煉銅的焦碳

【專家解說(shuō)】：碳:一種固體燃料,質(zhì)硬,多孔,發(fā)熱量高.用煤高溫干餾而成,多用于煉鐵 焦炭的種類 ： 焦炭通常按用途分為冶金焦（包括高爐焦、鑄造焦和鐵合金焦等）、氣化焦和電石用焦等。由煤粉加壓成形煤，在經(jīng)炭化等后處理制成的新型焦炭稱為型焦。 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)。 氣化焦是專用于生產(chǎn)煤氣的焦炭。主要用于固態(tài)排渣的固定床煤氣發(fā)生爐內(nèi)，作為氣化原料，生產(chǎn)以CO和H2為可燃成分的煤氣。氣化過(guò)程的主要反應(yīng)有： C+O2→CO2+408177KJ CO2+C→2CO-162142KJ C+H2O→CO+H2-118628KJ C+2H2O→CO2+2H2-75115KJ 因?yàn)楫a(chǎn)生CO和H2的過(guò)程均是吸熱反應(yīng)，需要的熱量由焦炭的氧化、燃燒提供，因此氣化焦也是氣化過(guò)程的熱源。氣化焦要求灰分低、灰熔點(diǎn)高、塊度適當(dāng)和均勻。其一般要求如下：固定炭>80%；灰分<15%；灰熔點(diǎn)>1250攝氏度；揮發(fā)分<3.0%；粒度15-35mm和35mm兩級(jí)。冶金焦雖可以用作氣化焦，但由于受煉焦煤資源和價(jià)格等的限制，一般不用冶金焦制氣。以高揮發(fā)分粘結(jié)煤為原料生產(chǎn)的氣煤焦，塊度小、強(qiáng)度低，不適用于高爐冶煉，但它的氣化反應(yīng)性好，可取代氣化焦用于制氣。 電石用焦是在生產(chǎn)電石的電弧爐中作導(dǎo)電體和發(fā)熱體用的焦炭。電石用焦加入電弧爐中，在電弧熱和電阻熱的高溫（1800-2200攝氏度）作用下，和石灰發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，生成熔融狀態(tài)的炭化鈣（電石）。其生成過(guò)程可用下列反應(yīng)式表示： CaO+3C→CaC2+CO-46.52KL 電石焦基礎(chǔ)知識(shí) 電石用焦是在生產(chǎn)電石的電弧爐中作導(dǎo)電體和發(fā)熱用的焦炭。電石用焦加入電弧爐中，在電弧熱和電阻熱的高溫（1800-2200℃）作用下，和石灰石發(fā)生復(fù)雜的發(fā)應(yīng)，生成熔融狀態(tài)的碳化鈣（電石）。其生成過(guò)程可用下列發(fā)應(yīng)式表示： CaO+3C→CaC2+CO-46.52KJ 電石用焦應(yīng)具有灰份低、反應(yīng)性高、電阻率大和粒度適中等特性，還要盡量除去粉末和降低水分。其化學(xué)成分和粒度一般應(yīng)符合如下要求：固定碳大于84%，灰份小于14%，揮發(fā)份小于2%，硫份小于1。5%，磷分小于0.04%，水分小于1.0%，粒度根據(jù)生產(chǎn)電石的電弧爐容量而定： 電爐容量/KV•A 粒度/mm ＜5000 3-12 5000-10000 3-15 10000-20000 3-18 ＞20000 3-20 粒度合格率要求在90%以上。 鐵合金焦基礎(chǔ)知識(shí) 鐵合金焦是用于礦熱爐冶煉鐵合金的焦炭。鐵合金焦在礦熱爐中作為固態(tài)還原劑參與還原反應(yīng)，反應(yīng)主要在爐子中下部的高溫區(qū)進(jìn)行。以冶煉歸鐵合金為例，其反應(yīng)式為SiO2（液）+2C（固）=Si（液）+2CO（氣），隨著反應(yīng)的進(jìn)行，焦炭中的固定碳不斷消耗，主要以CO形式從爐頂逸出。焦炭灰份中的三氧化二鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂和五氧化二磷等，部分或大部分被還原出來(lái)，進(jìn)入合金中；未參加反應(yīng)的部分進(jìn)入爐渣。焦炭中的硫和硅生成硫化硅和二硫化硅后揮發(fā)掉。