煤化工工艺学第三章-炼焦幻灯片PPT
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
焦炭挥发分过高,说明焦炭没有完全成熟, 出现“生焦”。焦炭挥发分过低时,说明焦 炭过火,焦炭裂纹增多,易碎。
(4)硫分:焦炭的硫分是受炼焦煤料影响 的,它是生铁的主要有害杂质。
(5)磷分:焦炭的磷分含量很少,焦炭的 含磷量多少取决于炼焦煤料,煤中的含磷 几乎全部转入焦炭中,一般焦炭含磷量约 0.02%。磷在炼铁过程中,进入生铁中使生 铁产生冷脆性。
1.煤的基本结构单元
煤是以有机体为主,并具有不同的分子量,不同化学结构 的一组“相似化合物”的混合物。
它不象一般的聚合物,是由相同化学结构的单体聚合而成 的。因此构成煤的大分子聚合物的“相似混合物”被称作基 本结构单元。也就是说,煤是许许多多的基本结构单元组合 而成的大分子结构。基本结构单元包括规则部分和不规则部 分,规则部分为结构单元的核心部分,由几个或十几个苯环、 脂环、氧化芳香环及杂环(含氮、氧、硫)组成;在苯核的 周围连接着各种含氧基团和烷基侧链,属于基本结构的不规 则部分。
(1) 物理研究法 如红外光谱、核磁共振波谱、射线衍射、 显微分光光度法扫描电镜和各种物理性质研究以及利用物理 常数进行统计结构分析;
(2) 物理化学方法 如溶剂抽提和吸附性能研究等; (3) 化学研究方法 如氧化、加氢、卤化、水解、热解和 官能团分析等方法。
长期以来,对煤的结构研究,始终未能获得突破性的结 论,只是根据实验结果分析推测,提出了煤的分子结构模 型——化学结构模型和物理结构模型。近年来,对煤的结构 研究取得一些进展。由于煤的显微组分中往往以镜质组分为 主,再加上它在成煤过程中变化比较均匀以及矿物质含量低 等优点,一般采用煤的镜质组分作为研究结构的对象。
煤中的氧相当一部分是以非活性状态(即比较不易起化学反 应和不易热分解的那部分氧)存在,主要是醚键和杂环中的氧, 它们整个存在于成煤过程中,这一部分氧无法用直接方法测定。 有人认为,有一部分非活性氧经KOH的酒精溶液水解之后,可 以转化为活性氧,因为,它们变成了羟基或羧基。在褐煤阶段 含氧官能团含量最高,在烟煤阶段其含量就大大降低,而且以 非活性氧为主,到无烟煤阶段,含氧量则更低。煤中除含氧官 能团之外,还存在着含氮官能团和含硫官能团。煤中含氮量在 1~2%,主要是以胺基、亚胺基、五元杂环,六元杂环,吡啶 和咔唑等形式存在。含硫官能团主要以硫醇、硫醚、二硫醚、 硫醌及杂环硫等形式存在。煤的基本结构单元上连接着烷基侧 链。烷基侧链的平均长度,是随煤化程度的增加而迅速减少。
2.3 焦炭的力学性能
(1)焦炭的机械强度。用焦炭的抗碎强度和 耐磨强度两项指标说明焦炭的机械强度。焦 炭在外力冲击下抵抗碎裂的能力称为焦炭的
抗碎强度。M25(或M40)是焦炭的抗碎强度
指标。
焦炭抵抗摩擦力破坏的能力,称为焦炭的机械强度指标数值是用米库姆转鼓 试验得来的。
燃烧室出来的废气温度很高,此部分废热 没有回收,有的用来加热废热锅炉,这种 没有废热回收的焦炉,称作废热式焦炉。
为了少耗热量,省出焦炉煤气,由废热式进 一步发展到回收废热的蓄热式焦炉。蓄热式 焦炉在每个炭化室下方均有一个或两个蓄热 室,蓄热室填有蓄热用的格子砖。当废气经 过蓄热室时,废气将格子砖加热,格子砖蓄 存了热量,气流方向换向后,格子砖把蓄存 的热量再传给冷的空气,使蓄存热量又带回 燃烧室。
高温转鼓试验只能反映出焦炭在高温下的热 破坏,比常温转鼓试验能更接近于高炉内的 情况,但国内外试验均表明,热转鼓试验还 不能准确地解释焦炭劣化真正原因。
焦炭反应性是焦炭在1100℃时与CO2的反 应能力,其好坏会显著影响高炉燃料比,焦 炭与CO2反应后的强度与高炉料柱透气性关 系十分密切。
焦炭反应性高会降低焦炭强度,气化反应的 发展会使焦炭内部气孔壁减薄,加速焦炭破 损。要求焦炭的化学反应性低些为好。
煤化工工艺学第三章-炼焦 幻灯片PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢! 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢! 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢! 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢!
