焦炭生產(chǎn)工藝與技術(shù)指標(biāo)一

1、焦炭生產(chǎn)工藝與應(yīng)用焦炭廣泛用于高爐煉鐵、沖天爐熔鐵、鐵合金冶煉和有色金屬 冶煉等生產(chǎn)，作為復(fù)原劑、能源和供炭劑，也應(yīng)用于電石生產(chǎn)、氣 化和合成化學(xué)等領(lǐng)域作為原料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界焦炭產(chǎn)量的90%以上用于高爐煉鐵，冶金焦炭已經(jīng)成為現(xiàn)代高爐煉鐵技術(shù)的必備原料 之一，被喻為鋼鐵工業(yè)的“基本食糧”，具有重要的戰(zhàn)略價值和經(jīng) 濟(jì)意義。我國是傳統(tǒng)的焦炭生產(chǎn)和出口大國，近年來焦炭產(chǎn)量一直 占世界焦炭產(chǎn)量的 50 %左右，出口量占世界貿(mào)易量的60%左右，根據(jù)中國煉焦行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)， 我國2007年和2008年焦炭產(chǎn)量 分別到達(dá)3.3億噸和3.27億噸，出口為1400萬噸和1213萬 噸，焦炭是我國目前為數(shù)不多排名世

2、界第一位的、具有重要影響力 的資源型產(chǎn)品。由煙煤、石油、瀝青或者其他液體碳?xì)浠衔餅樵?料，在隔絕空氣的條件下干儲得到的固體產(chǎn)物都可稱之為廣義的焦 炭。本報告中所指焦炭相對上述范圍較小，是指以煙煤為主要原料，在隔絕空氣條件下通過室式焦?fàn)t中加熱至9501050 c干儲形成而得到的固體產(chǎn)物，特征通常表現(xiàn)為質(zhì)地堅(jiān)硬、多孔、呈銀灰色弁 有不同粗細(xì)裂紋的炭質(zhì)固體塊狀材料，其真相對密度為，堆積密 度為400520kg/m3 ,肉眼可以觀察到明顯的縱橫裂紋。根據(jù)原料煤的性質(zhì)、干儲的條件不同，可以形成不同規(guī)格和質(zhì) 量的高溫焦炭，其中用于高爐冶煉的稱高爐焦，用于沖天爐熔鐵的 稱鑄造焦，用于鐵合金生產(chǎn)的稱鐵合金用

3、焦，還有非金屬冶煉用焦 以上統(tǒng)稱冶金焦，以及氣化用焦、電石用焦等。表1焦炭的種類 大類冶金焦 化工焦 鋁陽焦 電極焦高爐焦 氣化焦鑄造焦 電石焦鐵合金隹八、局硫焦高強(qiáng)度低灰低硫焦碳素焦石油焦瀝青焦針狀焦一、煉焦煤.世界煉焦煤資源的分布據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2004年底，全世界探明的煤炭總儲量大約為 4.3萬億噸，其中前蘇聯(lián)、中國、美國、澳大利亞、加拿大、德國等世界前十名的主要產(chǎn)煤國的儲量約占世界煤炭資源總量的95%。其中，煉焦煤不到硬煤資源量的1/10 ,肥煤、焦煤和 瘦煤約占煉焦煤總量的1/2，低硫、低灰的優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源大約 有600 億噸。在世界煉焦煤資源中，約有 1/2分布在亞洲地區(qū),1/4分布

4、 在北美洲地區(qū)，其余 1/4則分散在世界其他地區(qū)。.中國煉焦煤資源的儲量與分布中國煤炭探明可采儲量僅次于美、俄，居于世界第三位，煉焦 煤約占全部1萬多億噸的“查明資源儲量”中的 26%,其中氣煤 包括1/3焦占“查明資源儲量”的12%,焦煤占6%,瘦煤、 貧瘦煤和肥煤、氣肥煤各占 4%和3%。中國的煉焦煤資源以山西 省為最多，“查明資源儲量”達(dá) 1000多億噸，占全國煉焦煤“查 明資源儲量”的56 %強(qiáng)，“查明資源儲量居于第二位、第三位的分別是安徽省和山東省，各在200億噸左右，其余各省“查明資源儲量”依次為貴州、黑龍江、河北和河南，均不到 100億噸。特別值得注意的是，近年來的地質(zhì)勘探說明，

5、新疆有較 為豐富的煤炭資源，煉焦煤蘊(yùn)藏量很可能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前所知的80億噸的查明資源量。.煤中礦物質(zhì)的來源煤中礦物質(zhì)是除了水分以外無機(jī)質(zhì)的總稱，一般來源有三個： 1原生礦物質(zhì)。原生礦物質(zhì)是指存在于成煤植物中的礦物質(zhì)， 主要包括堿金屬和堿金屬鹽類，有鈉、鎂、硫、磷、釵、鈦等。原 生礦物質(zhì)參與煤的分子結(jié)構(gòu)，與有機(jī)質(zhì)緊密結(jié)合在一起，在煤中呈 細(xì)分散分布，很難用機(jī)械方法洗選出來。2次生礦物質(zhì)。次生礦物質(zhì)是指成煤過程中，由外界混入煤層中的礦物質(zhì)，通常以多種形 態(tài)嵌布于煤中，選除的難易程度與分布形態(tài)有關(guān)，假設(shè)在煤中分散 均勻，且顆粒很小，就很難與煤別離，假設(shè)顆粒較大，在煤中較為 聚集，則將煤破碎后利用密度

