煤化工工艺教案

化工专业备课教案

授课

班级

化工专业15年级1班授课时间

课题炼焦的基本知识授课安排4课时课型理论教具多媒体授课教师张君

教育教学目标知识目标

1、炼焦的基本知识

2、焦炭的生成。

能力目标能够熟知焦炭的基本性质

情感目标培养学生敢于探索知识的能力

教材分析重点焦炭的用途、焦炭的基本性质等内容难点焦炭的生成过程等内容

关键熟知焦炭的化学产品的产生

教法

学法

教师讲授为主，适量的练习。

教学环节及内容安排教法与学法第一、二课时

第一、组织教学

1、清点学生人数，安定课堂秩序。

2、严禁学生接打电话、玩手机；

第二、讲授新课——新课程教学要求

一、教学内容

1、焦炭及用途

2、焦炭的基本性质

3、焦炭的生成过程

4、化学产品的产生

二、上课要求

1、不能迟到、旷到

2、不能睡觉

3、动手做图

三、考核方式

考勤+作业+期中+期末

四、讲授新课——焦炭的产生

任务引入

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。班长汇报出勤情况

学生配合见PPT

一、什么是焦炭？

由烟煤、石油、沥青或者其他液体碳氢化合物为原料，在隔绝空气的

条件下干馏得到的固体产物都可称之为广义的焦炭。

二、焦炭及用途

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，在高炉冶炼过程中有供热、还原、料柱骨架和供碳四种作用。

（1）供热。

高炉冶炼所需要的热量是由焦炭和喷吹燃料的燃烧及热风提供的，其中焦炭燃烧提供的热量占75％～80％。焦炭灰分低，并在下降至风口前

仍然保持一定的块度，是保证燃烧状态良好的重要条件。

（2）还原剂。

高炉中矿石的还原是通过间接还原和直接还原完成的。间接还原反应约从400℃开始。间接还原是上升的炉气中的CO还原矿石，使氧化铁逐步从高价铁还原成低价铁一直到金属铁，同时产生CO2:

3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2

Fe3O4+CO→3FeO+CO2

FeO+CO→Fe+CO2

直接还原是在高炉中约850℃以上的区域开始。由于高温时生成的

CO2立即与焦炭中的碳反应生成CO，从全过程看可以认为是焦炭中的碳

直接参与还原过程：

FeO+CO→Fe+CO2

CO2+C→2CO

FeO+CO→Fe+CO2

不论间接还原或直接还原，都是以CO为还原剂。为了不断补充CO，要求焦炭有一定的反应性。

（3）料柱骨架。

高炉炉料中以焦炭堆积密度为最小，焦炭体积占炉料总体积的

35％～50％。焦炭比较坚固，且在风口区以上始终保持块状，因此它是高炉料柱中的骨架，起疏松料柱、保证料柱有良好透气性的作用，是炉况顺行的重要因素。

（4）供碳。

生铁中的碳全部来源于高炉焦，进入生铁的碳约占焦炭含碳量的

7％～9％。焦炭中的碳从高炉软融带开始渗入生铁；在滴落带，滴落的液态铁与焦炭接触时，碳进一步渗入生铁，最后可使生铁的碳含量达到4％左右。见PPT 板书

教师讲解见PPT 板书

教师讲解

高炉焦:高炉焦是专门用于高炉炼铁的焦炭。高炉焦在高炉中的作用

主要有以下几个方面：

(1)作为燃料，提供矿石还原、熔化所需的热量。对于一般情况下的高

炉，每炼lt生铁需焦炭500Kg左右，焦炭几乎供给高炉所需的全部热能。当风口喷吹燃料并鼓入氧气的情况下，焦炭供给的热能也约占全部热能的700%～80%。焦炭燃烧所提供的热量是在风口区产生的，焦炭灰分低、

进入风口区仍保持一定块度是保证燃烧情况良好所必需的条件。

(2)作为还原剂，提供矿石还原所需的还原气体CO。高炉中矿石还原是通过间接和直接还原完成的。间接还原是上升的炉气中的CO还原矿石，使氧化铁逐步从高价铁还原成低价铁，一直到金属铁，同时产生CO2：

间接还原反应约从400℃开始，直接还原在高炉中约850℃以上的区域开始。由于高温时生成的CO2又立即与焦炭中的碳反应生成CO，所以从全过程看，可以认为是焦炭中的碳直接参与还原过程：

不论间接或直接还原，都是以CO为还原剂，为了不断补充CO，需要焦炭有一定的反应性。

(3)对高炉炉料起支撑作用并提供一个炉气通过的透气层。焦炭比较坚固，且在风口区以上始终保持块状，因此它是高炉炉料的骨架。焦炭在高炉中比其他炉料的堆密度小，具有很大空隙度，因为焦炭体积占炉料总体

积的。35%～50%左右，所以起到疏松作用，使高炉中气体流动阻力小，

气流均匀，成为高炉顺行的必要条件，高炉焦要求一定块度组成和强度指数，就是为了在高炉中有良好的透气性。

(4)供碳作用，生铁中的碳全部来源于高炉焦炭，进入生铁中的碳约占焦炭中含碳量的7%～10%。焦炭中的碳从高炉软融带开始渗入生铁；在

滴落带，滴落的液态铁与焦炭接触时，碳进一步渗入铁内，最后可使生铁的碳含量达到4%左右。见PPT 板书

教师讲解

教学内容和过程教法与学法铸造焦: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，也就是质量要求没有冶金焦高的焦

碳。主要用于固态排渣的固体床煤气发生炉内，作为气化原料，生产以

CO和H2为可燃成分的煤气。气化焦要求灰份低、熔点高、块度适当和

均匀。其一般要求如下：固定碳大于80%；灰份小于15%；灰熔点大于1250℃；挥发份小于3%；粒度15-35%和大于35mm两级。气化过程的主要反应有：

C+O2→CO2+408177KJ

CO2+C→2CO-162142KJ

C+H2O→CO+H2-118628KJ

C+2H2O→CO2+2H2-755115DJ

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工程的热源。

电石焦:是在生产电石的电弧炉中作导电体和发热用的焦炭。电石焦

具有灰份低、反应性高、电阻率大和粒度适中等特性，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。

电石焦是焦炭的一种，焦炭是炼焦煤经过高温干馏，脱除了挥发份

以后的可燃固体，是质地坚硬、多孔、有裂纹、呈银灰色的块状碳质材料。生产方法和用途不同，焦炭的品种和质量也有所不同，按用途可分为冶金焦、铸造焦、化工焦、铁合金焦等。

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，也就是电石。电

石焦在加工电石过程中，是需要脱水干燥，然后经过粉碎加工，最后经过特定条件和石灰石发生反应生成碳化钙，在这个工艺中，石灰石和电石焦都是必须经过事先加工才能够应用，通过磨粉机等设备进行粉磨，才能让其充分接触反应。见PPT

板书

教师讲解