦炭挥发分也高。随着炼焦的最终温度升高，焦炭挥发分降低。焦炭挥发分过高，说明焦炭没有完全成熟，出现 “生焦”。焦炭挥发分过低时，说明焦炭过火，焦炭裂纹增多，易碎。 (4) 硫分 焦炭的硫分是受炼焦煤料影响的，它是生铁的主要有害杂质。 (5) 磷分 焦炭的磷分含量很少，焦炭的含磷量多少取决于炼焦煤料，煤中的含磷几乎全部转入焦炭中，一般焦炭含磷量约 0.02%。磷在炼铁过程中，进入生铁中使生铁产生冷脆性。 (1) 焦炭的机械强度。用焦炭的抗碎强度和耐磨强度两项指标说明焦炭的机械强度。焦炭在外力冲击下抵抗碎裂的能力称为焦炭的抗碎强度。M25(或M40)是焦炭的抗碎强度指标。 焦炭抵抗摩擦力破坏的能力，称为焦炭的耐磨强度。M10是焦炭的耐磨强度指标。 焦炭的机械强度指标数值是用米库姆转鼓试验得来的。 焦炭的机械强度是在冷态下试验的结果，不能准确地反映焦炭在高炉内二次加热下的热强度。 (2)焦炭块度均匀系数。它是评价焦炭块度是否均匀的指标。 目前，用于研究焦炭高温下热性质的方法有高温转鼓和焦炭的 CO2反应性两种。 高温转鼓试验能反映出焦炭在高温下的热破坏，比常温转鼓试验能更接近于高炉内的情况，但国内外试验均表明，热转鼓试验还不能准确地解释焦炭劣化真正原因。 焦炭反应性是焦炭在1100时与CO2的反应能力，其好坏会显著影响高炉燃料比，焦炭与CO2反应后的强度与高炉料柱透气性关系十分密切。 焦炭的显微结构就是焦炭气孔壁的结构，主要是由镶嵌型、粒状流动型和少量区域型所构成，还有少量丝质型、基础型及矿物等组成。 三、焦炭的质量指标 焦炭由于用途不同，对其质量要求也不同。供高炉冶炼用的冶金焦的质量指标包括焦炭的工业分析、机械强度、粒度筛分组成、块度均匀系数等项。铸造用的铸造焦要求块度大、强度高、气孔率低和反应性低。而对气化用焦则应具有尽可能大的反应性、气孔率大、耐磨性低些。 焦炭的工业分析包括水分、灰分、硫分、挥发分等项。机械强度包括抗碎强度指标M25(或M40)、耐磨指标M10，铸造焦还有落下强度指标SI450。 我国采用米库姆转鼓试验方法测定焦炭的机械强度。世界各国的转鼓试验在装置的尺寸、鼓内结构、试样粒度和重量、转鼓的转速和转数、筛孔、表示方法等不尽相同。 焦炭的筛分组成是计算焦炭块度80mm、80～60mm、60～ 40mm、40～25mm等各粒级的百分含量。利用焦炭的筛分组成可以计算出焦炭的块度均匀系数k。k可由下式算出： 焦炭强度的M40、M10转鼓指数都