焦炭的品种及其指标

1、焦炭一、焦炭定义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。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

2、的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。二、焦炭分布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。三、焦炭用途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

3、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。四、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），

4、 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五、焦炭的反应性及反应后的强度焦炭反应性与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反应的能力，CRI=(G0 G1)/G0× 100%（注： G0-试验焦炭样重量，g ； G1-反应后焦炭样重量，g; ）。焦炭反应后强度是指反应后的焦炭再机械力和热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力。焦炭在高炉炼铁、铸造化铁和固定床气化过程中，都要与二氧化碳、氧和水

5、蒸气发生化学反应。由于焦与氧和水蒸气的反应有与二氧化碳的反应类似的规律，因此大多数国家都用焦炭与 二氧化碳间的反应特性评定焦炭反应性。焦炭反应性CRI 及反应后强度CSR 的重复性r 不得超过下列数值：CRIr2.4%CSR ： 3.2%焦炭反应性及反应后强度的试验结果均取平行试验结果的算术平均值。六、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积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应

6、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40 45%，铸造焦要求在 35 40%，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。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。焦炭的抗碎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檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，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

7、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。七、焦炭质量的评价1 、焦炭中的硫分：硫是生铁 冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。在炼钢生铁中硫含量大于0.07%即为废品。由高炉炉料带入炉内的硫有11% 来自矿石；3.5% 来自 石灰石 ；82.5%来自焦炭，所以焦炭是炉料中硫的主要来源。焦炭硫分的高低直接影响到高炉炼铁生产 。当焦炭硫分大于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%, 矿石加入量增加0.3%高炉产量降低1.5 2.0%.冶金焦的含硫量规定不大于1% ，大中型高炉使用的冶金焦含硫量小于0.4 0.7%。2

8、、焦炭中的磷分：炼铁用的冶金焦含磷量应在0.02 0.03% 以下。3 、焦炭中的灰分：焦炭的灰分对高炉冶炼的影响是十分显著的。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 、焦炭中的挥发分：根据焦炭的挥发分含量可判断焦炭成熟度。如挥发分大于1.5% ，则表示生焦；挥发分小于0.5 0.7%,则表示过火，一般成熟的冶金焦挥发分为 1% 左右。5 、焦炭中的水分：水分波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。此外，焦炭水分提高会使 M04 偏高， M10 偏低，给转鼓指标带来误差。6 、焦炭的筛分组成：在高炉冶炼中焦炭的粒度也是很重要的。我国过去对焦炭粒度要求为

9、：对大焦炉（1300 2000平方米）焦炭粒度大于40毫米；中、小高炉焦炭粒度大于25毫米。但目前一些钢厂的试验表明，焦炭粒度在40 25毫米为好。大于80毫米的焦炭要整粒，使其粒度范围变化不大。这样焦炭块度均一，空隙大，阻力小，炉况运行良好。焦煤cokingcoal焦煤是中等及低 挥发分 的中等 粘结性 及强粘结性的一种烟煤 。对煤化度较高，结焦性好的烟煤的称谓。又称主焦煤 。焦煤分两类，第一类焦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf>10 28 ，黏结指数G>65 ，胶质层最大厚度，y 25mm。这部分煤的结焦性特别好，可以单独炼出合格的高炉焦。另一类焦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf>

10、;20 28 ，黏结指数G>50 65 ，结焦性比前者差。焦煤具有中等挥发分和较好的黏结性，是典型的炼焦煤 ，在加热时能形成热稳定性很好的胶质体。单独 炼焦 时能得到块度大、裂纹少、 抗碎强度高的 焦炭 ，其耐磨性也好。但产生的膨胀压力大，使推焦困难，必须配入气煤 、瘦煤 等，以改善操作条件和提高焦炭质量。在炼焦配合煤中焦煤可以起到焦炭骨架和缓和收缩应力 的作用，从而提高焦炭机械强度，是优质的炼焦原料。 laornel 焦煤 (c okingcoal) 中国煤炭分类国家标准中，对煤化度较高，结焦性好的烟煤的称谓。该标准规定焦煤由两部分组成，第一类焦煤的干燥无灰基挥发分几 af>10

