焦煤基础知识

焦煤基础学问

焦煤是一种结焦性最好的炼焦用煤，它的碳化程度高、

粘结性好，加热时能产生热稳定性很高的胶质体。如用焦煤单独炼焦,

能获得块度大、裂纹少、强度高、耐磨性好的优质焦炭。但单独炼焦

时，由于膨胀压力大，易造成推焦困难，一般都用焦煤炼焦配煤用，

效果较好。

焦碳一种固体燃料，质硬，多孔，发热量高.用煤高温干储而

成，多用于炼铁种类焦炭通常按用途分为冶金焦(包括高炉焦、铸造

焦和铁合金焦等)、气化焦和电石用焦等。

由煤粉加压成形煤，在经炭化等后处理制成的新型焦炭称为型

焦。

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。中国制定的冶金焦质量标准(GB/T1996-94)就是高炉质量标准。

气化焦是专用于生产煤气的焦炭。主要用于固态排渣的固定床煤

气发生炉内，作为气化原料，生产以CO和H2为可燃成分的煤气。

C+02-C02+408177KJ

C02+C->2C0-162142KJ

C+H20-C0+H2T18628KJ

C+2H20->C02+2H2-75115KJ

由于产生C0和H2的过程均是吸热反应，需要的热量由焦炭的氧

化、燃烧供应，因此气化焦也是气化过程的热源。气化焦要求灰分低、

灰熔点高、块度适当和匀称。其一般要求如下：固定炭＞80%；灰分1250

摄氏度；挥发分V3.0%；粒度15-35mm和35mm两级。冶金焦虽可以用

作气化焦，但由于受炼焦煤资源和价格等的限制，一般不用冶金焦制

气。以高挥发分粘结煤为原料生产的气煤焦，块度小、强度低，不适

用于高炉冶炼，但它的气化反应性好，可取代气化焦用于制气。电

石用焦是在生产电石的电弧炉中作导电体和发热体用的焦炭。电石用

焦加入电弧炉中，在电弧热和电阻热的高温（1800-2200摄氏度）作

用下，和石灰发生简单的反应，生成熔融状态的炭化钙（电石）。其

生成过程可用下列反应式表示：

Ca0+3c-CaC2+C0-46.52KL［编辑本段］电石焦基础学问电

石用焦是在生产电石的电弧炉中作导电体和发热用的焦炭。电石用焦

加入电弧炉中，在电弧热和电阻热的高温（1800-2200℃）作用下，

和石灰石发生简单的发应，生成熔融状态的碳化钙（电石）。其生成

过程可用下列发应式表示：

Ca0+3C-CaC2+C0-46.52KJ

电石用焦应具有灰份低、反应性高、电阻率大和粒度适中等特性,

还要尽量除去粉末和降低水分。其化学成分和粒度一般应符合如下要

求：固定碳大于84%灰份小于14队挥发份小于2%,硫份小于1。5%,

磷分小于0.04%,水分小于1.0%,粒度依据生产电石的电弧炉容量而

定：

电炉容量/KV・A粒度/mm

<50003-12

5000-100003-15

10000-200003-18

>200003-20

粒度合格率要求在9096以上。［编辑本段］铁合金焦基础学问

铁合金焦是用于矿热炉冶炼铁合金的焦炭。铁合金焦在矿热炉中作为

固态还原剂参与还原反应，反应主要在炉子中下部的高温区进行。以

冶炼归铁合金为例，其反应式为SiO2（液）+2C（固）=Si（液）+2CO

（气），随着反应的进行，焦炭中的固定碳不断消耗，主要以C0形式

从炉顶逸出。焦炭灰份中的三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁和

五氧化二磷等，部分或大部分被还原出来，进入合金中；未参与反应

的部分进入炉渣。焦炭中的硫和硅生成硫化硅和二硫化硅后挥发掉。

冶炼不同品种的铁合金，对焦炭质量的要求不一，生产硅铁合金时对

焦炭质量要求最高，所以能满意硅铁合金生产的铁合金焦，一般也能

满意其他铁合金生产的要求。

硅铁合金生产对焦炭的要求是：固定碳含量高，灰份低，灰中有

害物质三氧化二铝和五氧化二磷等的含量要少，焦炭反应性好，焦炭

电阻率特殊是高温电阻率要大，挥发份要低，有适当的强度和食粮的

块度，水分少而稳定。

中国冶标（YB/T034-92）规定了铁合金焦的技术要求，要求粒度

为8-20mm,8-25加。其他指标见表

型焦是由煤粉等原料加压成型煤，再经炭化等后处理制成的一种

新型焦炭。型焦品种较多，按所用原料可分为褐煤型焦和无烟煤型焦

等；按制备工艺可分为冷压型焦和热压型焦两类；按用途可分为高炉

型焦和铸造型焦等。

焦炭的质量指标

［焦炭的质量指标］焦炭是高温干偏的固体产物，主要成分是碳,

