焦碳:固體燃料-中文百科頻道

分類種類

焦碳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，在經炭化等後處理制成的新型焦碳稱為型焦。

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。中國制定的冶金焦質量标準(GB/T1996-94)就是高爐質量标準。

應用曆史

1961年，在中國廣東新會發掘南宋末年(大約1270年前後)煉鐵遺址時，除找到爐渣、石灰石、鐵礦石外，還找到了焦炭。這是世界上冶鐵用焦炭的最早實例。大商所交易的焦炭品種是指以煉焦煤為主要原料,以高溫幹餾等方法得到的用于高爐煉鐵的冶金焦炭。

英國在1709年，由Abraham Darby I采用焦炭替代木炭煉鐵，獲得成功，并獲得了這項技術專利。

反應強度

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----反應後焦炭樣重量，g;)。焦炭反應後強度是指反應後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律，因此大多數國家都用焦炭與二氧化碳間的反應特性評定焦炭反應性。中國标準(GB/T4000-1996)規定了焦炭反應性及反應後強度試驗方法。

其做法是使焦炭在高溫下與二氧化碳發生反應沒，然後測定反應後焦炭失重率及其機械強度。焦炭反應性CRI及反應後強度CSR的重複性r不得超過下列數值:CRIr≤2.4%，CSR:≤3.2%，焦炭反應性及反應後強度的試驗結果均取平行試驗結果的算術平均值。

質量評價

焦炭中的硫分

硫是生鐵冶煉的有害雜質之一，它使生鐵質量降低。在煉鋼生鐵中硫含量大于0.07%即為廢品。由高爐爐料帶入爐内的硫有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産。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%高爐産量降低1.5-2.0%.冶金焦的含硫量規定不大于1%，大中型高爐使用的冶金焦含硫量小于0.4-0.7%。

焦炭中的磷分

煉鐵用的冶金焦含磷量應在0.02-0.03%以下。

焦炭中的灰分

焦炭的灰分對高爐冶煉的影響是十分顯着的。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。

焦炭中的揮發分

根據焦炭的揮發分含量可判斷焦炭成熟度。如揮發分大于1.5%，則表示生焦;揮發分小于0.5-0.7%,則表示過火，一般成熟的冶金焦揮發分為1%左右。

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M40偏高，M10偏低，給轉鼓指标帶來誤差。

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。大于80毫米的焦炭要整粒，使其粒度範圍變化不大。這樣焦炭塊度均一，空隙大，阻力小，爐況運行良好。n

質量指标

焦碳是高溫幹餾的固體産物，主要成分是碳，是具有裂紋和不規則的孔孢結構體（或孔孢多孔體）。裂紋的多少直接影響到焦碳的力度和抗碎強度，其指标一般以裂紋度（指單位體積焦碳内的裂紋長度的多少）來衡量。衡量孔孢結構的指标主要用氣孔率（隻焦碳氣孔體積占總體積的百分數）來表示，它影響到焦碳的反應性和強度。

不同用途的焦碳，對氣孔率指标要求不同，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。焦碳裂紋度與氣孔率的高低，與煉焦所用煤種有直接關系，如以氣煤為主煉得的焦碳，裂紋多，氣孔率高，強度低；而以焦煤作為基礎煤煉得的焦碳裂紋少、氣孔率低、強度高。

焦碳強度通常用抗碎強度和耐磨強度兩個指标來表示。焦碳的抗碎強度是指焦碳能抵抗受外來沖擊力而不沿結構的裂紋或缺陷處破碎的能力，用M40值表示；焦碳的耐磨強度是指焦碳能抵抗外來摩檫力而不産生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦碳的裂紋度影響其抗碎強度M40值，焦碳的孔孢結構影響耐磨強度M10值。M40和M10值的測定方法很多，我國多采用德國米貢轉鼓試驗的方法。如表31-1所示。