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煤炭知识系列-焦炭的质量指标 焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总 体的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度，不同用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在4045%，铸造焦要求在3540%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用的煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗太强度和耐磨强度两个指标来表示。焦炭的抗太强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩擦力而不产生表面玻璃形成太屑或粉末能力，用M10值表示。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。M40和M10值的测定方法很多，我国多采用德国米贡转鼓试验的方法。如表311所示。 转帮故试验完成后，用孔径为40mm和10mm的筛子筛分，大于40mm粒级的百分数为M40值，小于10mm粒级的百分数为M10值。我国冶金焦规定的强度指标见表312。表 311 焦炭转鼓实验方法转鼓特性焦炭试样筛分强度指标直径/长度 (mm)转速(转/分)转数(转)重量(kg)粒度(mm)孔形筛孔(mm)耐磨强度(粒极mm/指标)抗太碎强度(粒极mm/指标)1000/1000251005060圆形40,1040/M40 表 312 我国冶金焦强度指标 (%)强度指标I级冶金焦II级冶金焦III级冶金焦M4080.076.072.0M108.09.010.0表 313 几个国家冶金用焦炭与精煤春分国标 (Ad)国别中国美国原苏联德国法国日本I 级II 级III 级焦炭灰分 (%) 12.0 13.5 15.07.010.08.09.010.0 5.56.58.08.56.07.07.06.68.0焦炭的物理性质焦炭物理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炼焦用煤质量要求炼焦是将煤放在干馏炉中加热，随着温度的升高(最终达到1 000左右)，煤中有机质逐渐分解，其中，挥发性物质呈气态或蒸汽状态逸出，成为煤气和煤焦油，残留下的不挥发性产物就是焦炭。焦炭在炼铁炉中起着还原、熔化矿石，提供热能和支撑炉料，保持炉料透气性能良好的作用。因此，炼焦用煤的质量要求，是以能得到机械强度高、块度均匀、灰分和硫分低的优质冶金焦为目的。国家对冶金焦用煤有专门的质量标准，如下： 肥煤、气煤 灰份 1-13级（不大于5.5%为一级，每增加0.5%提高一级，到13） 硫份 1组 不大于0.5% 2组 0.51-1% 3组1.01-1.5 水分 1号 不大于0.9% 2号 9.0-10% 3号10.0-12.0 焦煤、瘦煤 灰份 级别为11.5% 硫份 1组 不大于0.5% 2组 0.51-1% 3组1.01-1.5 水分 1号 不大于0.9% 2号 9.0-10% 3号10.0-12.0工业用煤的质量要求煤的工业用途非常广泛，归纳起来主要是冶金、化工和动力三个方面。同时，在炼油、医药、精密铸造和航空航天工业等领域也有广阔的利用前景。各工业部门对所用的煤都有特定的质量要求和技术标准。简要介绍如下： 1.炼焦用煤 炼焦是将煤放在干馏炉中加热，随着温度的升高(最终达到1 000左右)，煤中有机质逐渐分解，其中，挥发性物质呈气态或蒸汽状态逸出，成为煤气和煤焦油，残留下的不挥发性产物就是焦炭。焦炭在炼铁炉中起着还原、熔化矿石，提供热能和支撑炉料，保持炉料透气性能良好的作用。因此，炼焦用煤的质量要求，是以能得到机械强度高、块度均匀、灰分和硫分低的优质冶金焦为目的。国家对冶金焦用煤有专门的质量标准。2气化用煤 煤的气化是以氧、水、二氧化碳、氢等为气体介质，经过热化学处理过程，把煤转变为各种用途的煤气。煤气化所得的气体产物可作工业和民用燃料以及化工合成原料。常用的制气方法有两种：固定床气化法。目前国内主要用无烟煤和焦炭作气化原料，制造合成氨原料气。要求作为原料煤的固定碳80%，灰分(Ag)25%，硫分(SgQ)2%，要求粒度要均匀，2575mm,或1950mm,或1325mm，机械强度65%，热稳定性S+1360%，灰熔点(T2)1 250，挥发分不高于9%，化学反应性愈强愈好。沸腾层气化法。对原料煤的质量要求是：化学反应性要大于60%，不粘结或弱粘结，灰分(Ag)25%，硫分(SgQ)2%，水分(WQ)10%，灰熔点(T2)1 200，粒度10mm，主要使用褐煤、长焰煤和弱粘煤等。 3.炼油用煤 一般以褐煤、长焰煤为主，弱粘煤和气煤也可以使用，其要求取决于炼油方法。低温干馏法，是将煤置于550左右的温度下进行干馏，以制取低温焦油，同时还可以得到半焦和低温焦炉煤气。煤种为褐煤、长焰煤、不粘煤或弱粘煤、气煤。对原料煤的质量要求是：焦油产率(Tf)7%，胶质层厚度9mm，热稳定性S+1340%，粒度613mm,最好为2080mm 。加氢液化法，是将煤、催化剂和重油混合在一起，在高温高压下使煤中有机质破坏，与氢作用转化成低分子液态或气态产物，进一步加工可得到汽油、柴油等燃料。原料煤主要为褐煤、长焰煤及气煤。要求煤的碳氢化(C/H)16，挥发分35%，灰分(Ag)5%，煤岩的丝炭含量2%。 4.燃料用煤 任何一种煤都可以作为工业和民用的燃料。不同工业部门对燃料用煤的质量要求不一样。蒸汽机车用煤要求较高，国家规定是：挥发分(Vr)20%，灰分(Ag)24%，灰熔点(T2)1 200，硫分(SgQ)长隧道及隧道群区段1%，低位发热量2.093121072.51174107J/kg以上。发电厂一般应尽量用灰分(Ag)30%的劣质煤，少数大型锅炉可用灰分(Ag)20%左右的煤。为了将优质煤用于发展冶金和化学工业，近年来，我国在开展低热值煤的应用方面取得了较快的进展，不少发热量仅有8 372.5J/ kg左右的劣质煤和煤矸石也能用于一般工厂，有的发电厂已掺烧煤矸石达30%。 煤的其他用途还很多。如，褐煤和氧化煤可以生产腐殖酸类肥料；从褐煤中可以提取褐煤蜡供电气、印刷、精密铸造、化工等部门使用；用优质无烟煤可以制造碳化硅、碳粒砂、人造刚玉、人造石墨、电极、电石和供高炉喷吹或作铸造燃料；用煤沥青制成的碳素纤维，其抗拉强度比钢材大千倍，且重量轻、耐高温，是发展太空技术的重要材料；用煤沥青还可以制成针状焦，生产新型的电炉电极，可提高电炉炼钢的生产效率等等。总之，随着现代科学技术的不断进步，煤炭的综合利用技术也在迅速发展，煤炭的综合利用领域必将继续扩大。标准煤概念标准煤（Standard coal）:各种燃料的含能量是不同的，如1吨煤约7 560千瓦小时，1吨泥煤约为2200千瓦小时，1吨焦炭为