是具有裂纹和不规章的孔徇结构体（或孔泡多孔体）。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。衡量孔抱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凹凸，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反抗受

外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破裂的力量，用M40值表示；

焦炭的耐磨强度是指焦炭能反抗外来摩榛力而不产生表面玻璃形成

碎屑或粉末的力量，用M10值表示。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40

值，焦炭的孔泡结构影响耐磨强度M10值。M40和M10值的测定方法许

多，我们我国多采纳德国米贡转鼓试验的方法。如表31T所示。

转故试验完成后，用孔径为40nmi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。我们我国

冶金焦规定的强度指标见表31-2。

表31-1焦炭转鼓试验方法

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)抗碎强度(粒极

mm/指标)

1000/10002510050〉60圆形40,1040/M40

表31-2我们我国冶金焦强度指标(%)

强度指标I级冶金焦II级冶金焦m级冶金焦

M40>80.0>76.0>72.0

M10<8.0<9.0<10.0

表31-3几个我国冶金用焦炭与精煤灰分国标(Ad)

国别中国美国原苏联德国法国日本

I级n级m级

焦炭灰分(%)<12.0<13.5^15.0<7.0<10.0<8.0<9.0

<10.0

精煤灰分(%)<12.55.5〜6.58.0-8.56.0〜7.0<7.06.6〜

8.0

二、煤的分类方法有：

1.煤的成因分类：成煤的原始物料和积累环境分类，称为煤的成因

分类

2.煤的科学分类：煤的元素组成等基本性质分类，称为科学分类。

3.煤的有用分类：煤的有用分类又称煤的工业分类。按煤的工艺性

质和用途分类，称为有用分类。中国煤分类和各主要工业国的煤炭分

类均属于有用分类，以下具体介绍我们我国煤有用分类的状况。

依据煤的煤化度，将我们我国全部的煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大

煤类。又依据煤化度和工业采用的特点，将褐煤分成2个小类，无烟

煤分成3个小类。烟煤比较简单，按挥发分分为4个档次，即Vdaf>

10〜20姒>20〜28%、>28〜37%和>37%,分为低、中、中高和高

四种挥发分烟煤。按粘结性可以分为5个或6个档次，即GR.I.为0〜

5,称不粘结或弱粘结煤；GR.I.>5-20,称弱粘结煤；GR.I.>

20〜50,称为中等偏弱粘结煤；GR.I.>50〜65,称中等偏强粘结

煤；GR.I.>65,称强粘结煤。在强粘结煤中，若y>25mm或b>

150%(对于Vdaf>28%,的肥煤，b>220%)的煤，则称为特强粘结煤。

参见GB5751-1986。各类煤的基本特征如下：(1)无烟煤(WY)。无烟

煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时

不冒烟。01号无烟煤为年老无烟煤；02号无烟煤为典型无烟煤；03

号无烟煤为年轻无烟煤。如北京、晋城、阳泉分别为01、02、03号无

烟煤。

⑵贫煤(PM)。贫煤是煤化度最高的一种烟煤，不粘结或微具粘结性。

在层状炼焦炉中不结焦。燃烧时火焰短，耐烧。

⑶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。

⑷瘦煤(SM)。瘦煤是低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。在炼焦时

能产生肯定量的胶质体。单独炼焦时，能得到块度大、裂纹少、抗碎

性较好的焦炭，但焦炭的耐磨性较差。

⑸焦煤(JM)。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。加热时能产生热稳定性很高的胶质体。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。但单独炼焦时，