6、差可將其選除。3外來礦物質(zhì)。外來礦物質(zhì)是指在采煤過程中混入肝石，主要成分是SiO2、AL2O3和FeS2等，其塊度越大、密度越大，越容易與煤別離，用一般選 煤方法即可除去。.煤的元素組成煤的組成以有機(jī)質(zhì)為主體。煤中的有機(jī)質(zhì)主要由碳、氫、氧、 氮和硫等元素組成，其中碳、氫、氧元素之和占煤中有機(jī)質(zhì)的 95% 以上，這些元素在煤有機(jī)質(zhì)中的含量與煤的成因類型、煤的巖相組 成和變質(zhì)程度密切相關(guān)。此外，煤中還含有微量的磷、氯和某些金.煉焦煤中的灰分對焦炭質(zhì)量的影響煤的灰分是指煤中所有可燃物質(zhì)完全燃燒時，煤中礦物質(zhì)在一定溫度下經(jīng)過一系列分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)后剩下的殘?jiān)?。煤?灰分與煤中礦物質(zhì)有密切關(guān)系，對生

7、產(chǎn)有不利影響。1影響 焦炭質(zhì)量?；曳衷跓捊股a(chǎn)中是一種無用的雜質(zhì)，不僅不易破碎，造成的煉焦煤料的細(xì)度不好， 而且在煉焦時不熔融， 不粘結(jié)也不收縮，較大的顆粒在焦炭內(nèi)形成裂紋中心，降低焦炭的 機(jī)械強(qiáng)度。某些灰分還使焦炭的熱反應(yīng)性增強(qiáng)，焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度 降低。2影響焦?fàn)t生產(chǎn)。如果煤中灰分的成分是熔點(diǎn)低的化合物， 則對焦?fàn)t的操作有害處。例如在焦化室負(fù)壓操作時，灰分很容易在 爐墻外表熔融結(jié)疤，損害爐體。灰分太高時，還會影響正常推焦。3影響煉鐵生產(chǎn)。煤中絕大部分灰分轉(zhuǎn)入焦炭中，一般認(rèn)為， 焦炭灰分增加1%,煉鐵焦比增加 2%,石灰石增加 4%,高 爐產(chǎn)量下降3%,所以通常情況下煉焦用煤的灰分不應(yīng)大于10

8、%。.煤中硫的形態(tài)煤中硫通常以有機(jī)硫和無機(jī)硫的狀態(tài)存在。1煤中的有機(jī)硫。有機(jī)硫是指與煤有機(jī)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的硫， 其組成結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，存在形式有硫醇、硫醴等，主要來自于成煤 植物中的蛋白質(zhì)和微生物蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)中含硫量為%,而植 物的總含硫量一般都小于,所以硫分在以下的大多數(shù)煤，一般 都以有機(jī)硫?yàn)橹?。有機(jī)硫與煤中有機(jī)質(zhì)共生，結(jié)為一體，分布均勻, 不易清除。2煤中的無機(jī)硫。無機(jī)硫主要來自礦物質(zhì)中各種含硫 化合物，形態(tài)以硫化物硫和少量磷酸鹽硫?yàn)橹鳌Ａ蚧锪蚯宄碾y 易程度與硫化物的顆粒大小及分布狀態(tài)有關(guān)，粒度大者可用洗選法 除去，粒度極小且均勻分布在煤中者，就難以選除。.煉焦煤中硫的不利影響煤中的硫?qū)τ?/p>

9、煉焦、煉鐵、氣化、燃燒和儲運(yùn)都十分有害。1煤在煉焦時，大約 60%的硫進(jìn)入焦炭，而帶入高爐內(nèi)的 硫分則有80 %以上是由焦炭產(chǎn)生的。硫的存在使得生鐵具有熱脆 性，用這些生鐵煉鋼不能軋制能材。為了除去硫，在高爐生產(chǎn)中需 要增加石灰石和焦炭用量，因而導(dǎo)致高爐生產(chǎn)能力降低，焦比升高。 經(jīng)驗(yàn)說明，焦炭中硫含量每增加%,煉鐵時焦炭和石灰石將分別增 加2%,高爐生產(chǎn)能力下降 2%。因此煉焦煤配合煤要求硫分 小于1 %。2煤中的硫，特別是硫鐵礦，能加速煤的風(fēng)化和自燃，破 壞煤的黏結(jié)性，由此降低焦炭的機(jī)械強(qiáng)度。3對煉焦化學(xué)產(chǎn)品的精制帶來困難，腐蝕設(shè)備，影響化學(xué) 產(chǎn)品質(zhì)量；煤氣中含硫分高，直接影響鋼鐵加工的產(chǎn)品

