ISO 1014-12025 焦炭 第1部分表观相对密度的测定标准立项发展报告

焦炭第1部分：表观相对密度的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Coke—Part1:DeterminationofApparentRelativeDensity摘要焦炭作为高炉炼铁的主要燃料和还原剂，其物理性能指标直接影响冶金工艺的稳定性与经济性。表观相对密度是焦炭重要的基础物性参数，不仅关联焦炭的气孔率、强度等关键质量指标，更是焦炭体积计量、运输储存及贸易结算的重要依据。随着全球焦化行业对产品质量精细化管控需求的不断提升，国际标准化组织（ISO）于2025年7月18日正式发布了ISO1014-1:2025《焦炭第1部分：表观相对密度的测定》标准，替代原有技术文件，对焦炭表观相对密度的测定方法进行了系统性修订与完善。该标准的发布实施，统一了国际间焦炭表观相对密度的测试技术条件与操作规范，对于消除贸易壁垒、推动全球焦化产业技术交流与合作具有重要意义。本报告系统梳理了该标准的立项背景、修订过程、核心技术内容及其行业应用价值，并对标准未来发展趋势进行了展望。关键词：焦炭；表观相对密度；国际标准；ISO1014；固体燃料；检测方法Keywords:Coke;ApparentRelativeDensity;InternationalStandard;ISO1014;SolidFuels;TestMethod一、引言1.1立项背景焦炭是由炼焦煤在隔绝空气条件下经高温干馏所得的多孔块状固体燃料，广泛用于高炉冶炼、铸造、气化及有色金属冶炼等工艺过程。在高炉炼铁工艺中，焦炭既是提供热能的主要燃料，又是铁矿石还原的还原剂，同时承担着料柱骨架支撑和透气性保障的关键功能。焦炭的表观相对密度（ApparentRelativeDensity,ARD）是指焦炭单位体积（含内部闭气孔但不含开口气孔）的质量与同温度下同体积水的质量之比，是表征焦炭致密程度和内部孔结构的重要物理参数。表观相对密度与焦炭的气孔率存在确定的数学关系——焦炭的真相对密度与表观相对密度之差可推导出其总气孔率。这一指标不仅反映了焦炭的成熟程度和微观结构特征，还直接影响高炉料柱的透气性、焦炭的燃烧反应性以及冶炼过程中的热态强度表现。因此，表观相对密度的准确测定对于焦炭生产企业质量控制、使用方验收评价以及科研机构的基础研究均具有重要的实际意义。1.2标准修订的必要性ISO1014标准首次发布于1975年，历经多次修订，其中ISO1014:1985确立了焦炭真相对密度、表观相对密度和显气孔率的测定方法框架。然而，随着现代焦化工艺技术的进步和检测仪器设备的发展，原标准中的部分技术条款已难以完全适应当前的检测需求。具体表现在以下方面：第一，原标准在样品制备、干燥条件、煮沸时间等关键参数上的规定存在一定的模糊性，不同实验室执行时存在操作差异，影响了检测结果的可比性。第二，随着电子天平等称量设备精度的大幅提升以及恒温水浴、真空脱气装置等辅助设备的改进，有必要对测试仪器和操作流程进行现代化更新。第三，国际焦炭贸易的日益活跃对检测方法的标准化和一致性提出了更高要求，需要更加严谨和可操作的技术规范予以支撑。第四，原标准将多个测定方法合并于一个文件之中，内容较为庞杂，不利于不同用途用户的使用，客观上需要进行结构拆分与优化。1.3标准结构优化鉴于上述原因，ISO/TC27（固体矿物燃料技术委员会）在充分调研国际焦炭检测技术发展现状和各国实践经验的基础上，决定对ISO1014进行结构性修订，将其拆分为独立的部分分别制定。其中，表观相对密度的测定作为焦炭物理性能检测的基础方法，率先完成修订并形成了新的国际标准——ISO1014-1:2025。本次标准修订，具有以下突出特点：一、精准对标。新标准充分对接了现代焦化产业的技术要求和国际贸易的检验需求，使标准的适用性显著增强。二、方法科学。