产生的膨胀压力大，使推焦困难。

(6)肥煤(FM)。肥煤是低、中、高挥发分的强粘结性烟煤。加热时能

产生大量的胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好、强度较高的焦炭，

其耐磨性有的也较焦煤焦炭为优。缺点是单独炼出的焦炭，横裂纹较

多，焦根部分常有蜂焦。

(7)1/3焦煤(1/3P1)。1/3焦煤是新煤种，它是中高挥发分、强粘

结性的一种烟煤，又是介于焦煤、肥煤、气煤三者之间的过渡煤。单

独炼焦能生成熔融性较好、强度较高的焦炭。

(8)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。

⑼气煤(QM)。气煤是一种煤化度较浅的炼焦用煤。加热时能产生较

高的挥发分和较多的焦油。胶质体的热稳定性低于肥煤，能够单独炼

焦。但焦炭多呈瘦长条而易碎，有较多的纵裂纹，因而焦炭的抗碎强

度和耐磨强度均较其他炼焦煤差。

(10)1/2中粘煤(1/2ZN)ol/2中粘煤是一种中等粘结性的中高挥发

分烟煤。其中有一部分在单独炼焦时能形成肯定强度的焦炭，可作为

炼焦配煤的原料。粘结性较差的一部分煤在单独炼焦时，形成的焦炭

强度差，粉焦率高。

(11)弱粘煤(RN)。弱粘煤是一种粘结性较弱的从低变质到中等变质程

度的烟煤。加热时，产生较少的胶质体。单独炼焦时，有的能结成强

度很差的小焦块，有的则只有少部分凝聚成碎焦屑，粉焦率很高。

(12)不粘煤(BN)。不粘煤是一种在成煤初期已经受到相当氧化作用的

低变质程度到中等变质程度的烟煤。加热时，基本上不产生胶质体。

煤的水分大，有的还含有肯定的次生腐植酸，含氧量较多，有的高达

10%以上。

(13)长焰煤(CY)。长焰煤是变质程度最低的一种烟煤，从无粘结性到

弱粘结性的都有。其中最年轻的还含有肯定数量的腐植酸。贮存时易

风化碎裂。煤化度较高的年老煤，加热时能产生肯定量的胶质体。单

独炼焦时也能结成细小的长条形焦炭，但强度极差，粉焦率很高。

(14)褐煤(HM)o褐煤分为透光率PmV30%的年轻褐煤和Pm>30-

50%的年老褐煤两小类。褐煤的特点为：含水分大，密度较小，无粘

结性，并含有不同数量的腐植酸，煤中氧含量高。常达15〜30%左右。

化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破裂严峻。存放空气中易风

化变质、破裂成效块甚至粉末状。发热量低，煤灰熔点也低，其灰中

含有较多的CaO,而有较少的A1203。

中国煤炭分类我国标准(GB5751-86)

