焦炭能干什么？

【專家解說】：煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經(jīng)過干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過程叫高溫煉焦（高溫干餾）。由高溫煉焦得到的焦炭用于高爐冶煉、鑄造和氣化。煉焦過程中產(chǎn)生的經(jīng)回收、凈化后的焦爐煤氣既是高熱值的燃料，又是重要的有機合成工業(yè)原料。一、焦炭定義 　　英文名稱：Coke　 　　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。 　　鑄造焦是專用與化鐵爐熔鐵的焦炭。鑄造焦是化鐵爐熔鐵的主要燃料。其作用是熔化爐料并使鐵水過熱，支撐料柱保持其良好的透氣性。因此，鑄造焦應具備塊度大、反應性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強度、灰分和硫分低等特點。 二、焦炭分布 　　從我國焦炭產(chǎn)量分布情況看，我國煉焦企業(yè)地域分布不平衡，主要分布于華北、華東和東北地區(qū)。 三、焦炭用途 　　焦炭主要用于高爐煉鐵和用于銅、鉛、鋅、鈦、銻、汞等有色金屬的鼓風爐冶煉，起還原劑、發(fā)熱劑和料柱骨架作用。煉鐵高爐采用焦炭代替木炭，為現(xiàn)代高爐的大型化奠定了基礎(chǔ)，是冶金史上的一個重大里程碑。為使高爐操作達到較好的技術(shù)經(jīng)濟指標，冶煉用焦炭（冶金焦）必須具有適當?shù)幕瘜W性質(zhì)和物理性質(zhì)，包括冶煉過程中的熱態(tài)性質(zhì)。焦炭除大量用于煉鐵和有色金屬冶煉（冶金焦）外，還用于鑄造、化工、電石和鐵合金，其質(zhì)量要求有所不同。如鑄造用焦，一般要求粒度大、氣孔率低、固定碳高和硫分低；化工氣化用焦，對強度要求不嚴，但要求反應性好，灰熔點較高；電石生產(chǎn)用焦要求盡量提高固定碳含量。 四、焦炭的物理性質(zhì) 　　焦炭物理性質(zhì)包括焦炭篩分組成、焦炭散密度、焦炭真相對密度、焦炭視相對密度、焦炭氣孔率、焦炭比熱容、焦炭熱導率、焦炭熱應力、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)與其常溫機械強度和熱強度及化學性質(zhì)密切相關(guān)。焦炭的主要物理性質(zhì)如下： 　　真密度為 1.8-1.95g/cm3； 　　視密度為 0.88-1.08g/ cm3； 　　氣孔率為 35-55%； 　　散密度為 400-500kg/ m3； 　　平均比熱容為 0.808kj/（kgk）（100℃），1.465kj/（kgk）（1000℃）； 　　熱導率為 2.64kj/（mhk）（常溫），6.91kg/（mhk）（900℃）； 　　著火溫度（空氣中）為 450-650℃； 　　干燥無灰基低熱值為 30-32KJ/g； 　　比表面積為 0.6-0.8m2/g 五、焦炭的反應性及反應后的強度 　　焦炭反應性與二氧化碳、氧和水蒸氣等進行化學反應的能力，CRI =(G0—G1)/G0×100%（注：G0----試驗焦炭樣重量，g；G1----反應后焦炭樣重量，g;）。焦炭反應后強度是指反應后的焦炭再機械力和 熱應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)生化學反應。由于焦與氧和水蒸氣的反應有與二氧化碳的反應類似的規(guī)律，因此大多數(shù)國家都用焦炭與 二氧化碳間的反應特性評定焦炭反應性。 　　焦炭反應性CRI及反應后強度CSR的重復性r不得超過下列數(shù)值： 　　CRIr≤2.4% 　　CSR：≤3.2% 　　焦炭反應性及反應后強度的試驗結(jié)果均取平行試驗結(jié)果的算術(shù)平均值。 六、焦炭的質(zhì)量指標 　　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度，其指標一般以裂紋度（指單位體積焦炭內(nèi)的裂紋長度的多少）來衡量。衡量孔孢結(jié)構(gòu)的指標主要用氣孔率（指焦炭氣孔體積占總體積的百分數(shù)）來表示，它影響到焦炭的反應性和強度。不同用途的焦炭，對氣孔率指標要求不同，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、強度高。焦炭強度通常用抗碎強度和耐磨強度兩個指標來表示。焦炭的抗碎強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度M40值，焦炭的孔孢結(jié)構(gòu)影響耐磨強度M10值。M40和M10值的測定方法很多，我國多采用德國米貢轉(zhuǎn)鼓試驗的方法。 七、焦炭質(zhì)量的評價 　　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在0.02—0.03% 以下。 　　3、焦炭中的灰分：焦炭的灰分對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：水分波動會使焦炭計量不準，從而引起爐況波動。此外，焦炭水分提高會使M04偏高，M10偏低，給轉(zhuǎn)鼓指標帶來誤差。 　　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。我國過去對焦炭粒度要求為：對大焦爐（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。但目前一些鋼廠的試驗表明，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，爐況運行良好。 八、天然焦炭 　　天然焦炭，即“天然焦”。地下煤層受到巖漿侵入時，在高溫的烘烤和巖漿中熱液揮發(fā)氣體等的影響下，受熱干餾變形成了焦炭。地下煤層自燃，也可以形成天然焦炭。 　　天然焦炭，其顏色灰至深灰色，多孔隙，有時可呈六方柱狀。與人工焦炭比較，體重大、氣孔小、致密。 　　在我國，不少煤田產(chǎn)有天然焦，多用來作燃料。