10、質(zhì)量。.煙煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性黏結(jié)性和結(jié)焦性是煙煤的重要工藝性質(zhì)，煤的黏結(jié)性是評價煉 焦用煤的主要指標(biāo)，煉焦用煤必須有一定的黏結(jié)性。煤的黏結(jié)性是 指煙煤在干儲時粘結(jié)其本身或外加惰性物的能力。煤的黏結(jié)性反映 煙煤在干儲過程中能夠軟化熔融形成膠質(zhì)體并固化黏結(jié)的能力。測定煤黏結(jié)性的試驗(yàn)一般加熱速度較快，到形成半焦即停止。煤的 黏結(jié)性是煤形成焦炭的前提和必要條件，煉焦煤中肥煤的黏結(jié)性最 好。煤的結(jié)焦性是指煤在工業(yè)焦?fàn)t或模擬工業(yè)焦?fàn)t的煉焦條件下， 結(jié)成具有一定塊度和強(qiáng)度焦炭的能力。煤的結(jié)焦性反映煙煤在干儲過程中軟化熔融黏結(jié)成半焦，以及半焦進(jìn)一步熱解、收縮 最終 形成焦炭全過程的能力。測定煤結(jié)焦性的試驗(yàn)一般

11、加熱速度較慢。結(jié)焦性好的煤除具備足夠而適宜的黏結(jié)性外，還應(yīng)在半焦到焦炭階段具有較好的結(jié)焦能力。在煉焦煤中焦炭的結(jié)焦性最好。.影響煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性的因素?zé)熋旱酿そY(jié)性在很大程度上取決于熱軟化時膠質(zhì)體的數(shù)量和 質(zhì)量。當(dāng)膠質(zhì)體具有較好的流動性和膨脹性，而且又有較寬的軟化 區(qū)間時，煤的黏結(jié)性好。流動性好，說明在膠質(zhì)體中液體的數(shù)量較 多，能充分浸潤煤粒的外表，使之相互滑動接觸，有利于黏結(jié)和縮 聚反應(yīng)；膨脹度好，說明膠質(zhì)體的黏度比較大，在析出的氣態(tài)產(chǎn)物 作用下，膠質(zhì)體內(nèi)部具有一定的壓力，使液態(tài)物質(zhì)容易填充煤粒之 間的空隙，促使其相互緊靠、黏結(jié)和縮聚反應(yīng)加快。影響結(jié)焦性的 因素除了煙煤的黏結(jié)性外，還有煤的巖

12、相組分、煤料粒度、加熱速 度、堆密度、煤料混合程度和煉焦操作制度等因素。.煤的熱解煤的熱解是指煤在隔絕空氣或者惰性氣體條件下持續(xù)加熱至 較高溫度時，形成氣態(tài)干儲煤氣、液態(tài)焦油和固態(tài)半焦 或焦炭所發(fā)生的一系列物理和化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜過程。黏結(jié)和成焦 就是在一定條件下熱解的結(jié)果。.煤的成焦機(jī)理煤的成焦機(jī)理是指煤在變成焦炭過程中的變化規(guī)律。目前比較 有影響的成焦機(jī)理有熔劑抽提理論、物理黏結(jié)理論、塑性成焦機(jī)理、 中間相成焦機(jī)理和傳氫機(jī)理，其中最常用的是塑性成焦機(jī)理。塑性 成焦機(jī)理是煉焦煤高溫干儲時經(jīng)膠質(zhì)體階段而轉(zhuǎn)變成焦炭的一種 假說。煉焦煤在加熱時，具有機(jī)質(zhì)經(jīng)過熱分解和縮聚等一系列化學(xué) 反應(yīng)，通過膠質(zhì)體階

13、段也稱塑性階段，發(fā)生黏結(jié)和固化而形成半焦，半焦進(jìn)一步熱縮聚，生成焦炭。在這個過程中，由于半焦收 縮而形成裂紋。由煤轉(zhuǎn)變成焦炭的關(guān)鍵是膠質(zhì)體的形成。.煉焦煤的劃分煉焦用煤就是指在室式焦?fàn)t煉焦條件下，用于生產(chǎn)一定質(zhì)量焦 炭的原料煤，是高等植物形成的腐殖煤。煤按照在煉焦過程中的性 狀，可以分為煉焦煤和非煉焦煤。煉焦煤是指用單種煤煉焦時，可 以生成具有一定塊度和機(jī)械強(qiáng)度的焦炭的煤。這類煤具有黏結(jié)性， 主要供煉焦用。煙煤中的氣煤、肥煤、氣肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤都屬于煉焦煤。非煉焦煤在單獨(dú)煉焦時不軟化、不熔融、不能 生成塊狀焦炭。這類煤沒有或僅有極弱的黏結(jié)性，一般不作為煉焦 用煤，但是當(dāng)配煤中黏結(jié)組

