第1章- 焦炭的一般性质
焦炭的化学组成
焦炭的化学组成焦炭的化学性质由固定碳,挥发分,水分,灰分,硫和磷分来体现。
1,固定碳和挥发份:固定碳是焦炭的主要成分。
将焦炭再次隔绝空气加热到850℃以上,从中析出挥发物,剩余部分系固定碳和灰分。
挥发物含量是焦炭成熟度的重要标志,挥发物含量过高表示焦炭不成熟(生焦),挥发物含量过低表示焦炭过烧(过火焦)。
生焦耐磨性差,使高炉透气性不好,并能引起挂料,增加吹损,破坏高炉操作制度。
过火焦易碎,简单落入熔渣中,造成排渣困难,风口烧坏等现象。
2,灰分:焦炭燃烧后的残余物是灰分,它是焦炭中的有害杂质,其中主要是二氧化硅和三氧化二铝,还有氧化钙,氧化镁等氧化物。
灰分含量增高,固定碳削减。
高炉冶炼过程中,为造渣所消耗的石灰石和热量将增加,高炉利用系数降低,焦比增加。
因煤在炼焦过程中灰分全部转入焦炭,故焦炭灰分凹凸打算于煤的灰分,焦炭灰分越低越好,对高炉操作越有利。
3,水分:焦炭在102-105℃的烘箱内干燥到恒重后的损失量为水分。
冶金焦水分一般为3%-5%。
焦炭水分力求稳定,因高炉生产一般以湿焦计量,焦炭水分波动,对高炉操作不利,造成炉况波动。
4,硫分:焦炭含硫占高炉配料中硫来源的80%以上,硫进入生铁造成生铁含硫高,为除去这部分硫,需增加熔剂脱硫,影响高炉正常生产。
在炼焦过程中,煤中含硫的70%-90%转入焦炭,故焦炭硫分凹凸,打算于煤的硫分,一般冶金焦硫分不大于0.9%。
5,磷分:焦炭中的磷分在炼铁时大部分转入铁中,生铁含磷使其冷脆性变大,用于转炉炼钢时,磷难以除掉,因此生铁中磷分越低越好。
煤炼焦时磷分全部转入焦炭。
故焦炭磷分凹凸打算于煤的磷分。
焦炭的化学式
焦炭的化学式焦炭的化学式为C,它是一种黑色固体,是煤炭在高温下经过干馏而得到的。
焦炭是一种重要的工业原料,广泛应用于钢铁、铝、铜等行业。
本文将从焦炭的制备、性质、应用等方面进行探讨。
一、焦炭的制备焦炭的制备是通过煤炭在高温下经过干馏而得到的。
干馏是指在没有氧气的情况下,将煤炭加热至高温,使其分解产生气体和固体产物。
在干馏过程中,煤炭中的挥发性物质被释放出来,形成焦油和煤气,而固体产物则是焦炭。
焦炭的制备过程分为两个阶段:初级干馏和二次加热。
初级干馏是指将煤炭加热至800℃左右,使其分解产生焦油、煤气和焦炭。
焦炭的产率取决于煤炭的种类和质量,一般为20%~30%。
二次加热是指将初级干馏得到的焦炭再次加热至高温,使其脱除残留的挥发性物质,提高焦炭的纯度和硬度。
二、焦炭的性质1.物理性质焦炭是一种黑色固体,呈块状或颗粒状。
它的密度大约为1.5~1.8g/cm³,比煤炭的密度高。
焦炭的硬度很高,可以用来制作磨料和研磨材料。
焦炭的熔点很高,约为2800℃,是一种优良的耐2.化学性质焦炭主要成分是碳,因此它具有良好的化学稳定性。
焦炭不易被酸、碱、水等化学物质侵蚀,可以用来制作耐腐蚀的容器和管道。
焦炭在高温下可以与氧气反应,生成二氧化碳和一氧化碳等气体。
三、焦炭的应用1.钢铁行业焦炭是钢铁行业的重要原料之一,用于炼铁和炼钢。
在炼铁过程中,焦炭作为还原剂,将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁。
在炼钢过程中,焦炭作为燃料和还原剂,将生铁中的杂质去除,提高钢的质量。
2.铝行业焦炭也是铝行业的重要原料之一,用于制造铝的电解槽。
在铝的电解过程中,焦炭作为电极,将氧化铝还原成金属铝。
3.化工行业焦炭可以用来制造化学品,如苯、甲醇、丙烯等。
焦炭中的苯是一种重要的有机化学原料,广泛应用于合成染料、塑料、橡胶等化学品。
焦炭还可以用来制造炭黑、石墨、电极等产品。
炭黑是一种黑色粉末,广泛应用于橡胶、塑料、油墨等行业。
石墨是一种具有良好导电性和热稳定性的材料,广泛应用于电池、电极、涂料等领域。
焦炭的物理性质
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:1. 真密度为 1.8-1.95g/cm3;2. 视密度为 0.88-1.08g/ cm3;3. 气孔率为 35-55%;4. 散密度为 400-500kg/ m3;5. 平均比热容为 0.808kj/(kg?k)(100℃),1.465kj/(kg?k)(1000℃);6. 热导率为 2.64kj/(m?h?k)(常温),6.91kg/(m?h?k)(900℃);7. 着火温度(空气中)为 450-650℃;8. 干燥无灰基低热值为 30-32kj/g;9. 比表面积为 0.6-0.8m2/g 。