1. 概述
煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃,可获得 焦炭、化学产品和煤气。此过程称高温干馏 或高温炼焦,一般简称炼焦。焦炭主要用于 高炉炼铁。煤气可以用来合成氨,生产化学 肥料或用作加热燃料。炼焦所得化学产品种 类很多,主要有硫铵、吡啶碱、苯、甲苯、 二甲苯、酚、萘、蒽和沥青等。
(2)灰分:焦炭灰分的主要成分是SiO2和 A12O3。焦炭灰分升高,对高炉冶炼不利。
高炉容积不同,对焦炭灰分要求不同,中小 型高炉的焦炭灰分可在14%~15%,对于大 型高炉应该更低些。
(3)挥发分:焦炭的挥发分是焦炭成熟程 度的标志。焦炭的挥发分与炼焦煤料、炼焦 最终温度有关。炼焦煤挥发分高,在一定的 炼焦工艺条件下,焦炭挥发分也高。随着炼 焦的最终温度升高,焦炭挥发分降低。
炼焦主要产品焦炭,是炼铁原料,所以炼 焦是伴随钢铁工业发展起来的。初期炼铁 是用木炭,由于木材逐渐缺乏,使炼铁发 展受到限制,人们才开始寻求焦炭炼铁, 1725年焦炭炼铁获得成功。
初期焦炉,都是结焦和加热在一起进行, 有一部分煤被烧掉。为了使结焦和加热分 开,缩短结焦时间,出现了倒焰式焦炉。
由于炼焦化学产品焦油和氨找到了用途, 促使人们设计出燃烧室和炭化室完全隔开 的焦炉,即所谓副产品回收焦炉。
2. 焦炭及其性质
2.1焦炭在高炉炼铁中的作用
高炉用燃料包括焦炭和喷吹燃料两大类。焦炭 在炼铁过程中有四种作用:一是燃烧供给热量 (热源);二是作为料柱骨架(气窗);三是 作为还原剂;四是作为生铁形成过程中渗碳的 碳源。
高炉对焦炭的要求是:含碳高、强度好,有一 定的块度且块度均匀,有合适的反应性,灰分 和杂质低。
焦炭的工业分析包括水分、灰分、硫分、挥
发分等项。机械强度包括抗碎强度指标M25 (或M40)、耐磨指标M10 ,铸造焦还有落
下强度指标。
我国采用米库姆转鼓试验方法测定焦炭的机 械强度。世界各国的转鼓试验在装置的尺寸、 鼓内结构、试样粒度和质量、转鼓的转速和 转数、筛孔、表示方法等不尽相同。
焦炭的筛分组成是计算焦炭块度大于 80mm、80~60mm、60~40mm、40~ 25mm等各粒级的质量分数。
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(指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。
煤生成过程中的成煤植物来源与成煤条件 的差异造成了煤种类的多样性与煤基本性 质的复杂性,并直接影响煤的开采、洗选 和综合利用。
根据成煤植物种类,可分为:腐植煤和腐 泥煤。
3.2 煤的分子结构
一、煤的分子结构
煤的分子结构的研究一直是煤化学学科的中心环节,受 到了广泛的重视。但是,由于煤炭组成的复杂性,多样性和 不均一性,所以难于分离成简单的物质进行结构和性质的研 究分析。目前煤结构的研究方法大致可归纳为三类:
(CSR) 焦炭质量标准
焦炭的工业分析及机械强度
焦炭由于用途不同,对其质量要求也不 同。供高炉冶炼用的冶金焦的质量指标 包括焦炭的工业分析、机械强度、粒度 筛分组成、块度均匀系数等项。铸造用 的铸造焦要求块度大、强度高、气孔率 低和反应性低。而对气化用焦则应具有 尽可能大的反应性、气孔率大、耐磨性 低些。
金性能却不一定好。因此,人们更看重的是 焦炭在冶炼热态下的“高温强度”。