冶煉不同品種的鐵合金，對(duì)焦炭質(zhì)量的要求不一，生產(chǎn)硅鐵合金時(shí)對(duì)焦炭質(zhì)量要求最高，所以能滿足硅鐵合金生產(chǎn)的鐵合金焦，一般也能滿足其他鐵合金生產(chǎn)的要求。 硅鐵合金生產(chǎn)對(duì)焦炭的要求是：固定碳含量高，灰份低，灰中有害物質(zhì)三氧化二鋁和五氧化二磷等的含量要少，焦炭反應(yīng)性好，焦炭電阻率特別是高溫電阻率要大，揮發(fā)份要低，有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和食糧的塊度，水分少而穩(wěn)定。 中國(guó)冶標(biāo)（YB/T034-92）規(guī)定了鐵合金焦的技術(shù)要求，要求粒度為2-8mm，8-20mm，8-25mm。其他指標(biāo)見(jiàn)表 型焦是由煤粉等原料加壓成型煤，再經(jīng)炭化等后處理制成的一種新型焦炭。型焦品種較多，按所用原料可分為褐煤型焦和無(wú)煙煤型焦等；按制備工藝可分為冷壓型焦和熱壓型焦兩類；按用途可分為高爐型焦和鑄造型焦等。 焦炭的質(zhì)量指標(biāo) [焦炭的質(zhì)量指標(biāo)] 焦炭是高溫干餾的固體產(chǎn)物，主要成分是碳，是具有裂紋和不規(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(lái)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(lái)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(lái)表示。焦炭的抗碎強(qiáng)度是指焦炭能抵抗受外來(lái)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(lái)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，我國(guó)多采用德國(guó)米貢轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的方法。如表31-1所示。 轉(zhuǎn)故試驗(yàn)完成后，用孔徑為40mm和10mm的篩子篩分，大于40mm粒級(jí)的百分?jǐn)?shù)為M40值，小于10mm粒級(jí)的百分?jǐn)?shù)為M10值。我國(guó)冶金焦規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)見(jiàn)表31-2。 表31-1 焦炭轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)方法 轉(zhuǎn)鼓特性 焦炭試樣 篩分 強(qiáng)度指標(biāo) 直徑/長(zhǎng)度（mm） 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)） 重量（kg） 粒度（mm） 孔形 篩孔(mm) 耐磨強(qiáng)度（粒極mm/指標(biāo)） 抗碎強(qiáng)度（粒極mm/指標(biāo)） 1000/1000 25 100 50 〉60 圓形 40，10 <10/M10 >40/M40 表31-2 我國(guó)冶金焦強(qiáng)度指標(biāo)（%） 強(qiáng)度指標(biāo) Ⅰ級(jí)冶金焦 Ⅱ級(jí)冶金焦 Ⅲ級(jí)冶金焦 M40 >80.0 >76.0 >72.0 M10 <8.0 <9.0 <10.0 表31-3 幾個(gè)國(guó)家冶金用焦炭與精煤灰分國(guó)標(biāo)（Ad） 國(guó)別 中 國(guó) 美國(guó) 原蘇聯(lián) 德國(guó) 法國(guó) 日本 Ⅰ級(jí) Ⅱ級(jí) Ⅲ級(jí) 焦炭灰分（%） ≤12.0 ≤13.5 ≤15.0 <7.0 <10.0 <8.0 <9.0 <10.0 精煤灰分（%） <12.5 5.5～6.5 8.0～8.5 6.0～7.0 <7.0 6.6～8.0