14、分過剩或需要生產(chǎn)特殊焦炭例如鑄造 焦時，可以配入少量非煉焦煤，作為瘦化劑使用。褐煤、無煙煤 以及煙煤中的長焰煤、不黏煤和貧煤都屬于非煉焦煤。為了擴(kuò)大煉 焦用煤的資源，我國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)中，還劃分了一些過渡性煤 種，如貧瘦煤、1/2中黏煤和弱黏煤等。根據(jù)各地資源特點(diǎn)以及配 煤和煉焦技術(shù)的發(fā)展水平，有的焦化廠可在配合煤中配入部分過度.煉焦煤中的灰分、硫分和揮發(fā)分1煤中的灰分煤的灰分是指煤中所有可燃物質(zhì)完全燃燒時，煤中礦物質(zhì)在一 定溫度下經(jīng)過一系列分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)后剩下的殘?jiān)?。測定煤 中灰分簡單而直接的方法就是把煤完全燃燒，殘留物即為灰分。具 體方法是，稱取一定量的空氣干燥煤樣，放入馬弗爐或快

15、灰儀中， 以一定速度加熱到81510C,灰化并灼燒到質(zhì)量恒定，以殘 留的質(zhì)量占煤樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為灰分產(chǎn)率。煤灰成分及其含量與層 聚積環(huán)境有關(guān)。我國很多煤層的礦物質(zhì)以粘土為主，煤灰成分則為 SiO2、A12O3為主，兩者總和一般可達(dá) 5080%,還有部分氧化 鈣、氧化鎂、黃鐵礦等氧化物。在濱海沼澤中形成的煤層，如華北 晚石紀(jì)煤層黃鐵礦含量高，煤灰中Fe2O3及SO3含量較高。我國煤中灰分的構(gòu)成成分SiO2A1203Fe203C aOgoMK20+N a20含量156015401 351 205115煤中的灰分與煤中礦物質(zhì)有密切關(guān)系。按照主要來源，礦物 質(zhì)可以分為內(nèi)在礦物質(zhì)和外在礦物質(zhì)兩種。內(nèi)在礦

16、物質(zhì)是形成煤的原始物質(zhì)中所含的礦物質(zhì)，由此形成的灰分稱為母體灰分，它又分 為原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)。原生礦物質(zhì)是指成煤植物本身所含的 礦物質(zhì)，其含量一般不超過12%;次生礦物質(zhì)是指成煤過程中泥 炭沼澤液中的礦物質(zhì)與成煤植物遺體混在一起成煤而留在煤中的 物質(zhì)。次生礦物質(zhì)的含量一般也不高，但變化較大。內(nèi)在礦物質(zhì)所 形成的灰分叫內(nèi)在灰分，其均勻分布于原始物質(zhì)中，所以此種灰分 洗選時不容易，只能用化學(xué)的方法才能將其從煤中別離出去。外來 礦物質(zhì)是指在成煤中由水流和風(fēng)力帶入的細(xì)黏土或微砂粒形成的 灰分以及在采煤和運(yùn)輸過程中混入煤中的頂、底板和夾石層的肝石。外在礦物質(zhì)形成的灰分叫外在灰分，由于此種灰分夾在煤

17、層中，外在灰分可用洗選的方法將其從煤中別離出去。煉焦煤中的灰分對生產(chǎn)有不利影響：i影響焦炭質(zhì)量?；曳衷跓捊股a(chǎn)中是一種無用的雜質(zhì)，不 僅不易破碎，會造成煉焦煤料的細(xì)度不好，而且在煉焦時不熔融， 不黏結(jié)不收縮，較大的顆粒在焦炭內(nèi)形成裂紋中心，降低焦炭機(jī)械 強(qiáng)度。某些灰成分還使焦炭熱反應(yīng)性增強(qiáng)，焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度降低。ii影響焦?fàn)t生產(chǎn)。如果煤中灰分的成分是熔點(diǎn)低的化合物， 試驗(yàn)資料說明，灰成分中 Fe2O3 , CaO , MgO、SiO2均為較易 熔組分，這些組分含量越高，灰熔點(diǎn)就越低，對焦?fàn)t的操作有害處。 例如，在炭化室負(fù)壓操作時，它很容易在爐墻外表熔融結(jié)疤，損害 爐體?；曳痔邥r，還會影響正常