焦炭的化学成分包括有机成分和无机成分两大部分。
有机成分是以平面炭网为主体的类石墨化合物,其他元素氢、氧、氮和硫与炭形成的有机化合物,则存在于焦炭挥发分中,无机成分是存在于焦炭的各种无机矿物质,以焦炭灰成分表征其组成。
焦炭的化学成分主要用焦炭工业分析和焦炭元素分析来测定。
(1)按焦炭元素分析,焦炭成分为:炭82%~87%,氢1%~1.5%,氧0.4%~0.7%,氮0.5%~0.7%,硫0.7%~1.0%,磷0.01%~0.25%。
(2)按焦炭工业分析,其成分为:灰分10%~18%,挥发分1%~3%,固定碳80%~85%。
可燃基挥发分是焦炭成熟度的重要标志,成熟焦炭的可燃基挥发分为0.7%~1.2%。
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性和强度。
焦化工艺学复习资料
第一章焦炭的性质与用途第二章配煤炼焦1.炭化室内炉料动态变化的特点①侧向供热,成层结焦。
②结焦过程中,各层炉料的供热性能随温度的变化而变化。
③炭化室内物料产生膨胀压力。
2.炼焦最终温度结焦末期炭化室中心面的温度,作为焦饼成熟度的标志。
3.膨胀压力膜袋内的煤热解产生气体,由于塑性层的不透气性使膜袋产生膨胀的趋势,塑性层又通过外侧的半焦层和焦炭层将压力施加于炭化室的炉墙。
4.炼焦配煤的意义①使各种煤在性质上取长补短,从而符合焦炉的生产要求。
②生产出满足质量要求的优质焦炭,并副产炼焦化学产品。
③实现煤炭资源的合理利用。
5.煤的粉碎流程①先配合后粉碎:先按配煤比例的要求配合再粉碎,准确性差,操作简单,适于煤质较均匀的情况。
②先粉碎后配合:将单种煤先粉碎,再按比例配合均匀,有助于提高焦炭质量。
6.煤的预粉碎流程部分煤预粉碎→配煤→粉碎第三章炼焦炉生产1.焦炉炉型划分两分式四分式㈠按火道划分:水平火道,立火道{跨顶式双联式两分式特点:在立火道上方砌有水平集合焰道,燃烧室的立火道分成机侧和焦侧两组,并由顶部水平集合焰道连接,在一个交换周期内,一侧立火道供空气和煤气加热,另一侧立火道排废气,交换后两侧气体流动方向交换。
双联式特点:燃烧室中每个单数火道与相邻的下一个双数火道连成一对,形成所谓的双联。
在每对双联的立火道隔墙上部有一个跨越孔相通,在一个交换周期内,如果某个燃烧室的双数立火道加热,则单数立火道排废气,换向改变加热方向后,变成该燃烧室的单数立火道加热,而双数立火道排废气。
㈡按煤气种类划分富煤气(焦炉煤气)贫煤气{高炉煤气↓↓发生炉煤气单热式复热式㈢按煤气供入方式划分富煤气下喷式/侧入式贫煤气侧入式富、贫及空气全下喷式㈣按改善高向加热均匀性划分高低灯头不同厚度炉墙分段加热废气循环2.干馏煤气的导出设备设备:上升管、桥管、水封阀、集气管、焦油盒、吸气管、附属管道作用:①将煤气顺利引出,并控制炭化室内煤气的压力。
焦炭的化学性质
焦炭的化学性质
焦炭是一种丰富而又重要的碳化合物,它是一种不纯的碳物质,其中含有碳、氢、氧和其他元素,它们都起着重要的作用。
由于其稳定性强,所以它常常被用作燃料及其他用途。
焦炭的基本化学性质非常复杂,大多数都是分子性的,其包含各种元素,如C、H、O等各种元素的混合物,这些元素有着不同的性质,所以焦炭的性质不是一成不变的,而是随着各种碳化合物的不同组成而有所变化。
焦炭的氧化性质明显,其在室温下可与空气中的氧气发生反应,产生二氧化碳和水,燃烧可以放出热量和光,可用作燃料。
同时,焦炭也具有很好的抗腐蚀性,可以用作防腐剂。
焦炭是一种具有表面张力的物质,它可以非常容易地渗透到细小的隙缝中,并使它们更加密实。
因此,它在工业领域中也有着重要的作用,可用于各种机械制造和工程结构的增强。
此外,由于其化学特性,焦炭可用作还原剂,也可作为添加剂,以改变物质的性质,改善性能,广泛应用于食品、饮料、医药、造纸等行业。
焦炭还可以用作有机合成中的重要原料,例如乙醇、乙醚,甚至化学炸药。
总而言之,焦炭是一种重要的化学物质,具有复杂的化学性质和独特的用途,得到了广泛的应用。
因此,加强对焦炭的研究和开发,可以更好地利用这种碳化合物,为科学技术提供有价值的贡献。
焦炭简介介绍
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目 录