这是因为焦炭强度在高炉下部被削弱的主 要原因是高温下CO2对焦炭的侵蚀作用,焦 炭中的C为CO2所氧化成CO。焦炭中的C被 用于气化反应而消耗,失去了高温强度, 失去了支架的透气作用,使高炉无法运行 操作。
因此,现代化大高炉要求的优质焦炭应该 是在高温下不易被CO2所侵蚀的焦炭。
利用焦炭的筛分组成可以计算出焦炭的块
度均匀系数k。
焦炭反应性(CRI)与反应后强度(CSR)
焦炭强度的M40、M10转鼓指数都是焦炭的冷
态特性,而焦炭在高炉中是在高达1000℃以
上的热态下使用。 M40、M10转鼓指数好的
焦炭在高炉内不见得就表现出很好的冶金性
能。例如采用土法生产的焦炭,虽然M40、 M10 的指标很好,但在实际冶炼应用时的冶
焦炭质量标准
冶金焦质量标准GB/T 1996—1994《冶 金焦炭》已经被GB/T 1996—2003替代。
3. 煤的成因及分类
煤的成因及种类 煤的分子结构 煤的分类 煤的组成与性质
3.1 煤的成因
煤是由远古植物残骸没入水中经过生物化 学作用,然后被地层覆盖并经过物理化学 与化学作用而形成的有机生物岩。
随着煤的煤化程度的提高,苯核逐渐增多,而不规则部分 则逐渐减少,如图2-1。
2-1
图
不 同 煤 的 结 构 单 元 或 部 分 模
(
)
2.煤基本结构单元的边缘基因 在煤基本结构单元的边缘属于不规则部分,主要有含氧官 能团和烷基侧链,还有少量的氮和硫的官能团以及桥键。一 般其数量随着煤化度的增加而减少。含氧官能团含有羟基、 羧基、羰基、甲氧基和醌基等,煤中含氧官能团随煤的变质 程度加深而减少,在年老的褐煤中基本不存在;其次是羧基, 褐煤具有羧基是它的特征,到了烟煤阶段,羧基的数量已大 为减少,中变质烟煤(含碳量85%左右)时,羧基已基本消 失;羟基和羰基在整个烟煤阶段都存在,甚至在无烟煤阶段 都存在。羰基的含量在煤中虽少,但随着煤化程度的增加而 减少的幅度并不大。
2.5 焦炭的显微结构
焦炭的显微结构就是焦炭气孔壁的结构。 主要是由镶嵌型、粒状流动型和少量区 域型所构成,还有少量丝质型、基础型 及矿物等组成。
在结焦条件一定时 ,焦炭的显微结构取 决于煤的变质程度和煤岩组成。
2.6 焦炭的质量指标
焦炭的工业分析及机械强度 焦炭反应性(CRI)与反应后强度
焦炭
焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下(炼焦炉内), 加热到950-1050℃,经过干燥、热解、熔融、 粘结、固化、收缩等阶段最终形成的产物,这 一过程叫高温炼焦(高温干馏)。
大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁,其 次用于铸造与有色金属冶炼工业,因此往往把 高炉焦称为冶金焦。少量用于制取碳化钙、二 硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中,焦粉 还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气 的原料制取合成用的原料气。
经过长期的生产实践和实验,人们研究出,可 以用焦炭的反应性(CRI)和反应后强度 (CRS)来作为评价焦炭高温强度的重要指标。