18、推焦。iii影響煉鐵生產(chǎn)。大量的研究和生產(chǎn)實(shí)踐說明，焦炭在高爐下部粉化是造成透氣性和透液性惡化的根源，而焦炭的 碳溶反應(yīng)是焦炭在高爐內(nèi)粉化的主要原因，在諸多影響因素中，焦 炭礦物質(zhì)組成，即灰分，是一個重要的獨(dú)立因素，近年來受到了廣 泛的重視。焦炭中的灰分包括數(shù)十種礦物質(zhì)，通常以氧化物表示。目前被 深入研究的有十多種，其中 K2O、Na2O、MgO、CaO、BaO等 是焦炭碳溶反應(yīng)的強(qiáng)、正催化劑；B2O3、TiO2等是負(fù)催化劑；A12O3、 SiO2等對焦炭的碳溶反應(yīng)并無影響。 研究結(jié)果說明，煉焦單種煤間 灰分差異，是造成同品種煤焦炭熱性能差異大的主要原因。因此， 已經(jīng)有學(xué)者提出將灰成分作為煉焦

19、煤評價的一個新參數(shù)，并受到焦 化行業(yè)的普遍關(guān)注，日本神戶鋼鐵公司、日本鋼管、美國內(nèi)陸鋼鐵 公司、我國寶鋼都制定了各自的灰分評價指標(biāo)。一般認(rèn)為，焦炭灰 分增加1%,煉鐵焦比增加 2%,石灰石增加4%,高爐產(chǎn)量 下降3%。焦炭中的灰分絕大部分灰分來自于煉焦煤，有文獻(xiàn)發(fā) 現(xiàn)煤中的灰成分與焦炭的灰成分相關(guān)性非常好，相關(guān)系數(shù)近似于1o所以，一般要求煉焦用煤的灰分不應(yīng)大于10%。2煤中的硫分煤中硫通常以有機(jī)硫和無機(jī)硫狀態(tài)存在，有機(jī)硫一般與有機(jī) 質(zhì)共生，結(jié)為一體，分布均勻，不易清除，無機(jī)硫是高硫煤的主 要 成分，通常以硫化物硫?yàn)橹?，也有少量硫酸鹽硫和元素硫。硫化物硫清除的難易程度與硫化物的顆粒大小及分布狀態(tài)

20、有關(guān)，粒度大 的可用洗選法除去，粒度極小且均勻分布在煤中的就難以除去，硫酸鹽硫則可用洗選法除去。焦炭中的硫分主要來自于煉焦煤中。 在煉焦過程中，煤中含硫的 60%也有文獻(xiàn)顯示 70%90 %會 進(jìn)入焦炭中，所以焦炭 硫分的高低取決于煤的硫分。3洗煤對煤中灰分、硫分的影響洗煤是降低原煤中的灰分、硫分無機(jī)硫主要方法，評定一 種煤洗選的難易程度，既要看原煤中含灰分和硫分的多少，而且也 要了解灰分和硫分的存在形式，常規(guī)的物理選煤可除去煤中的60%的灰分和約50 %的黃鐵礦硫。一般煉制冶金焦的配合煤灰分要求 小于10%,硫分要求不大于也有文獻(xiàn)認(rèn)為應(yīng)該為1%。4煤中的揮發(fā)分煤化度是用來表示煤化作用深淺的等

21、級，反映煤變質(zhì)作用的范 圍和強(qiáng)度，又稱煤級。它不僅是煤炭分類中必不可少的指標(biāo)，而且 也是配煤和焦炭強(qiáng)度預(yù)測中的一項(xiàng)重要指標(biāo)。泥炭向褐煤、煙煤和 無煙煤的轉(zhuǎn)化過程中，煤化度逐步提高。揮發(fā)分隨煤化程度升高而 降低的規(guī)律性十分明顯，可以初步估計(jì)煤的種類和化學(xué)工藝性質(zhì)， 而且揮發(fā)分的測定簡單，快速，所以當(dāng)代各國實(shí)用煤分類中，普遍 采用干燥無灰基揮發(fā)分作為煤化度指標(biāo)，輔以發(fā)熱量指標(biāo)進(jìn)行劃分。國家標(biāo)準(zhǔn)中，煙煤類別劃分采用了兩個參數(shù)， 一個是變質(zhì)程 度 的揮發(fā)分，另一個是黏結(jié)性參數(shù)。煉焦煤按照揮發(fā)性成分多少來分類，貧瘦煤揮發(fā)分為1020 %、瘦煤揮發(fā)分為1020%、焦煤 揮發(fā)分為1028 %、肥煤揮發(fā)分為

22、1037 %、1/3焦煤揮 發(fā)分 為2837 %、氣肥煤揮發(fā)分 37%、氣煤揮發(fā)分為 2837%與 37% 等。煤的揮發(fā)分是指煤在規(guī)定條件下隔絕空氣加熱后揮發(fā)性有機(jī) 物質(zhì)的產(chǎn)率。事實(shí)上，煤在該條件下產(chǎn)生的揮發(fā)物既包含了煤的芳 香煌和芳香族化合物有機(jī)質(zhì)熱解氣態(tài)產(chǎn)物，還包括煤中水分產(chǎn)生的 水蒸汽以及碳酸鹽礦物質(zhì)分解出的CO2等。因此，揮發(fā)分屬于煤揮發(fā)物的一部分，但是并不等同于揮發(fā)物。止匕外，揮發(fā)分不是煤中 的固有物質(zhì)，而是煤在特定加熱制度下的熱分解產(chǎn)物。煤的揮發(fā)分 的測量。通常，在測量過程中先稱取一定量的空氣干燥煤樣，放在 帶蓋的瓷生鍋中，在900 10C下隔絕空氣加熱 7分鐘，以減 少的質(zhì)量占煤