• 焦炭概述 • 焦炭的性质与用途 • 焦炭的生产工艺与设备 • 焦炭市场现状与前景 • 总结与展望
01
焦炭概述
焦炭的定义
焦炭是一种固体燃料,由烟煤在隔绝 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。
焦炭具有多孔性,发热量大,且燃烧 时无烟等特点,是一种优质燃料。
焦炭产业应加强环保意识,加大环保投入,采用先进的清洁生
产技术和设备,减少对环境的影响。
加强技术创新和人才培养
02
焦炭产业应加强技术创新和人才培养,提高产业整体的技术水
平和竞争力。
推动产业结构调整和转型升级
03
焦炭产业应积极推动产业结构调整和转型升级,发展高端、智
能、绿色、服务化的新型焦炭产业,实现可持续发展。
技术进步加速
近年来,焦炭产业的技术 进步不断加速,焦炭的生 产效率、质量都得到了显 著提升。
环保压力日益加大
焦炭产业是污染较重的产 业之一,随着环保意识的 提升,焦炭产业的环保压 力日益加大。
未来焦炭产业发展趋势展望
绿色环保成为主流
未来,焦炭产业将更加注重环保,绿色环保技术将成为主流,焦 炭产业的环保水平将得到显著提升。
04
焦炭市场现状与前景
焦炭市场现状与前景
• 焦炭是一种重要的工业原料,主要用于钢铁冶炼、铸造、化工等领域。它是通过高温干馏煤炭得到的固体炭质燃料,具有 高热值、低灰分、低硫分等特点。下面将对焦炭的市场现状与前景进行详细介绍。
05
总结与展望
对焦炭产业的总结评价
产业规模庞大
焦炭产业是全球钢铁产业 的重要组成部分,其市场 规模庞大,对全球经济有 着重要影响。
焦炭质量和性质介绍
焦炭质量与性质焦炭是由煤高温干馏后产生的主要固体残留物,了解焦炭质量,首先要了解焦炭的化学性质和物理性能。
一、焦炭的化学元素组成测定焦炭中的元素,主要是测定焦炭中的氧、氮和磷。
(一)碳焦炭是高温干馏残留物,它是由各炼焦煤经配合练成的焦炭,其碳的含量差别不大,是构成焦炭基本气孔壁的主要成分,在干燥无灰基中约占比例为96.5—97.5%,根据入炉煤的性质不同和炼焦工艺条件不同,所炼出的焦炭其碳的结晶度有着明显的不同,也就是说存在着差别(二)氢氢元素主要存在焦炭残留挥发份中,含量较少,只有0.5—0.8%,它是随炼焦最终温度变化而变化,其相关系数较大,氢含量的测定是采用燃烧法测定误差较小,故用氢含量作为焦炭成熟程度的标志,可靠性更好一些。
(三)硫焦炭中含硫主要是来自煤料中,当煤料在干馏时,一部分硫化物挥发进入煤气中,只占含硫40—50%,还有50—60%的残留硫仍在焦炭中,煤的结焦率在72—78%之间,故实际生产中焦炭硫的百分数80—90%,这个数为硫的转换系数。
煤在结焦过程中,析出的含硫化合物与赤热焦炭作用,结合在碳晶格内的碳硫复合物。
焦炭硫含量高低很明显的影响高炉冶铁,若含硫增加01%,将使炼铁焦比增加1.2—2.0%,生铁产量就下降2.0%,因此焦炭的硫分是评定焦炭质量很重要的指标。
(四)磷磷在焦炭中含量约为0.02%很少,但在炼焦过程中,煤料的磷几乎全部残留在焦炭之中,若冶炼低磷铁时,只能采用低磷煤进行炼焦。
焦炭除上述四种主要元素外,还有其它元素组成尚有少量的氧和氮。
一般不作测定二、焦炭的工业分析焦炭的工业分析是对焦炭水分、灰分、挥发份和固定碳四项内容的分析,根据某些需要加上全硫和发热值分析。
(1)焦炭水分(Mt)作为冶金焦炭供给高炉炼铁生产,焦炭水分波动主要是给高炉入炉焦炭重量的称量造成误差,带来炉况波动,焦炭水分并不会直接影响高炉冶炼,因为在高炉上部(炉喉、炉身处)小于800℃的煤气所含的热量足以将焦炭带来的水分干燥,焦炭水分过大还会将焦粉带入高炉使高炉冶炼时透气性不好,所以保持焦炭水分稳定能为高炉炉温稳定创造条件,一般要求焦炭水分控制在2—3%。
焦炭的化学式
焦炭的化学式焦炭的化学式为C,它是一种黑色固体,主要由碳元素组成。
焦炭是煤炭在高温下经过干馏而得到的一种副产品,具有高热值、低灰分、低硫分等特点,被广泛应用于冶金、化工、能源等领域。
焦炭的制备过程是煤炭在高温下分解的过程。
在高温下,煤炭中的有机物质分解为气体和液体,其中液体部分被称为焦油,气体部分被称为煤气。
而煤炭中的固体部分则被转化为焦炭。
焦炭的制备过程主要分为三个阶段:干馏、焦化和冷却。
在干馏阶段,煤炭被加热至高温,煤炭中的有机物质开始分解,产生大量的焦油和煤气。