11、一 28% ，粘结指数G>65 ，胶质层最大厚度( 见胶质层指数)y 砚 25 。这部分煤的结焦性特别好，可以单独炼出合格的高炉蕉。另一类焦煤的干燥基无灰基挥发分 (见煤的分析)V>20一 28% ，粘结指数G>5065，结焦性比前者差。焦煤具有中等挥发分和较好的粘结性(见煤的粘结性)，是典型的炼焦煤( 见 炼胶用煤 )，在加热时能形成热稳定性很好的胶质体，单独炼焦时所得焦炭块大，裂纹少，机械强度高，但由于收缩度小，膨胀压力大，可能造成推焦困难现象，甚至引起炉体的损坏。在炼焦配合煤中焦煤可以起到焦炭骨架和缓和收缩应力的作用，从而提高焦炭机械强度，是优质的炼焦原料。( 见配煤

12、)从世界范围来说，焦煤的资源比较匾乏，它是必须加以保护的宝贵资源，所以已很少用焦煤单独炼焦。在中国，第一类焦煤的典型煤 种有河北峰峰二矿、山西古交的西曲、黑龙江鸡西的滴道、安徽淮北的张庄和四川渡口的大宝顶煤。第二类焦煤的典型煤种有吉林通化的铁厂和内蒙包头的河滩沟煤。(时铭扬 )中国东北本溪 ，河北 唐山 、 井陉 、山东 新汶 等，都是著名产地。气煤qìmé igascoal烟煤 的一类。对煤化度较低的烟煤和称谓。能结焦 ，可用作炼焦 原料。但因粘结性 弱， 热分解 时产生大量煤气 和 煤焦油 ，焦炭收缩度大，裂纹较多，必须配入焦煤 、 肥煤 等，以提高焦炭质量。气煤由两部

13、分组成：第一类是干燥无灰基挥发分Vdaf>37%，黏结指数G>35 ，胶质层最大厚度y25mm 的煤。这类煤的特点是，挥发分特别高、黏结性强弱不等。第二类是Vdaf>28% 37% ， G>50 65 的煤。其特点是：挥发分 高、黏结性中等。气煤是炼焦配合煤中的组分之一，还可以作为动力用煤、气化用煤和化工用煤等。也可用作气化 和低温干馏等工业 的原料。中国 产地主要有东北抚顺 、 北票 、鹤岗 ，安徽 淮南 ，江西 萍乡 等。瘦煤leancoal ； meagrecoal瘦煤是 烟煤 的一类。对煤化度较高的烟煤的称谓。低挥发分 的中等 粘结性 的炼焦用煤。瘦煤的干燥无灰

14、基挥发分Vdaf>10% 20% ，黏结指数G>20 65 。挥发物 较少，粘结性弱，能单独结焦 ，属 炼焦煤 。在 炼焦 时能产生一定量的胶质体。单种煤炼焦，生成的 焦炭 ，熔融性差，耐磨小，易于破碎，但块度大。常用于配煤 炼焦作为瘦化剂（ leaningagent ），在炼焦配合煤中，瘦煤可以起到骨架 和缓和收缩应力，从而增大焦炭 块度 的作用，是配合煤中的重要组分。以提高焦炭的块度。减少焦炭的裂纹。也用作气化的原料 ，或用作燃料 。中国 产地著名的有东北本溪 、山西 太原 、河北 峰峰 等。气肥煤气肥煤 (QF) 。气肥煤是一种挥发分和胶质层都很高的强粘结性肥煤类，有的称为液

15、肥煤。炼焦性能介于肥煤和气煤 之间，单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学产品。气肥煤最适合于高温干馏制造煤气，也可用于炼焦配煤，以增加化学产品产率。江西乐平 和浙江长广煤田是我国气肥煤典型矿区。贫瘦煤贫瘦煤 (PS) 。贫瘦煤是高变质、低挥发分、弱粘结性的一种烟煤 。结焦较典型瘦煤差，单独炼焦时，生成的焦粉较多。配煤炼焦时，配入一定比例得贫瘦煤也能起到瘦煤得瘦化作用，对提高焦炭得块度能起到良好的作用。这类煤也是发电、机车、民用及其他工业炉窑的较好材料。河南省的鹤壁矿区就有典型的贫瘦煤。肥煤fatcoal ； richcoal对煤化度中等、黏结性极强的烟煤 的称谓。是炼焦 用煤的一种。肥煤的干燥