23、樣的質(zhì)量百分比，再減去該煤樣水分含量作為煤樣的 揮發(fā)分。計(jì)算公式為：Vdaf= Vad*100/(100-Mad-Aad),式中：Vdaf 可燃基無水無灰基揮發(fā)分，%;Vad分析基揮發(fā)分，%;Mad分析煤樣水分， %;Aad分析煤樣灰分，。揮發(fā)分測定方法是典型的標(biāo)準(zhǔn)性方法，任何試驗(yàn)條件的改變都 會給測定結(jié)果帶來不同程度的影響。主要的影響因素包括加熱溫度、 加熱時間和加熱速度，其他諸如設(shè)備的形式和大小，試樣容器的材 料、形狀、大小甚至容器的支架都會影響測定結(jié)果。通常，揮發(fā)分 的分析結(jié)果受煤中礦物質(zhì)的影響較大，當(dāng)煤中碳酸鹽含量較高，分 解出來的CO2產(chǎn)率大于2%時，需要對煤的揮發(fā)進(jìn)行校正。5配煤中

24、對煤炭的質(zhì)量要求配煤質(zhì)量指標(biāo)主要有：i化學(xué)指標(biāo)。水分：控制范圍5%12%。一般水分是越小越好，但低于5% 后不利于操作和環(huán)保?；曳郑涸叫≡胶谩Ｒ蚧曳执蟛糠诌M(jìn)入焦炭， 不利于焦炭質(zhì)量。揮發(fā)分：對于頂裝焦?fàn)t一般在 20 %28 %之間， 據(jù)工藝條件及需求控制，對于搗固煉焦視炭化室高度不同，可在 24%32%之間變化。硫分：越低越好。焦炭中硫分不利于高爐生 產(chǎn)。ii物理指標(biāo)。細(xì)度即03mm 粒級煤占全部煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：一般控制 在75 %85 %之間，對于搗固煉焦，控制在90 %左右。粒度組成： 主要控制粒度分布。iii工藝指標(biāo)。G值：配煤煉焦原則上要求黏結(jié)指數(shù) G 75o y值：與G值 有一定的相關(guān)

25、性，一般要求y 15。配煤準(zhǔn)確性：要求大于95%。二、焦炭的性質(zhì).焦炭生產(chǎn)歷史世界上最早發(fā)明鑄鐵（生鐵）冶煉技術(shù)的國家是我國也有理 論 認(rèn)為煉鐵技術(shù)最早出現(xiàn)在公元前2000年的西亞地區(qū)。我國春 秋 TOC o 1-5 h z 時期已煉出生鐵，而歐洲是公元14世紀(jì)。我國戰(zhàn)國早期已有可 鍛 鑄鐵制造的鐵器，歐洲17世紀(jì)才煉出可鍛鑄鐵。我國商代的青銅器和春秋戰(zhàn)國時代鐵器的冶煉開始使用木炭，魏晉南北朝時期開始用煤煉鐵，至遲在明代已用焦炭冶煉金屬，是世界上最早使用焦炭的國家，而歐洲直到十八世紀(jì)初才開始煉焦。 木炭主要成分是碳 元素，灰分很低，熱值約兆焦 /千克，約為8000千卡/千克左 右，此外還有氫、

26、氧、氮 以及少量的其他元素，其復(fù)原能力大于焦炭。木炭與焦炭熔煉的 生鐵，即使化學(xué)組成相同，其結(jié)構(gòu)與機(jī) 械性質(zhì)仍不相同。木炭冶煉的生鐵一般具有細(xì)粒結(jié)構(gòu)，鑄件緊密， 沒有裂紋的特點(diǎn)，用木炭生產(chǎn)的生鐵含雜質(zhì)少，適于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼。 焦炭作為煉鐵的三大原料，它的出現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)影響較大，被認(rèn)為 與蒸汽機(jī)、鐵和鋼一樣，是促成第一次工業(yè)革命技術(shù)加速發(fā)展的四 項(xiàng)主要因素之一。.冶金焦炭按照用途劃分的類型冶金焦炭按照用途主要可以分為以下幾種類型：(1)高爐焦。主要用于高爐煉鐵，高爐焦對焦炭質(zhì)量要求最高。目前，一般大型高爐用焦炭要求塊度大于40mm ,中小型高爐用焦炭要求塊度大于 25mm。2鑄造焦。主要用于化鐵爐的

