焦炭英文名稱:Coke 冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦和有色金屬冶煉用焦的統(tǒng)稱。由于90%以上的冶金焦均用于高爐煉鐵,因此往往把高爐焦稱為冶金焦。鑄造焦是專用與化鐵爐熔鐵的焦炭。鑄造焦是化鐵爐熔鐵的主要燃料。其作用是熔化爐料并使鐵水過熱,支撐料柱保持其良好的透氣性。因此,鑄造焦應(yīng)具備塊度大、反應(yīng)性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強(qiáng)度、灰分和硫分低等特點(diǎn)。
焦炭分布
從我國焦炭產(chǎn)量分布情況看,我國煉焦企業(yè)地域分布不平衡,主要分布于華北、華東和東北地區(qū)。
焦炭用途
焦炭主要用于高爐煉鐵和用于銅、鉛、鋅、鈦、銻、汞等有色金屬的鼓風(fēng)爐冶煉,起還原劑、發(fā)熱劑和料柱骨架作用。煉鐵高爐采用焦炭代替木炭,為現(xiàn)代高爐的大型化奠定了基礎(chǔ),是冶金史上的一個重大里程碑。為使高爐操作達(dá)到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),冶煉用焦炭(冶金焦)必須具有適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì),包括冶煉過程中的熱態(tài)性質(zhì)。焦炭除大量用于煉鐵和有色金屬冶煉(冶金焦)外,還用于鑄造、化工、電石和鐵合金,其質(zhì)量要求有所不同。如鑄造用焦,一般要求粒度大、氣孔率低、固定碳高和硫分低;化工氣化用焦,對強(qiáng)度要求不嚴(yán),但要求反應(yīng)性好,灰熔點(diǎn)較高;電石生產(chǎn)用焦要求盡量提高固定碳含量。
焦炭的物理性質(zhì)
焦炭物理性質(zhì)包括焦炭篩分組成、焦炭散密度、焦炭真相對密度、焦炭視相對密度、焦炭氣孔率、焦炭比熱容、焦炭熱導(dǎo)率、焦炭熱應(yīng)力、焦炭著火溫度、焦炭熱膨脹系數(shù)、焦炭收縮率、焦炭電阻率和焦炭透氣性等。
焦炭的物理性質(zhì)與其常溫機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度及化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。
焦炭的主要物理性質(zhì)如下:真密度為 1.8-1.95g/cm3; 視密度為 0.88-1.08g/ cm3; 氣孔率為 35-55%;散密度為 400-500kg/ m3;平均比熱容為 0.808kj/(kgk)(100℃),1.465kj/(kgk)(1000℃);熱導(dǎo)率為 2.64kj/(mhk)(常溫),6.91kg/(mhk)(900℃);著火溫度(空氣中)為 450-650℃;干燥無灰基低熱值為 30-32KJ/g;比表面積為 0.6-0.8m2/g
焦炭的質(zhì)量指標(biāo)
焦炭是高溫干餾的固體產(chǎn)物,主要成分是碳,是具有裂紋和不規(guī)則的孔孢結(jié)構(gòu)體(或孔孢多孔體)。裂紋的多少直接影響到焦炭的力度和抗碎強(qiáng)度,其指標(biāo)一般以裂紋度(指單位體積焦炭內(nèi)的裂紋長度的多少)來衡量。衡量孔孢結(jié)構(gòu)的指標(biāo)主要用氣孔率(指焦炭氣孔體積占總體積的百分?jǐn)?shù))來表示,它影響到焦炭的反應(yīng)性和強(qiáng)度。不同用途的焦炭,對氣孔率指標(biāo)要求不同,一般冶金焦氣孔率要求在40~45%,鑄造焦要求在35~40%,出口焦要求在30%左右。焦炭裂紋度與氣孔率的高低,與煉焦所用煤種有直接關(guān)系,如以氣煤為主煉得的焦炭,裂紋多,氣孔率高,強(qiáng)度低;而以焦煤作為基礎(chǔ)煤煉得的焦炭裂紋少、氣孔率低、強(qiáng)度高。焦炭強(qiáng)度通常用抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度兩個指標(biāo)來表示。焦炭的抗碎強(qiáng)度是指焦炭能抵抗受外來沖擊力而不沿結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷處破碎的能力,用M40值表示;焦炭的耐磨強(qiáng)度是指焦炭能抵抗外來摩檫力而不產(chǎn)生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力,用M10值表示。焦炭的裂紋度影響其抗碎強(qiáng)度M40值,焦炭的孔孢結(jié)構(gòu)影響耐磨強(qiáng)度M10值。M40和M10值的測定方法很多,我國多采用德國米貢轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的方法。
焦炭質(zhì)量的評價
1、焦炭中的硫分:硫是生鐵冶煉的有害雜質(zhì)之一,它使生鐵質(zhì)量降低。在煉鋼生鐵中硫含量大于 0.07% 即為廢品。由高爐爐料帶入爐內(nèi)的硫有 11% 來自礦石;3.5% 來自石灰石;82.5% 來自焦炭,所以焦炭是爐料中硫的主要來源。焦炭硫分的高低直接影響到高爐煉鐵生產(chǎn)。當(dāng)焦炭硫分大于1.6%,硫份每增加 0.1% ,焦炭使用量增加 1.8%,石灰石加入量增加3.7%, 礦石加入量增加0.3% 高爐產(chǎn)量降低1.5—2.0%. 冶金焦的含硫量規(guī)定不大于 1%,大中型高爐使用的冶金焦含硫量小于 0.4—0.7% 。
2、焦炭中的磷分:煉鐵用的冶金焦含磷量應(yīng)在0.02—0.03% 以下。
3、焦炭中的灰分:焦炭的灰分對高爐冶煉的影響是十分顯著的。焦炭灰分增加1%,焦炭用量增加 2—2.5% 因此,焦炭灰分的降低是十分必要的。
4、焦炭中的揮發(fā)分:根據(jù)焦炭的揮發(fā)分含量可判斷焦炭成熟度。如揮發(fā)分大于1.5%,則表示生焦;揮發(fā)分小于 0.5—0.7%, 則表示過火,一般成熟的冶金焦揮發(fā)分為1%左右。
5、焦炭中的水分:水分波動會使焦炭計量不準(zhǔn),從而引起爐況波動。此外,焦炭水分提高會使M04偏高,M10偏低,給轉(zhuǎn)鼓指標(biāo)帶來誤差。
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