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焦炭的基本情况(煤质分析)

1、焦炭的定义:焦炭是一种固体燃料,质硬,多孔,发热量高。用煤高温干馏而成,多用于炼铁。焦炭是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。
2、焦炭的分类:
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/T1996-2003)就是高炉质量标准。  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、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。
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。因为产生 CO 和 H2 的过程均是吸热反应,需要的热量由焦炭的氧化、燃烧提供,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、块度适当和均匀。其一般要求如下:固定炭>80%;灰分1250摄氏度;挥发分<3.0%;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,和石灰石发生复杂的发应,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:CaO+3C→CaC2+CO-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%,挥发份小于 2%,硫份小于 1。5%,磷分小于 0.04%,水分小于 1.0%,粒度根据生产电石的电弧炉容量而定。电炉容量/KV?A 粒度/mm <5000 3-12 5000-10000 3-15 10000-20000 3-18 >20000 3-20 粒度合格率要求在 90%以上。
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 CO 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;未参加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,所以能满足硅铁合金生产的铁合金焦,一般也能满足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,焦炭电阻率特别是高温电阻率要大,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 2-8mm,8-20mm,8-25mm。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。
3、冶金焦指标如下:
一级冶金焦: 固定碳〉86%; 发热量 7300cal/kg; 灰份〈12%; 挥发份〈1 .9%; 全〈水 5%; 硫〈0.6%;
二级冶金焦: 固定碳 84.5-85%; 发热量 7000cal/kg;灰份〈13.5%; 挥发份〈1.9%; 全〈水 6%; 硫〈0.7%;
三级冶金焦: 固定碳 83-84.5%; 发热量 6500cal/kg;灰份〈15%; 挥发份〈1.9%; 全〈水 6%; 硫〈1%;

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