我国的测定方法与日本新日铁相同,都是使实 验条件更接近高炉情况。即在1100 ℃ 恒定温 度下用纯CO2与直径20mm焦球反应,反应对 间为120min,试样重200g,以反应后失重百 分数作为反应性指数(CRI)。反应后的焦炭 在直径130mm、长700mm的I形转鼓中以每 分钟20转转动600转,以大于10mm筛上物与 入鼓试样总重的百分比作为反应后强度。
焦炭的机械强度是在冷态下试验的结果, 不能准确地反映焦炭在高炉内二次加热下 的热强度。
(2)焦炭块度均匀系数。它是评价焦炭块 度是否均匀的指标。适当的粒度是改善料 柱透气性和下部料柱透液性的重要条件。 一般表示为粒度值,要求为25~80mm。
2.4 焦炭的热性质
目前,用于研究焦炭高温下热性质的方法有 高温转鼓和焦炭的CO2反应性两种。
焦炭主要用途
高炉炼铁 作用:供热燃料,还原剂 参数:强度大,块度匀 铸造 作用:供热燃料 参数:强度大,块度大 气化 作用:还原剂 参数:灰熔点>1250~1300℃
2.2 焦炭的化学组成
(1)水分:焦炭的水分与炼焦煤料的水分无 关,也不取决于炼焦工艺条件,主要受熄焦方 式的影响。炼焦厂使用湿法熄焦和干法熄焦两 种方式,湿法熄焦方式时,焦炭的水分约为 2%~6%,因喷水、沥水条件及焦炭粒度不同 而波动。干法熄焦时,焦炭在贮存期间也会吸 附空气中水汽,使焦炭水分达1%~1.5%。干 焦炭比湿焦炭容易筛分。所以,要控制焦炭水 分适量,以免焦粉含量增高。另外焦炭水分要 尽量稳定,有利于高炉生产。
(4)硫分:焦炭的硫分是受炼焦煤料影响 的,它是生铁的主要有害杂质。
(5)磷分:焦炭的磷分含量很少,焦炭的 含磷量多少取决于炼焦煤料,煤中的含磷 几乎全部转入焦炭中,一般焦炭含磷量约 0.02%。磷在炼铁过程中,进入生铁中使生 铁产生冷脆性。
1.煤的基本结构单元
煤是以有机体为主,并具有不同的分子量,不同化学结构 的一组“相似化合物”的混合物。
它不象一般的聚合物,是由相同化学结构的单体聚合而成 的。因此构成煤的大分子聚合物的“相似混合物”被称作基 本结构单元。也就是说,煤是许许多多的基本结构单元组合 而成的大分子结构。基本结构单元包括规则部分和不规则部 分,规则部分为结构单元的核心部分,由几个或十几个苯环、 脂环、氧化芳香环及杂环(含氮、氧、硫)组成;在苯核的 周围连接着各种含氧基团和烷基侧链,属于基本结构的不规 则部分。
(1) 物理研究法 如红外光谱、核磁共振波谱、射线衍射、 显微分光光度法扫描电镜和各种物理性质研究以及利用物理 常数进行统计结构分析;
(2) 物理化学方法 如溶剂抽提和吸附性能研究等; (3) 化学研究方法 如氧化、加氢、卤化、水解、热解和 官能团分析等方法。
长期以来,对煤的结构研究,始终未能获得突破性的结 论,只是根据实验结果分析推测,提出了煤的分子结构模 型——化学结构模型和物理结构模型。近年来,对煤的结构 研究取得一些进展。由于煤的显微组分中往往以镜质组分为 主,再加上它在成煤过程中变化比较均匀以及矿物质含量低 等优点,一般采用煤的镜质组分作为研究结构的对象。
煤中的氧相当一部分是以非活性状态(即比较不易起化学反 应和不易热分解的那部分氧)存在,主要是醚键和杂环中的氧, 它们整个存在于成煤过程中,这一部分氧无法用直接方法测定。 有人认为,有一部分非活性氧经KOH的酒精溶液水解之后,可 以转化为活性氧,因为,它们变成了羟基或羧基。在褐煤阶段 含氧官能团含量最高,在烟煤阶段其含量就大大降低,而且以 非活性氧为主,到无烟煤阶段,含氧量则更低。煤中除含氧官 能团之外,还存在着含氮官能团和含硫官能团。煤中含氮量在 1~2%,主要是以胺基、亚胺基、五元杂环,六元杂环,吡啶 和咔唑等形式存在。含硫官能团主要以硫醇、硫醚、二硫醚、 硫醌及杂环硫等形式存在。煤的基本结构单元上连接着烷基侧 链。烷基侧链的平均长度,是随煤化程度的增加而迅速减少。