27、燃料。為提高化鐵爐的熔鐵溫 度，要求焦炭塊度大而均勻。一般鑄造焦要求塊度大于60mm o3鐵合金焦。主要用于電爐內(nèi)，對其強(qiáng)度和耐磨性要求不高， 但要求焦炭的比電阻及化學(xué)活性要好。 此外，氣化焦也經(jīng)常被提及, 主要用于制造發(fā)生爐煤氣和水煤氣。作為燃料或者氨的原料，要求 焦炭有較好的反應(yīng)性能，可以使用氣孔率大、耐磨性差的小焦塊。.焦炭的化學(xué)成分焦炭的化學(xué)成分包括有機(jī)成分和無機(jī)成分兩大部分。有機(jī)成分 是以平面炭網(wǎng)為主體的類石墨化合物，其他元素氫、氧、氮和硫與 炭形成的有機(jī)化合物，則存在于焦炭揮發(fā)分中，無機(jī)成分是存在于 焦炭的各種無機(jī)礦物質(zhì)，以焦炭灰成分表征其組成。焦炭的化學(xué)成分主要用焦炭工業(yè)分析和焦

28、炭元素分析來測定。1按焦炭元素分析，焦炭成分為：炭 82 %87%,氫 1%,氧%,氮,硫,磷%。2按焦炭工業(yè)分析，其成分為：灰分 10%18%,揮發(fā)分 1%3%,固定碳80%85%。可燃基揮發(fā)分是焦炭成熟度的重 要標(biāo)志，成熟焦炭的可燃基揮發(fā)分為%。.焦炭的工業(yè)分析焦炭工業(yè)分析包括水分、灰分、揮發(fā)分測定，以及固定碳的計(jì) 算，也稱為焦炭實(shí)用分析。1水分測定。水分是指焦炭試樣在一定溫度下干燥后的失重占焦樣干燥前的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，包括操作水分 Mt測定和分析試樣 水分Mad測定兩種。操作水分指工業(yè)焦炭所含的實(shí)際水分，分 析試樣水分是指經(jīng)過空氣干燥后制備分析用試樣的水分。焦炭的水 分主要因熄焦方式而異，同時

29、與焦炭塊度、焦粉含量、取樣地點(diǎn)、 取樣方法和焦樣處理方式等因素有關(guān)。濕法熄焦的焦炭水分約為 4%6%,干法熄焦的焦炭水分是吸收空氣水分到達(dá)平衡后的數(shù)值， 一般小于%。2灰分測定。灰分是指焦炭試樣在850 10C溫度下灰 化至恒重，其殘留物的質(zhì)量占焦樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3揮發(fā)分測定。揮發(fā)分是指焦炭試樣在900 10C溫度 下隔絕空氣快速加熱后的失重占焦樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減去該試樣水分 后得到的數(shù)值。焦炭揮發(fā)分同原料煤的煤化度和煉焦最終溫度有關(guān)， 可作為焦炭成熟程度的標(biāo)志。一般成熟焦炭的揮發(fā)分在1 %左右。4固定碳計(jì)算。固定碳指煤經(jīng)高溫干儲后殘留的固態(tài)可燃 性物質(zhì)，具值系由公式 Cad=100-Mad-Aad

30、-Vad(%) 計(jì)算得出。 這一數(shù)值高于焦炭元素分析的炭含量。焦炭工業(yè)分析數(shù)值除操作水 分外均以分析試樣為基準(zhǔn)，稱為分析基。.焦炭的物理性質(zhì)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；視密度為1.08g/cm3 ;氣孔率為 35 %55 %;堆積密度為 400500kg/cm3 , 平均比熱為kg k100。，kg k1000 C著火溫度空 氣中為450650 C；可燃基低熱值為 3032 kJ/g ,比外表積 為。.焦炭的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度試驗(yàn)方法焦炭轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度是表征常溫下焦炭的抗碎能力和耐磨能力的焦 炭機(jī)械強(qiáng)度重要指標(biāo)。各國工業(yè)生產(chǎn)上測定塊焦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的

31、試驗(yàn)方 法均以標(biāo)準(zhǔn)化。美國采用采用ASTM轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)，日本采用 JIS或者ASTM轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采用米庫姆轉(zhuǎn)鼓，同時規(guī)定 也可以采用法國鋼鐵研究院的IRSID轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)，大部分國家采用是米庫姆轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)方法。我國于1980年也將米庫姆轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)列為測 定焦炭機(jī)械強(qiáng)度的國家標(biāo)準(zhǔn)，測定指標(biāo)為抗碎強(qiáng)度M40、耐磨強(qiáng)度 M10 ,1994年重新修訂了測定焦炭機(jī)械強(qiáng)度的國家標(biāo)準(zhǔn)，測定指 標(biāo)改為抗碎強(qiáng)度 M25、耐磨強(qiáng)度 M10,由于目前我國鋼鐵界認(rèn)為 M25對焦炭的抗碎強(qiáng)度變化不如 M40敏感，所以大多數(shù)焦化廠仍 然習(xí)慣使用1980年的標(biāo)準(zhǔn)。.焦炭M40、M10測定方法用直徑為60mm 的圓孔篩將試驗(yàn)