焦油和煤气被收集后,固体部分则被转化为焦炭。
在焦化阶段,焦炭被继续加热,使其脱除水分和挥发分,形成纯净的焦炭。
在冷却阶段,焦炭被冷却至室温,然后进行筛分和包装。
焦炭的化学性质主要表现为其与氧气的反应。
焦炭在高温下可以与氧气反应,生成二氧化碳和水蒸气。
这个反应式可以表示为:C + O2 → CO2 + H2O。
这个反应是放热的,因为焦炭中的碳元素与氧气结合时释放出了大量的能量。
焦炭的物理性质主要表现为其高热值、低灰分和低硫分。
焦炭的高热值使其成为一种重要的能源,被广泛应用于冶金、化工、能源等领域。
低灰分和低硫分使焦炭在冶金和化工生产中具有重要的作用。
在冶金生产中,焦炭被用作还原剂,可以将金属氧化物还原为金属。
在化工生产中,焦炭被用作催化剂和吸附剂,可以促进化学反应的进行。
焦炭是一种重要的化工原料和能源,具有高热值、低灰分、低硫分等特点。
焦炭的制备过程是煤炭在高温下分解的过程,主要分为干馏、焦化和冷却三个阶段。
焦炭的化学性质主要表现为其与氧气的反应,而物理性质主要表现为其高热值、低灰分和低硫分。
焦炭在冶金、化工、能源等领域具有广泛的应用前景。
焦碳的性质和炼制原理
第一章焦炭第一节焦炭的分类与用途一. 焦炭的构造与分类:焦炭是炼焦的主要产物,广泛用于高炉炼铁、铸造、电石、气化及有色金属冶炼等方面,其中高炉用焦量约占焦炭总产量的90%以上。
(一)、焦炭的构造用肉眼观察任一焦炭都可看到纵、横裂纹,沿着裂纹掰开,即得焦块,焦块内含有微裂纹,将焦块沿微裂纹分开,则得焦体。
焦体由气孔和气孔壁构成,气孔壁又称焦质,其主要成分是碳和矿物质,焦炭是以碳为主要成分的含裂纹和缺陷的不规则多孔体,焦炭的裂纹多少直接影响焦炭的粒度和抗碎强度,焦块微裂纹的多少和焦体的孔孢结构则与焦炭的耐磨强度和高温反应性能有密切关系。
(三)、焦炭分类:焦炭按用途可分为冶金焦、气化焦、电石焦等。
冶金焦按质量分为三级,如下:1、Ad≯12.00 Sd≯0.60M25>92.0 M10≯7.02、Ad:12.02~13.50 Sd:0.61~0.80M25:92.0~88.1 M10≯8.53、Ad: 13.51~15.00 Sd:0.81~1.00M25: 88.0~83.0 M10:≯10.5我厂焦大致属于2级焦炭。
二、焦炭的用途及质量要求:焦炭主要用于炼铁生产,其次是用于铸造、造气、电石和有色金属冶炼。
高温炼焦生产焦炭产品的产率(即焦炭重量对装入干煤重量百分数)一般为73-78%。
焦化厂生产的焦炭根据用户的需要一般分级为:>80mm,80-60mm,60-40mm,40-25mm,25-10mm和〈10mm等规格的产品,供高炉炼铁用的>25mm焦炭称为冶金焦。
焦炭的主要用途有:1、高炉炼铁用冶金焦:目前,•我国大型高炉用焦炭是>40mm的大块焦,中小型高炉用>25mm的大中块焦,•有些高炉也可以单独使用25-40mm的中块焦。
首钢高炉用焦为>25mm的大中块焦。
在高炉中,焦炭是燃料和还原剂,它的质量对高炉生产有着重要的影响。
••高炉炼铁是将炉料包括铁矿石(天然矿、烧结矿或环团矿)、熔剂(石灰石或白云石)、和焦炭从炉顶依次分批装入炉内。
焦炭的物理性质
焦炭的物理性质焦炭的物理性质包括机械强度、筛分组成和气孔度等,其中最主要的是机械强度。
1.机械强度焦炭的机械强度主要是指焦炭的耐磨性和抗冲击的能力,其次是抗压强度。
它是重要的质量指标。
焦炭的机械强度对高炉冶炼十分重要:若机械强度不好,在焦炭运转的过程中和在炉内下降的过程中,由于炉料与炉料之间、炉墙之间相互摩擦挤压,会导致焦炭破裂而产生大量的粉末,在高炉冶炼过程中,这些粉末将渗入初渣中,增加初渣的粘度,降低了初渣的流动性,增加了煤气通过初渣带上升的阻力,最终造成炉况不顺,炉缸堆积,风口烧坏等事故。
目前我国各厂测定焦炭强度的方法是转鼓试验。
转鼓的测定有两种:大转鼓和小转鼓。
以小转鼓为好。
小转鼓是由钢板制成的无穿心轴的密封圆筒转鼓,鼓内径和鼓内宽皆为1000mm,鼓壁厚6—8mm,内壁每隔90度焊角钢(100*50*10mm)一块,共焊接四块。
试验时取50公斤大于60mm的焦炭试样装入鼓内,以25转每分的转速转100转。
转完后用直径40mm和直径10mm的圆孔筛筛分,以大于40mm的焦炭占焦炭试样的重量百分数作为破碎强度指标,以小于10mm的焦炭占焦炭试样的百分数作为耐磨强度指标。
对于中型高炉用焦炭M40在60—70%,大型高炉M40在75%以上。