2.3 焦炭的力学性能
(1)焦炭的机械强度。用焦炭的抗碎强度和 耐磨强度两项指标说明焦炭的机械强度。焦 炭在外力冲击下抵抗碎裂的能力称为焦炭的
抗碎强度。M25(或M40)是焦炭的抗碎强度
指标。
焦炭抵抗摩擦力破坏的能力,称为焦炭的机械强度指标数值是用米库姆转鼓 试验得来的。
燃烧室出来的废气温度很高,此部分废热 没有回收,有的用来加热废热锅炉,这种 没有废热回收的焦炉,称作废热式焦炉。
为了少耗热量,省出焦炉煤气,由废热式进 一步发展到回收废热的蓄热式焦炉。蓄热式 焦炉在每个炭化室下方均有一个或两个蓄热 室,蓄热室填有蓄热用的格子砖。当废气经 过蓄热室时,废气将格子砖加热,格子砖蓄 存了热量,气流方向换向后,格子砖把蓄存 的热量再传给冷的空气,使蓄存热量又带回 燃烧室。
高温转鼓试验只能反映出焦炭在高温下的热 破坏,比常温转鼓试验能更接近于高炉内的 情况,但国内外试验均表明,热转鼓试验还 不能准确地解释焦炭劣化真正原因。
焦炭反应性是焦炭在1100℃时与CO2的反 应能力,其好坏会显著影响高炉燃料比,焦 炭与CO2反应后的强度与高炉料柱透气性关 系十分密切。
焦炭反应性高会降低焦炭强度,气化反应的 发展会使焦炭内部气孔壁减薄,加速焦炭破 损。要求焦炭的化学反应性低些为好。
煤化工工艺学第三章-炼焦 幻灯片PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢! 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢! 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢! 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢!
1. 概述
煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃,可获得 焦炭、化学产品和煤气。此过程称高温干馏 或高温炼焦,一般简称炼焦。焦炭主要用于 高炉炼铁。煤气可以用来合成氨,生产化学 肥料或用作加热燃料。炼焦所得化学产品种 类很多,主要有硫铵、吡啶碱、苯、甲苯、 二甲苯、酚、萘、蒽和沥青等。
(2)灰分:焦炭灰分的主要成分是SiO2和 A12O3。焦炭灰分升高,对高炉冶炼不利。
高炉容积不同,对焦炭灰分要求不同,中小 型高炉的焦炭灰分可在14%~15%,对于大 型高炉应该更低些。
(3)挥发分:焦炭的挥发分是焦炭成熟程 度的标志。焦炭的挥发分与炼焦煤料、炼焦 最终温度有关。炼焦煤挥发分高,在一定的 炼焦工艺条件下,焦炭挥发分也高。随着炼 焦的最终温度升高,焦炭挥发分降低。
炼焦主要产品焦炭,是炼铁原料,所以炼 焦是伴随钢铁工业发展起来的。初期炼铁 是用木炭,由于木材逐渐缺乏,使炼铁发 展受到限制,人们才开始寻求焦炭炼铁, 1725年焦炭炼铁获得成功。
初期焦炉,都是结焦和加热在一起进行, 有一部分煤被烧掉。为了使结焦和加热分 开,缩短结焦时间,出现了倒焰式焦炉。