16、无灰基挥发分Vdaf>10% 37% ，胶质层最大厚度y>25 毫米。肥煤 挥发物 一般较高。胶质层较厚。粘结性 强，加热时产生大量胶质体，单独炼焦时生成的焦炭 ，熔融性好，耐磨性 大，故为炼焦煤 。用肥煤炼出的焦炭横裂纹多，气孔率 高，焦根部蜂焦多，易碎，炼焦时必需配入气煤 、瘦煤 等以提高焦炭质量。肥煤的粘结力很强，能与粘结力较弱的煤搭配后炼出优质煤称肥煤为配焦煤之母。肥煤是炼焦配合煤中的重要组分，配入肥煤可使焦炭熔融良好，从而提高焦炭的耐磨强度，并为配加黏结性差的煤或瘦化剂创造条件。因该肥煤品种稀少，只占全国探明煤炭 资源的5% 而山西 探明肥煤的储量约占全国的 50% ，我

17、国产地主要有东北本溪 ，河北 开平 、 滦县 、井陉 等。主要分部在山西霍县矿区、三交矿区和古交矿区。1/3 焦煤1/3 焦煤是新煤种，它是中高挥发分、强粘结性得一种烟煤，是介于焦煤、肥煤、气煤三者之间得过渡煤。单独炼焦能生成熔融性较好、强度较高的焦炭。焦炭的抗碎强度接近肥煤生成的焦炭，焦炭得耐磨强度又明显高于气肥煤的气煤生成的焦炭。喷吹煤高炉喷吹煤粉技术在我国始于上世纪50-60 年代之间，当时采用阳泉煤业集团（前身为阳泉矿务局）洗精无烟煤作为工业性试验对象，分别在北方鞍钢及首钢等地试验成功， 其中阳泉煤业集团二矿洗煤厂即专门根据鞍钢对高炉喷吹煤产品的需求而设计的， 煤炭洗选质量指标也一直沿

18、袭了试验取得成功后由阳泉矿务局统一制定的系列产品标准（无烟煤）。特点高炉喷吹煤产品在得到工业性、大面积推广应用的半个世纪以来，随着国内钢铁产能的日益增大及高炉煤粉喷吹关键技术的不断进步和完善，市场需求逐渐扩大，特别是近年来随着中国优质炼焦煤资源的日渐匮乏，高炉喷吹煤在钢铁冶炼工艺环节的地位日益提高，在节约钢铁行业冶炼成本等方面，正在扮演着越来越重要的角色。其实高炉喷吹煤作为冶金用途而问世的初衷即决定了这样的趋势：（1 ）以煤粉部分替代冶金焦炭，使高炉炼铁焦比降低，生铁成本下降；（2 ）调剂炉况热制度及稳定运行；（ 3 ）喷吹的煤粉在高炉风口前气化燃烧降低理论燃烧度，为维持T 理，需要补偿，这就为高炉使用高风和富氧鼓风创造了条件；（4 ）喷吹煤粉替代部分焦炭，一方面可节约焦化投资，少建焦炉，减少焦化引起的空气污染；另一方面可大大缓解炼焦煤供求紧张的状况。发展历史高炉煤粉喷吹技术的发展路径为：起初全部采用无烟煤做喷吹燃料，因为喷吹替代焦炭主要用到的是煤炭中的固定碳元素，100% 采用无烟煤喷吹正好迎合了这样的需求和想法。后来，由于无烟煤供给的有限性及其原煤储量不断减少，市场价格也逐渐攀升，采用更廉价、蕴更丰富的长焰煤与无烟煤混合喷吹成为钢铁企业进一步降低冶炼成本