新标准在原标准技术框架基础上，细化了试验条件控制、样品处理流程和结果计算表达等环节的技术要求，方法的精密度和再现性得到了量化表达和有效保障。三、结构优化。将表观相对密度的测定从原综合标准中独立出来，实现了焦炭密度测定方法标准的结构化布局，为用户按需选择和使用提供了便利。二、标准主要内容2.1适用范围ISO1014-1:2025标准规定了焦炭表观相对密度测定的方法原理、仪器设备、试样制备、测定步骤、结果计算及精密度要求。该标准适用于各种粒度组成的焦炭产品，包括冶金焦、铸造焦、气化焦等不同用途的焦炭品种。2.2方法原理本标准的测定原理基于阿基米德排水法。将已知质量的干燥焦炭试样置于蒸馏水中，通过煮沸或真空处理使水分充分渗透至焦炭的开口气孔中，然后分别称量焦炭在水中的质量（浮重）和饱和水状态下的质量（湿重），根据排水体积原理计算焦炭的骨架体积（含闭气孔但不含开口气孔），从而求得表观相对密度。具体而言，试样经干燥至恒重后称取质量$m_1$，将试样浸入水中经煮沸或真空脱气处理，使开口气孔中的空气完全被水置换，试样饱和后称取其在空气中的质量$m_2$（湿重）和在水中的质量$m_3$（浮重），按下式计算表观相对密度：$$ARD=\frac{m_1}{m_2-m_3}$$2.3仪器设备标准对试验用主要仪器设备提出了明确的技术要求：-烘箱：可控温度在105℃±5℃，用于试样的干燥处理；-煮沸装置：能够保持水持续沸腾的加热设备，或配有真空泵的真空干燥器，真空度能够达到足以排除试样开口气孔内空气的要求；-天平：感量不低于0.01g的电子天平或同等精度的分析天平；-网篮或吊篮：由耐腐蚀金属丝制成，用于悬挂试样进行水中称量；-盛水容器：具有足够容积的容器，能够完全浸没试样并容纳排开的水；-温度计：分度值不大于0.5℃的温度计，用于监测水温。标准的仪器设备，不仅提出了通用的功能要求，还规定了精度等级，有效保障了不同实验室之间检测结果的可比性。2.4试样制备标准的试样制备环节，延续了科学取样的基本原则，并细化了操作要求。试样按照规定的取样方法从焦炭批量产品中抽取，经破碎、缩分后制备成具有代表性的试验样品。根据焦炭的粒度大小，标准规定试样粒度应满足相应的要求，以保证测定结果的代表性。试样在测定前需在105℃±5℃条件下干燥至恒重，并在干燥器中冷却至室温后备用。2.5测定步骤标准规定的测定步骤主要包括以下环节：1.称取适量干燥试样，准确记录其质量$m_1$；2.将试样置于盛有蒸馏水的容器中，确保试样完全浸没；3.采用煮沸法或真空法排除试样开口气孔中的空气，处理时间应保证充分排气；4.试样经饱和处理后，冷却至室温，取出试样，用湿布轻轻拭去表面附着的水分，称取饱和试样在空气中的质量$m_2$；5.将饱和试样悬挂于浸没在水中的网篮上，称取试样在水中的质量$m_3$；6.记录试验温度，进行必要的温度修正。2.6结果计算与精密度表观相对密度的计算结果以两次平行测定的算术平均值表示，计算结果保留至小数点后两位。标准以附录形式给出了方法的精密度数据，包括重复性限和再现性限，为实验室质量控制和检测结果的判定提供了判定依据。标准规定，在同一实验室由同一操作者使用同一仪器对同一试样进行的两次平行测定结果之差不得超过重复性限；在不同实验室由不同操作者对同一试样进行的测定结果之差不得超过再现性限。精密度的量化表达，为方法的可靠性验证和实验室间比对提供了依据。三、标准修订的预期影响和应用前景3.1对焦炭产业的技术支撑作用ISO1014-1:2025标准的正式发布实施，为全球焦炭行业提供了统一、科学、可操作的表观相对密度测定方法。这一标准的实施，有助于从源头上提升焦炭检测数据的准确性，保障了质量数据的可靠性，进而为焦化企业生产工艺优化、质量管控体系完善提供了坚实的技术基础。从焦炭生产企业的角度来看，通过标准化的检测方法，企业能够更加准确地掌握焦炭产品的孔结构特性和致密程度，为配煤方案的优化提供数据支持，实现焦炭质量的精准调控。