M10均应小于9%为好。
焦炭的抗压强度一般在9.81—14.71MPA,而高炉炉缸的实际压力只有0.294—0.490MPA,但焦炭在炉内高温作用下,强度会有明显的降低并产生碎裂。
由于焦炭的强度指标是在常温、无化学作用的情况下测定的,所以它不能真正代表焦炭在高炉内的实际强度,因此鉴定焦炭的强度(特别是高温下的强度)的合理方法尚待进一步研究。
2.筛分组成焦炭的筛分组成是用筛分试验的方法来测量焦炭的粒度组成,计算各级粒度焦炭重量与焦炭总量的百分比。
高炉大量使用熔剂性烧结烧结矿以来,矿石的粒度普遍降低,使焦炭和烧结矿间的粒度差别扩大,这很不利于料柱透气性的改善。
实践证明在大、中型高炉上使用25—40mm的中块焦炭是可行的。
炼铁高炉中的焦炭作用原理
炼铁高炉中的焦炭作用原理
焦炭在炼铁高炉中的作用原理如下:
一、焦炭的性质
焦炭是一种孔隙发达,含碳量高达80%以上的炭化物料,遇高温可以产生CO气体。
其主要性质有:
1. 机械强度高,耐高温栅击,适合在高炉内层作为填料。
2. 孔隙率高,容易被还原气体通过,气体扩散性好。
3. 含碳量高,可以提供充足的碳素参与铁矿还原反应。
4. 较少烟尘产生,有利于高炉内气体流动。
5. 无结焦性,不会像煤那样烧结结块。
二、焦炭在高炉中的主要作用
1. 作为热源提供高温
焦炭的含碳量高,在高炉顶部燃烧产生的CO气可在热塔区发生放热反应,为高炉提供高温,熔化矿石。
2. 为还原反应提供碳源
焦炭提供碳元素,与铁矿发生还原反应,被矿石中的氧反应生成CO和CO2。
3. 作为填料支撑高炉料层
焦炭具有充足的机械强度,可以支撑整个高炉料层,使气体可以顺畅通过。
4. 透气性能好,利于气体流动
焦炭孔隙率大,可使还原气体向上顺畅渗流,利于提高反应速率。
5. 减少炉壁的热损耗
焦炭层覆盖着炉壁,可以减少热量向炉壁的损失。
6. 无结焦性,不阻碍气体流动
焦炭不会像煤那样产生结焦,避免了气体扩散的阻碍。
三、小结
焦炭作为高炉主要的还原剂之一,发挥着提供热量、碳源、透气性的多重作用,对于提高高炉反应效率非常重要。
它是冶炼过程中不可或缺的原料。
焦炭简单介绍
焦炭是一种固体燃料,由煤在约1000℃的高温条件下经过干馏而得到。
它的主要成分是固定碳,并含有少量的灰分、挥发分和硫分。
焦炭呈银灰色,具有金属光泽,质硬而多孔,其发热量较高。
从生产过程来看,焦炭是由各种经过洗选的煤炭按一定比例配合后,在隔绝空气的高温炭化室内经过热解、缩聚、固化、收缩等复杂的物理化学过程形成的。
其生产过程涉及干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等步骤。
焦炭的种类和用途多样。
按用途划分,有冶金焦炭、铸造用焦和化工用焦等。
它在冶金、化工、铸造等工艺中用作燃料和原料。
特别是在冶金行业,焦炭具有重要地位,可以把生铁中的含硫量降低到千分之一以下,对于冶金行业的发展具有重要意义。
在中国,焦炭的产量分布并不平衡,主要分布于华北、华东和东北地区。
随着技术的发展,焦炭的生产方式也在不断演进,包括机械化焦炉、简易焦炉、土焦炉、煤气发生炉等多种装置都用于焦炭的生产。
总的来说,焦炭是一种重要的工业原料,在多个领域都有广泛的应用。
焦炭基础知识
焦炭基础知识焦炭基础知识系列之一:焦炭基础知识一、焦炭定义炼焦煤料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)。
生产1吨焦炭约消耗1.33吨炼焦煤。
由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。
二、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。
三、焦炭的类别铸造焦: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。
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。
四、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。
据统计,世界焦炭产量的90%以上用于高炉炼铁,冶金焦炭已经成为现代高炉炼铁技术的必备原料之一,被喻为钢铁工业的“基本食粮”,具有重要的战略价值和经济意义。