32、用焦炭進(jìn)行人工篩分后，將大于 60mm 的焦炭分成 6080mm 和大于 80mm 兩個篩級，兩級按比例共取 50kg ,作為入米庫姆轉(zhuǎn)鼓焦樣。試驗(yàn)后 按公式計(jì)算焦炭的抗碎強(qiáng)度指標(biāo)和耐磨強(qiáng)度指標(biāo)。M40 =出鼓焦炭中大于 40mm 的質(zhì)量X100%入鼓焦炭量M10 =出鼓焦炭中大于10mm 的質(zhì)量 X100%入鼓焦炭量止匕外，還規(guī)定二次平行試驗(yàn)誤差為： M40不超過3%, M10 不超過1%。.焦炭反應(yīng)性焦炭反應(yīng)性是指焦炭與二氧化碳、氧和水蒸汽等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的能力。由于焦炭與 O2和H20的反應(yīng)有與CO2反應(yīng)相類似的規(guī)律，大多數(shù)國家都用焦炭與 CO2間的反應(yīng)特性評定焦炭反應(yīng)性。焦炭與CO2間的

33、反應(yīng)屬氣固相反應(yīng)，其反應(yīng)速率不僅 取決于化學(xué)反應(yīng)速度，還受擴(kuò)散因素影響。因此，焦炭的反應(yīng)性 與焦炭粒度、氣孔結(jié)構(gòu)、光學(xué)組織、比外表積、灰分的成分和含 量等有關(guān)，還因?yàn)闇y定時所采用的條件，如反應(yīng)溫度、反應(yīng)氣組 成、反應(yīng)氣流量壓力等因素而改變。所以，評定焦炭的反應(yīng)性必 須在規(guī)定的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。.焦炭反應(yīng)性指數(shù)和反應(yīng)后強(qiáng)度測量塊焦反應(yīng)性指數(shù)和反應(yīng)后強(qiáng)度是在10001300 C下測定塊狀焦炭與CO2的反應(yīng)性時，同時得到兩個指標(biāo)，它們用以評 價焦炭反應(yīng)性。我國規(guī)定的測定標(biāo)準(zhǔn)是在1100 c恒定溫度下用純CO2與直徑2125mm 焦球反應(yīng)，反應(yīng)時間為 120min , 試樣重200g ,以反應(yīng)后焦球失重

34、的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為反應(yīng)性指數(shù) CRI。反應(yīng)后的焦炭在直徑 130mm、長700mm 的I形轉(zhuǎn)鼓中 以20r/min轉(zhuǎn)動600轉(zhuǎn)，然后用10mm的篩子篩分，測量篩 上物占裝入轉(zhuǎn)鼓的反應(yīng)后焦炭的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為反應(yīng)后強(qiáng)度CSR.影響焦炭反應(yīng)性的因素在反應(yīng)條件一定的情況下，焦炭反應(yīng)性主要受煉焦煤料的性 質(zhì)、煉焦工藝、所得焦炭的結(jié)構(gòu)以及焦炭灰分的影響。1煉焦煤料的性質(zhì)。它是影響焦炭反應(yīng)性最重要的因素。焦炭反應(yīng)性與所用原料煤的煤化度有關(guān)。用低煤化度煤煉制的焦 炭反應(yīng)性高；隨之煤化度加深，所得焦炭的反應(yīng)性逐漸降低。因 此煉焦煤料中應(yīng)多用低揮發(fā)分煤和中揮發(fā)分煤，少用高揮發(fā)分煤，這是降低焦炭反應(yīng)性的根本途徑。2煉焦工

35、藝。提高煉焦終溫，可降低焦炭反應(yīng)性。煉焦 終溫為1100 c的焦炭，在相同原料煤條件下，較煉焦終溫為 1000 C的焦炭的反應(yīng)性約可降低 10%。在結(jié)焦末期有一段維溫 時間，也可使焦炭反應(yīng)性略有下降。增加裝爐煤散密度，調(diào)整裝 爐煤的粒度組成均可使焦炭氣孔分布均勻，也有降低焦炭反應(yīng)性 的效果。干法熄焦防止了水蒸汽對焦炭氣孔外表的反應(yīng)，減少了活化點(diǎn)，有助于降低焦炭的反應(yīng)性。3焦炭結(jié)構(gòu)。各種光學(xué)組織按反應(yīng)性大小的排列次序基 本上是：無光學(xué)活性的惰性組織和各向同性組織的反應(yīng)性高于各 向異性組織；而在各向異性組織中，嵌鑲狀組織高于流動性組織。 影響反應(yīng)性的另一個焦炭結(jié)構(gòu)參數(shù)是焦炭的比外表積。小于10以m的氣孔，雖然氣孔容積只占焦炭總氣孔容積的10%,但其比外表積卻占焦炭全部比外表積的 95 %以上。焦炭反應(yīng)性隨氣孔 比外表積增加而提高，因此焦炭中小于1010m