請(qǐng)問焦炭和炭渣的區(qū)別是什么？焦炭是高溫?zé)捴瞥傻?，炭渣還能做民用燃料么？

【專家解說】：一、焦炭的概念 ：
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?zé)捊梗ǜ邷馗绅s）.由高溫?zé)捊沟玫降慕固坑糜诟郀t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?fàn)t煤氣既是高熱值的燃料,又是重要的有機(jī)合成工業(yè)原料. 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(yīng)具備塊度大、反應(yīng)性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強(qiáng)度、灰分和硫分低等特點(diǎn).
二、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.
1、冶金焦,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).
2、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.
3、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）.其生成過程可用下列反應(yīng)式表示：
CaO+3C→CaC2+CO-46.52KL
電石用焦應(yīng)具有灰分低、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：固定炭>84%,灰分<14%,揮發(fā)分<2.0%,硫分
<1.5%,磷分<0.4%,水分<1.0%,粒度根據(jù)生產(chǎn)電石的電弧爐容量而定：
電爐容量/KVA 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.
4、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.
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(fēng)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(gè)重大里程碑.為使高爐操作達(dá)到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指
標(biāo),冶煉用焦炭（冶金焦）必須具有適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)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(duì)強(qiáng)度要求不嚴(yán),但要求反應(yīng)性好,灰熔點(diǎn)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(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：
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(dǎo)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(yīng)性及反應(yīng)后的強(qiáng)度

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,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.
中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T4000-1996）規(guī)定了焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度試驗(yàn)方法.其做法是使焦炭在高溫下與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)沒,然后測(cè)定反應(yīng)后焦炭失重率及其機(jī)械強(qiáng)度.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.
六、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,我國(guó)多采用德國(guó)米貢轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的方法.
七、焦炭質(zhì)量的評(píng)價(jià)
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
M04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.我國(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.但目前一些鋼廠的試驗(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.
bqwh143 2014-10-27