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。
近年来,在我国所有消费焦炭的行业中,只有钢铁行业的焦炭消费量上升,由2000年的73.95%大幅上升到2007年的85.00%,上升了11.06个百分点;化学制品行业由10.10%下降到7.32%;有色冶炼由2.00%下降到1.55%;通用设备制造业由1.90%下降到1.86%;其他工业由8.60%下降到3.43%;农业由1.38%下降到0.27%;生活消费由1.31%下降到0.25%;其他类由0.75%下降到0.32%。
焦炭的主要物理性质
(g k ( 0 0℃ ) 热 导 率 为 2 6 J m ・ ・ ) 常 温 )6 9 g k ・)1 0 ; . 4k ( h k ( , . lk
( Ih k ( 0 F ・ ・ ) 9 0℃ ) 火温 度 ( 气 中) 4 0℃ ~6 0℃ ; 燥 无 F 着 空 为 5 5 干
备 完 成 了 很 多 大 型 的 、 能 源 建 设 提 供 数 据 的 测 绘 项 为 目 。2 0 0 9年 西 部 的 1个 全 长 5 0 k 的 能 源 运 输 选 线 0 m
项 目, 用 A S 0和 A S 0联 合 作 业 , 航 摄 飞 行 到 利 D 4 L5 从 最终提 交 D M, O , 字线 划 图 ( L 只用 了短 短 E D M 数 D G) 1 月 的时 间 , 传统 航测 成 图方法 相 比缩 短 了 2 3的 个 与 / 工期 , 而外 业 工 作 量 仅 仅 为传 统 方 法 的 1 l / 0左 右 , 整
统 的 利 用 模 拟 相 机 获 取 空 间 数 据 的 方 式 相 比 , S 0 AD 4 ,
焦 炭 的 主 要 物 理 性 质
真 密 度 为 1 8 g cn ~ 】 9 / m 视 密 度 为 O 8 / m . / r . 5 g c ; . 8g c ~ 1 0 /m .8 g c ;气 孔 率 为 3 5% ~ 5 5% g m 平 均 比 热 容 为 0. 0 J k k ( 0 C ) 1 4 5 k 0 k/ ; 8 8 k ( g・ ) 1 0 o , . 6 』
个测 区只 用 了不到 1 0个 像 控 点 。 仅 测 绘 数 据 获 取 这 l
项 就 节 省 了 近 2个 月 的 时 间 。
焦炭的性质学习
3 焦炭的元素分析
氮:焦炭中的含氮量是焦炭燃烧生成NOX的来源。 焦样在有混合催化剂(K2SO4+CuSO4)存在的条件下,能和沸腾浓 硫酸反应使其中的氮转化为NH4HSO4,再用过量NaOH反应使NH3 分出,经硼酸溶液吸收,最后用硫酸标准溶液滴定,以确定焦样中 的含氮量。
氧:焦炭中的氧含量很少,一般通过减差法计算得到,即 O=100 – C – H – N – St – M – A,% 对于可燃基:Odaf=100 – Cdaf – Hdaf – Ndaf – St.daf ,%
测
量
0
±
1
0
℃
下
灰
化
至
恒重,其残留物
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占
焦
炭
的
质
量
百
分
率
,
用
A
a
d
表
2 焦炭的工业分析
③ 挥发分Vdaf和固定碳FCd
焦炭的残余挥发分是焦炭成熟度的标志,成熟良好的焦炭挥发分 为0.9%~1.0%左右。当焦炭的挥发分大于1.2%时,则表明炼焦不成 熟。成熟度不足的焦炭耐磨性差,影响其强度。过熟的焦炭其块度将 受到影响。
• 横裂纹:裂纹面与焦炉炭化室炉墙面平行的裂纹称为横裂纹。 • 评价方法:裂纹度 • 测量方法:将方格(1×1cm)框架平放在焦块上,量出纵裂纹
的投影长度即得,一次试验用25块焦样, 取其统计平均值。
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1 焦炭的外观与孔结构
② 焦炭气孔率 焦炭中气孔体积与焦炭总体积比的百分数
计算方法:利用焦炭的真密度和视密度,还可以用比孔容 积来 表示,即单位重量焦炭内部气孔的总容积。
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焦炭的化学性质