由于炼焦化学产品焦油和氨找到了用途, 促使人们设计出燃烧室和炭化室完全隔开 的焦炉,即所谓副产品回收焦炉。
2. 焦炭及其性质
2.1焦炭在高炉炼铁中的作用
高炉用燃料包括焦炭和喷吹燃料两大类。焦炭 在炼铁过程中有四种作用:一是燃烧供给热量 (热源);二是作为料柱骨架(气窗);三是 作为还原剂;四是作为生铁形成过程中渗碳的 碳源。
高炉对焦炭的要求是:含碳高、强度好,有一 定的块度且块度均匀,有合适的反应性,灰分 和杂质低。
焦炭的工业分析包括水分、灰分、硫分、挥
发分等项。机械强度包括抗碎强度指标M25 (或M40)、耐磨指标M10 ,铸造焦还有落
下强度指标。
我国采用米库姆转鼓试验方法测定焦炭的机 械强度。世界各国的转鼓试验在装置的尺寸、 鼓内结构、试样粒度和质量、转鼓的转速和 转数、筛孔、表示方法等不尽相同。
焦炭的筛分组成是计算焦炭块度大于 80mm、80~60mm、60~40mm、40~ 25mm等各粒级的质量分数。
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(指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。
煤生成过程中的成煤植物来源与成煤条件 的差异造成了煤种类的多样性与煤基本性 质的复杂性,并直接影响煤的开采、洗选 和综合利用。
根据成煤植物种类,可分为:腐植煤和腐 泥煤。
3.2 煤的分子结构
一、煤的分子结构
煤的分子结构的研究一直是煤化学学科的中心环节,受 到了广泛的重视。但是,由于煤炭组成的复杂性,多样性和 不均一性,所以难于分离成简单的物质进行结构和性质的研 究分析。目前煤结构的研究方法大致可归纳为三类:
(CSR) 焦炭质量标准
焦炭的工业分析及机械强度
焦炭由于用途不同,对其质量要求也不 同。供高炉冶炼用的冶金焦的质量指标 包括焦炭的工业分析、机械强度、粒度 筛分组成、块度均匀系数等项。铸造用 的铸造焦要求块度大、强度高、气孔率 低和反应性低。而对气化用焦则应具有 尽可能大的反应性、气孔率大、耐磨性 低些。
金性能却不一定好。因此,人们更看重的是 焦炭在冶炼热态下的“高温强度”。
这是因为焦炭强度在高炉下部被削弱的主 要原因是高温下CO2对焦炭的侵蚀作用,焦 炭中的C为CO2所氧化成CO。焦炭中的C被 用于气化反应而消耗,失去了高温强度, 失去了支架的透气作用,使高炉无法运行 操作。
因此,现代化大高炉要求的优质焦炭应该 是在高温下不易被CO2所侵蚀的焦炭。
利用焦炭的筛分组成可以计算出焦炭的块
度均匀系数k。
焦炭反应性(CRI)与反应后强度(CSR)
焦炭强度的M40、M10转鼓指数都是焦炭的冷
态特性,而焦炭在高炉中是在高达1000℃以
上的热态下使用。 M40、M10转鼓指数好的
焦炭在高炉内不见得就表现出很好的冶金性
能。例如采用土法生产的焦炭,虽然M40、 M10 的指标很好,但在实际冶炼应用时的冶
焦炭质量标准
冶金焦质量标准GB/T 1996—1994《冶 金焦炭》已经被GB/T 1996—2003替代。
3. 煤的成因及分类
煤的成因及种类 煤的分子结构 煤的分类 煤的组成与性质
3.1 煤的成因
煤是由远古植物残骸没入水中经过生物化 学作用,然后被地层覆盖并经过物理化学 与化学作用而形成的有机生物岩。