类别符号包括数码分类指标(Vdaf%挥发份GRL粘结指数Y,MN

胶质层）

无烟煤WY01,02,0310

贫煤PM11>10.0-20.0W5

贫瘦煤PS12>10.0-20.05-20

瘦煤SM13,14>10.0-20.0>20-65

焦煤JM24>20.0-28.0>50-65<25.0

15,25>10.0-20.0>65<25.0

肥煤FM16,26,36>10.0-37.0(>85)>25

1/3焦煤1/3JM35>28.0-37.0>65<25.0

气肥煤QF46>37.0(>85)>25.0

气煤QM34>28.0-37.0>50-65<25.0

43,44,45>37.0>35-65<25.0

长焰煤CY41,42237.0

1/3焦煤

质量要求：灰份W9.5—10%挥发份28—32%硫份W0.7%G值>75Y

值>14mm国际上级冶金煤

主焦煤

质量要求：灰份<9.5—10%可燃基挥发份18—24%硫份W0.7%G

值>75丫值>16mm。

主焦煤：灰份%含硫%挥发份%G值Y

值

<9.5<0.618-26

>65>18

1/3焦煤：W9.5W0.628-35>75

>18

肥煤是指我国煤炭分类标准中，对煤化变质中等，粘结性极强的烟煤

的称谓，炼焦煤的一种，炼焦配煤的重要组成部分，结焦性最强，熔

融性好，结焦膨胀度大，耐磨；精煤是指经洗选加工供炼焦用或其他

用途的洗选煤炭产品的总称。

煤的挥发分

煤的挥发分，即煤在肯定温度下隔绝空气加热，逸出物质(气体或

液体)中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。由于挥发分不是

煤中固有的，而是在特定温度下热解的产物，所以准确的说应称为挥

发分产率。

(1)煤的挥发分不仅是炼焦、气化要考虑的一个指标，也是动力

用煤的一个重要指标，是动力煤按发热量计价的一个帮助指标。

挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度，挥

发分由大到小，煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达70%,

褐煤一般为40〜60%,烟煤一般为10〜50%,高变质的无烟煤则小于

10%0煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分最高，镜煤、亮

煤次之，丝碳最低。所以世界各国和我们我国都以煤的挥发分作为煤

分类的最重要的指标。

S代表含硫量，1.3%;V代表挥发分，A代表灰分，这些指标都是焦煤

的重要指标，但应当有基准，否则数值意义不大。

在确定是主焦煤前提下，也就是粘结性指数，胶质层厚度等都符合条

件下，你给出的指标就是确定煤好坏的指标。硫分和灰分越低越好（这

也是定价的基础），挥发分则要依据用户要求。

原煤送入洗煤厂,经过洗煤，除去煤炭中肝石，变成精煤

1号精煤：硫分0.4机灰分7-8%,平均7.6%；热值26-28南平

均27.6%

2号精煤：硫分0.5%；灰分8-10%,平均9.6%；热值26-28%,

平均26.8%

3号精煤：硫分0.6跖灰分9-16%,平均13.6如热值24-26%,

平均25.3%

煤炭洗选煤炭洗选是采用煤和杂质（肝石）的物理、化学

性质的差异，通过物理、化学或微生物分选的方法使煤和杂质有

效分别，并加工成质量匀称、用途不同的煤炭产品的一种加工技

术。按选煤方法的不同，可分为物理选煤、物理化学选煤、化学

选煤及微生物选煤等。

物理选煤是依据煤炭和杂质物理性质（如粒度、密度、硬度、

磁性及电性等）上的差异进行分选，主要的物理分选方法有①重

力选煤，包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风

力选煤等。②电磁选，采用煤和杂质的电磁性能差异进行分选，

这种方法在选煤实际生产中没有应用。

物理化学选煤一浮游选煤（简称浮选），是依据矿物表面物理

化学性质的差别进行分选，目前使用的浮选设施许多，主要包括

机械搅拌式浮选和无无机械搅拌式浮选两种。

化学选煤是借助化学反应使煤中有用成分富集，除去杂质和

有害成分的工艺过程。目前在试验室常用化学的方法脱硫。依据

常用的化学药剂种类和反应原理的不同，可分为碱处理、氧化法

和溶剂萃取等。

微生物选煤是用某些自养性和异养性微生物，直接或间接地

采用其代谢产物从煤中溶浸硫，达到脱硫的目的。

物理选煤和物理化学选煤技术是实际选煤生产中常用的技

术，一般可有效脱除煤中无机硫（黄铁矿硫），化学选煤和微生物

选煤还可脱除煤中的有机硫。目前工业化生产中常用的选煤方法

为跳汰、重介、浮选等选煤方法，此外干法选煤近几年进展也很

快。

一般来说，选煤厂由以下主要工艺组成：

（1）原煤预备：包括原煤的接受、储存、破裂和筛分。

（2）原煤的分选：