焦炭的化学性质焦碳:⼀种固体燃料,质硬,多孔,发热量⾼.⽤煤⾼温⼲馏⽽成,多⽤于炼铁焦炭的种类: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。
⽓化过程的主要反应有:C+O2→CO2+408177KJCO2+C→2CO-162142KJC+H2O→CO+H2-118628KJC+2H2O→CO2+2H2-75115KJ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<15%;灰熔点>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,和⽯灰发⽣复杂的反应,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:CaO+3C→CaC2+CO-46.52KL电⽯焦基础知识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)。
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量出纵裂纹与横裂纹的投影长度即得。
要求:所用试样应有代表性,一次试验要用25块试样,
取统计平均值。
一般来说,裂纹越大,其强度越低。
平行性
焦炭及其性质
2.气孔率
焦炭的气孔率是指气孔体积与总体积比的百分率。
气孔率可以利用焦炭的真密度和视密度的测定值加以计算。 气孔数量可以用比孔容积来表示,即单位质量多孔体内部气孔的 总容积,可用四氯化碳吸附法测定。
显度强度、杨氏模量 3、气孔:孔位分布、示压法、N2吸附法 4、粒度组成
二、焦炭的化学组成
焦炭的化学组成主要用焦炭工业分析和元素分析数据 来加以体现。
1.工业分析
焦炭按固定碳、挥发分、灰分和水分测定其化学组成 的方法称焦炭的工业分析。
(1)水分:全水分(Mt)和分析试样水分(Mad)。 我国规定﹥40mm粒级的高炉焦全水分3-5%,﹥25mm 粒级的高炉焦全水分3-7%。
焦炭生产工艺流程
焦炭
第一节 焦炭的一般性质 第二节 高 炉 焦 第三节 非高炉用焦 第四节 焦炭的机械力学性质 第五节 焦炭的热性质 第六节 焦炭的显微结构
第一章 焦炭
由烟煤、沥青或其他液体碳氢化合物为原料,在 隔绝空气条件下干馏得到的固体产物,都可称为焦炭。
根据原料煤的性质、干馏的条件等不同,可以形成 不同规格和质量的高温焦炭。焦炭分类如下:
炼焦精煤的灰分以7%左右为宜。(灰分的测定方法见国标 GB2002-80)。
(3)挥发分和固定碳
挥发分是焦炭分析试样在900 ±10℃下隔绝空气快速加热后的 失重占原焦样的百分率,并减去该试样的水分得到的数值。
挥发分是焦炭成熟度的标志,它与原料煤的煤化度和炼焦最终 温度有关,一般成熟焦炭的空气干燥基挥发分Vad为1-2%。若挥 发分大于2% 则表示生焦,其不耐磨,强度差;若挥发分小于 0.7%, 则表示过火,过火焦裂纹多且易碎。
焦炭及其性质
1. 裂纹度
裂纹度即焦炭单位面积上的裂纹长度。裂纹分纵裂纹和 横裂纹两种。
纵裂纹:裂纹面与焦炉炭化室炉墙面垂直的裂纹称为纵为裂纹; 横裂纹:裂纹面与焦炉炭化室炉墙面平行的裂纹称为横裂纹。
裂纹度:评价焦炭中的裂纹长短、深浅和宽窄的指标。
测量方法:将方格(1cm×1cm)框架平放在焦块上,
(2)氮 焦炭中的氮是焦炭燃烧时生成NOx的来源 (3)硫 硫是焦炭中的有害杂质,高炉焦中的硫约占 整个高炉炉料中硫的80-90%,炉料中的硫仅5-20%随高 炉煤气逸出,其余的硫靠炉渣排出,这就要增加溶剂, 使炉渣的碱度和渣量提高。 (4)氧 焦炭中氧含量很少。常用减差法计算得到, 其成分为0.4%~0.7%。 (5)磷 通常焦炭中含磷较低,约0.02%,一般元素 分析不测定磷含量。
第一节 焦炭的一般性质
一、焦炭的宏观结构及其研究方法
焦块:焦炭内部有明显的纵横裂纹,沿焦炭纵横裂纹分 开即为焦块。 焦体:沿大裂纹裂开的焦块内还含有微裂纹,沿微裂纹 分开即是焦炭的焦体,焦体是由气孔和气孔壁构成。 焦质:气孔壁是煤干馏所得到的固体产物,称为焦质, 它是焦炭中实体部分,其主要成分是碳和矿物质。
高炉焦:用于高炉炼铁; 铸造焦: 用于冲天炉熔铁; 铁合金焦:用于铁合金生产; 非铁金属冶炼用焦、气化用焦、电石用焦。
焦炭的分类
第一节 焦炭的通性
一、焦分的含有裂
纹和缺陷的不规则多孔体,表面具有金属光泽,断面
呈银灰色。
内力/外力
与什么有关系?