随着煤的煤化程度的提高,苯核逐渐增多,而不规则部分 则逐渐减少,如图2-1。
2-1
图
不 同 煤 的 结 构 单 元 或 部 分 模
(
)
2.煤基本结构单元的边缘基因 在煤基本结构单元的边缘属于不规则部分,主要有含氧官 能团和烷基侧链,还有少量的氮和硫的官能团以及桥键。一 般其数量随着煤化度的增加而减少。含氧官能团含有羟基、 羧基、羰基、甲氧基和醌基等,煤中含氧官能团随煤的变质 程度加深而减少,在年老的褐煤中基本不存在;其次是羧基, 褐煤具有羧基是它的特征,到了烟煤阶段,羧基的数量已大 为减少,中变质烟煤(含碳量85%左右)时,羧基已基本消 失;羟基和羰基在整个烟煤阶段都存在,甚至在无烟煤阶段 都存在。羰基的含量在煤中虽少,但随着煤化程度的增加而 减少的幅度并不大。
2.5 焦炭的显微结构
焦炭的显微结构就是焦炭气孔壁的结构。 主要是由镶嵌型、粒状流动型和少量区 域型所构成,还有少量丝质型、基础型 及矿物等组成。
在结焦条件一定时 ,焦炭的显微结构取 决于煤的变质程度和煤岩组成。
2.6 焦炭的质量指标
焦炭的工业分析及机械强度 焦炭反应性(CRI)与反应后强度
焦炭
焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下(炼焦炉内), 加热到950-1050℃,经过干燥、热解、熔融、 粘结、固化、收缩等阶段最终形成的产物,这 一过程叫高温炼焦(高温干馏)。
大多数国家的焦炭90%以上用于高炉炼铁,其 次用于铸造与有色金属冶炼工业,因此往往把 高炉焦称为冶金焦。少量用于制取碳化钙、二 硫化碳、元素磷等。在钢铁联合企业中,焦粉 还用作烧结的燃料。焦炭也可作为制备水煤气 的原料制取合成用的原料气。
经过长期的生产实践和实验,人们研究出,可 以用焦炭的反应性(CRI)和反应后强度 (CRS)来作为评价焦炭高温强度的重要指标。
我国的测定方法与日本新日铁相同,都是使实 验条件更接近高炉情况。即在1100 ℃ 恒定温 度下用纯CO2与直径20mm焦球反应,反应对 间为120min,试样重200g,以反应后失重百 分数作为反应性指数(CRI)。反应后的焦炭 在直径130mm、长700mm的I形转鼓中以每 分钟20转转动600转,以大于10mm筛上物与 入鼓试样总重的百分比作为反应后强度。
焦炭的机械强度是在冷态下试验的结果, 不能准确地反映焦炭在高炉内二次加热下 的热强度。
(2)焦炭块度均匀系数。它是评价焦炭块 度是否均匀的指标。适当的粒度是改善料 柱透气性和下部料柱透液性的重要条件。 一般表示为粒度值,要求为25~80mm。
2.4 焦炭的热性质
目前,用于研究焦炭高温下热性质的方法有 高温转鼓和焦炭的CO2反应性两种。
焦炭主要用途
高炉炼铁 作用:供热燃料,还原剂 参数:强度大,块度匀 铸造 作用:供热燃料 参数:强度大,块度大 气化 作用:还原剂 参数:灰熔点>1250~1300℃
2.2 焦炭的化学组成
(1)水分:焦炭的水分与炼焦煤料的水分无 关,也不取决于炼焦工艺条件,主要受熄焦方 式的影响。炼焦厂使用湿法熄焦和干法熄焦两 种方式,湿法熄焦方式时,焦炭的水分约为 2%~6%,因喷水、沥水条件及焦炭粒度不同 而波动。干法熄焦时,焦炭在贮存期间也会吸 附空气中水汽,使焦炭水分达1%~1.5%。干 焦炭比湿焦炭容易筛分。所以,要控制焦炭水 分适量,以免焦粉含量增高。另外焦炭水分要 尽量稳定,有利于高炉生产。