焦炭定义及其用途

    烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。

    从我国焦炭产量分布情况看，我国炼焦企业地域分布不平衡，主要分布于华北、华东和东北地区。

　　冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。

　　铸造焦是专用与化铁炉熔铁的焦炭。铸造焦是化铁炉熔铁的主要燃料。其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。因此，铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。

　　焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。炼铁高炉采用焦炭代替木炭，为现代高炉的大型化奠定了基础，是冶金史上的一个重大里程碑。为使高炉操作达到较好的技术经济指标，冶炼用焦炭（冶金焦）必须具有适当的化学性质和物理性质，包括冶炼过程中的热态性质。焦炭除大量用于炼铁和有色金属冶炼（冶金焦）外，还用于铸造、化工、电石和铁合金，其质量要求有所不同。如铸造用焦，一般要求粒度大、气孔率低、固定碳高和硫分低；化工气化用焦，对强度要求不严，但要求反应性好，灰熔点较高；电石生产用焦要求尽量提高固定碳含量。

    焦炭的化学组成

    焦炭的化学性质由固定碳，挥发分，水分，灰分，硫和磷分来体现。

    1、固定碳和挥发份：固定碳是焦炭的主要成分，将焦炭再次隔绝空气加热到850℃以上，从中析出挥发物，剩余部分系固定碳和灰分。挥发物含量是焦炭成熟度的重要标志，挥发物含量过高表示焦炭不成熟(生焦)，挥发物含量过低表示焦炭过烧(过火焦)，生焦耐磨性差，使高炉透气性不好，并能引起挂料，增加吹损，破坏高炉操作制度。过火焦易碎，容易落入熔渣中，造成排渣困难，风口烧坏等现象。

    2、灰分：焦炭燃烧后的残余物是灰分，它是焦炭中的有害杂质，其中主要是二氧化硅和三氧化二铝，还有氧化钙，氧化镁等氧化物。灰分含量增高，固定碳减少。高炉冶炼过程中，为造渣所消耗的石灰石和热量将增加，高炉利用系数降低，焦比增加。因煤在炼焦过程中灰分全部转入焦炭，故焦炭灰分高低决定于煤的灰分，焦炭灰分越低越好，对高炉操作越有利。

    3、水分：焦炭在102-105℃的烘箱内干燥到恒重后的损失量为水分。冶金焦水分一般为3%-5%。焦炭水分力求稳定，因高炉生产一般以湿焦计量，焦炭水分波动，对高炉操作不利，造成炉况波动。

    4、硫分：焦炭含硫占高炉配料中硫来源的80%以上，硫进入生铁造成生铁含硫高，为除去这部分硫，需增加熔剂脱硫，影响高炉正常生产。在炼焦过程中，煤中含硫的70%-90%转入焦炭。故焦炭硫分高低。决定于煤的硫分，一般冶金焦硫分不大于0.9%。

    5、磷分：焦炭中的磷分在炼铁时大部分转入铁中，生铁含磷使其冷脆性变大，用于转炉炼钢时，磷难以除掉，因此生铁中磷分越低越好，煤炼焦时磷分全部转入焦炭。故焦炭磷分高低决定于煤的磷分。

    焦炭的物理机械性质

    焦炭物理机械性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。

　　焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下：

　　真密度为 1.8-1.95g/cm3；

　　视密度为 0.88-1.08g/ cm3；

　　气孔率为 35-55%；

　　散密度为 400-500kg/ m3；

　　平均比热容为 0.808kj/（kgk）（100℃），1.465kj/（kgk）（1000℃）；

　　热导率为 2.64kj/（mhk）（常温），6.91kg/（mhk）（900℃）；

　　着火温度（空气中）为 450-650℃；

　　干燥无灰基低热值为 30-32KJ/g；

    比表面积为 0.6-0.8m2/g 。