真密度(TRD):1.8~1.95g/cm3, 视密度(ARD):0.08~1.08g/cm3, 气孔率:35%~55%, 堆密度:400~500kg/m3。
二、焦炭的化学组成
焦炭的化学组成主要用焦炭工业分析和元素分析数据来加以 体现。
1.工业分析
(2)灰分:焦炭的灰分是焦炭分析试样在850±10℃下灰化 至恒重,其残留物占焦样的质量百分率,用A表示。它是焦炭 中的有害杂质,主要成分是高熔点的SiO2和Al2O3。焦炭灰分 在高炉冶炼中要有CaO等溶剂使之生成低熔点化合物,并以熔 渣形式排出。
固定碳含量利用水分、灰分和挥发分的测定值进行计算得出:
固定碳=100%-(水分+灰分+挥发分)%
2 元素分析:
焦炭的元素分析主要包括C、H、O、N、S、 P等化学元素的测定,焦炭的元素组成是进行燃 烧计算和评定焦炭中有害元素的依据。
是焦炭中的有效元素,氢元素的存 在主要是焦炭中残余挥发分而造成的。焦炭中碳 的微晶结构对焦炭的性质有较大的影响,因此单 纯用碳含量的值不能评定焦炭的质量。
炼焦学
煤化工是以煤为原料经过化学加工,实现煤 的转化并进行综合利用的工业。
二十一世纪的煤化工
▪ 煤炭的焦化 ▪ 煤炭的气化 ▪ 煤炭的液化 ▪ 煤炭的地下气化
煤炭焦化的工艺过程
煤
配合煤 焦
冷
气
气、肥、焦、瘦 炉
凝
净
化
焦
油
焦 炭 焦油加工
氨、粗苯、硫磺、 净煤气
工业萘、洗油、酚、 蒽、轻油
煤炭焦化是煤综合利用最成熟、应用最广泛的方法。
20μm 100μm 微气孔 中气孔 大气孔
焦炭及其性质
压汞法:
r 75000 p
(1-2)
式中
r — 外加压力为p(kgf/cm2)时,汞能进入孔
中的最小孔径。
焦炭及其性质
设半径在 r 到r dr 范围内的孔体积为dV ,孔径大 小的分布函数为,则
dV D(r) dr
对(1-2)式微分得
气孔率
1
视密度 真密度
100%
吸附模型
焦炭及其性质
3.气孔平均直径与孔径分布
焦炭中存在的气孔大小是不均一的。 大气孔:直径大于100微米的气孔 中气孔:直径20~100微米的气孔 微气孔:直径小于20微米气孔
焦炭与CO2作用时,仅大的气孔才能使CO2进入,因此焦炭的孔径 分布常用压汞法测量。其原理是利用汞的表面张力较大的性质,当施 加外压力将汞压入微小气孔中时,气孔的直径与所需施加的压力之间 存在对应的关系,而且可由施加的外压力大小计算出对应的孔径尺寸。
dr
75000
dp p2
代入上式得
D(r) dV p2 dV dr 75000 dp
(1-3)
p 和dV dP可由实验测出,由此可按式(1-2),(1-3) 分别得出 r 和 D(r) ,按 D(r)对r 绘图,即得孔径分布
曲线,进而算出气孔平均直径。
焦炭及其性质
焦炭的物理性质
1、强度(冷态强度):落下强度、转鼓强度 2、材料的力学性质:抗拉压强度、显微强度、