以中国焦炭年产量约4.9亿吨计，即便产品质量的微小波动，也会给下游用户的生产稳定带来显著影响，标准化的检测手段对保障整个产业链的质量稳定性发挥着基础性作用。3.2对国际贸易的促进意义在国际贸易层面，焦炭表观相对密度的准确测定直接关系到国际贸易中焦炭产品体积计量和交易结算的公平性。ISO1014-1:2025作为国际公认的检测方法标准，为各国商检机构、第三方检测实验室和贸易双方提供了统一的检测依据。这将有效减少因检测方法差异导致的贸易纠纷，促进国际焦炭贸易的顺畅进行。3.3对相关标准体系的协调带动作用此外，焦炭表观相对密度的测定结果还与焦炭气孔率、真相对密度等指标密切关联。ISO1014-1:2025与ISO1014-2（焦炭第2部分：真相对密度的测定）及其他焦炭物理性能检测标准共同构成了焦炭质量检测的完整标准体系。新标准的发布实施，也将带动相关配套标准的协调更新，推动焦炭检测标准体系的整体优化和升级。四、主要修订单位介绍在本标准的修订工作中，德国标准化协会（DIN）承担了重要的技术牵头工作，发挥了关键作用。德国标准化协会是德国国家级标准化主管机构，成立于1917年，是欧洲标准化委员会（CEN）和国际标准化组织（ISO）的核心成员单位。DIN在固体燃料检测领域的标准化工作有着悠久的历史和深厚的积累，其下属的相关技术委员会长期参与ISO/TC27（固体矿物燃料技术委员会）的国际标准制定工作，在焦炭及固体燃料物理性能检测方法的标准化方面具有丰富的技术经验和突出的专业能力。在ISO1014-1:2025的修订过程中，DIN作为该标准项目的技术支持单位，充分利用其在焦炭检测领域的长期研究积累和先进的实验室条件，组织开展了大量的试验验证工作。通过对不同产地、不同粒度焦炭样品的系统比对试验，为标准中精密度数据的确定提供了翔实的实验依据。同时，DIN技术团队积极参与了标准草案的讨论和修改，在试验条件的优化、操作步骤的规范化和结果计算的统一等方面提出了诸多建设性的技术意见，为保障新标准的技术先进性和操作可行性做出了重要贡献。此外，DIN还联合了来自中国、日本、印度、波兰等主要焦炭生产国的标准化机构，充分吸纳了各方在焦炭检测实践中的经验和建议，确保了新标准在全球范围内的广泛适用性。五、结论与展望ISO1014-1:2025《焦炭第1部分：表观相对密度的测定》的发布实施，是国际焦炭检测标准化工作的一项重要成果。该标准在继承原有技术框架的基础上，充分吸纳了近年来焦炭检测技术领域的最新进展，对仪器设备要求、试样处理流程、试验条件控制、结果计算与精密度表达等方面进行了全面优化和细化，使标准的科学性、可操作性和适用性显著提升。展望未来，随着全球钢铁和焦化行业对节能减排、绿色低碳发展要求的不断提高，焦炭质量检测技术也将面临新的挑战和机遇。一方面，数字化、智能化检测技术的快速发展为标准方法的自动化、在线化升级提供了可能；另一方面，焦炭在高炉大型化、富氢冶炼等新工艺条件下的性能评价需求，也将推动焦炭物理性能检测方法标准的进一步拓展和完善。可以预见，在ISO/TC27的组织协调下，焦炭检测标准体系将不断优化发展，为全球焦化产业的技术进步和国际贸易的健康发展提供更加坚实的技术支撑。参考文献[1]ISO1014-1:2025,Coke—Part1:Determinationofapparentrelativedensity[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2025.[2]ISO1014-2,Coke—Part2:Determinationoftruerelativedensity[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization.[3]全国煤化工标准化技术委员会.GB/T4511.1-2008焦炭表观相对密度、真相对密度和气孔率的测定方法[S].北京:中国标