第一章焦性质和用途.ppt

赵云鹏赵云鹏zhaoyp@中国矿业大学化工学院中国矿业大学化工学院 课程内容课程内容第一章第一章 焦炭的性质与用途焦炭的性质与用途第二章第二章 配煤炼焦的原理与配煤工艺配煤炼焦的原理与配煤工艺第三章第三章 炼焦炉及生产过程炼焦炉及生产过程第四章第四章 非常规炼焦技术与工艺非常规炼焦技术与工艺第五章第五章 炼焦化学产品的回收与煤气净化炼焦化学产品的回收与煤气净化第六章第六章 煤气的冷却和输送以及焦油氨水的分离煤气的冷却和输送以及焦油氨水的分离第七章第七章 煤气中氨的回收煤气中氨的回收第八章第八章 煤气中粗苯的回收煤气中粗苯的回收第九章第九章 煤气脱硫煤气脱硫第十章第十章 粗苯的精制粗苯的精制第十一章第十一章 煤焦油的加工煤焦油的加工第十二章第十二章 焦炉煤气制甲醇焦炉煤气制甲醇2 2第一章第一章 焦炭的性质与用途焦炭的性质与用途第一节第一节 焦炭的外观与孔结构焦炭的外观与孔结构第二节第二节 焦炭的化学组成焦炭的化学组成第三节第三节 焦炭的物理机械性质焦炭的物理机械性质第四节第四节 焦炭的化学反应性能焦炭的化学反应性能第五节第五节 高炉用焦炭的作用高炉用焦炭的作用第六节第六节 非高炉用焦炭非高炉用焦炭第七节第七节 焦炭的显微结构焦炭的显微结构第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状3 3第一节第一节 焦炭的外观与孔结构焦炭的外观与孔结构焦炭焦炭粘结性煤粘结性煤隔绝空气隔绝空气高温干馏高温干馏多孔性固体块状物多孔性固体块状物裂纹裂纹特点：具有特点：具有裂纹裂纹和和气孔气孔结构结构4 4第一节第一节 焦炭的外观与孔结构焦炭的外观与孔结构F焦体焦体 沿沿大裂纹大裂纹裂开的焦块内还含有裂开的焦块内还含有微裂纹微裂纹，沿微裂纹分，沿微裂纹分开即是焦炭的开即是焦炭的焦体焦体，焦体是由，焦体是由气孔气孔和和气孔壁气孔壁构成。

构成F焦质焦质气孔壁气孔壁 裂纹和气孔结构影裂纹和气孔结构影响焦炭其它性质响焦炭其它性质5 5第一节第一节 焦炭的外观与孔结构焦炭的外观与孔结构一、焦炭裂纹一、焦炭裂纹 二、焦炭气孔率二、焦炭气孔率 三、气孔平均直径与孔径分布三、气孔平均直径与孔径分布四、焦炭的多孔性与煤质关系四、焦炭的多孔性与煤质关系6 6一、焦炭裂纹一、焦炭裂纹F纵裂纹：纵裂纹：F横裂纹：横裂纹：F测量方法：测量方法：F评价指标：评价指标：裂纹面与焦炉炭化室炉场面裂纹面与焦炉炭化室炉场面平行平行的裂纹裂纹面与焦炉炭化室炉场面裂纹面与焦炉炭化室炉场面垂直垂直的裂纹裂纹度裂纹度将方格将方格(1×1cm)框架平放在焦块上，量框架平放在焦块上，量 出出纵裂纹纵裂纹的投影长度即得，一次试验用的投影长度即得，一次试验用25块焦样，块焦样， 取其统计平均值取其统计平均值7 7二、焦炭气孔率二、焦炭气孔率Œ利用焦炭的真密度和视密度；利用焦炭的真密度和视密度；F焦炭气孔率焦炭气孔率: :焦炭中气孔体积与焦炭总体积比的百焦炭中气孔体积与焦炭总体积比的百分数F计算方法计算方法利用比孔容积来表示，即单位重量焦炭内部气孔的总容积利用比孔容积来表示，即单位重量焦炭内部气孔的总容积, ,可可用四氯化碳吸附法测定。

用四氯化碳吸附法测定8 8三、三、 气孔平均直径与孔径分布气孔平均直径与孔径分布 对于焦炭中的微孔，可采用气相吸附法测定其孔径分布；对于焦炭中的微孔，可采用气相吸附法测定其孔径分布；而对于大孔，则采用而对于大孔，则采用压汞法压汞法进行测定，其原理是利用汞的表进行测定，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，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由施加的外压力大小计算出对应的孔径尺寸 大孔：大孔：直径大于直径大于100μm100μm的气孔；的气孔；中孔：中孔：直径为直径为2020～～100μm100μm的气孔；的气孔；微孔：微孔：直径小于直径小于20μm 20μm 的气孔9 9 测定过程中，逐步增加汞的压力，可以使汞进入更加微测定过程中，逐步增加汞的压力，可以使汞进入更加微小的气孔，这样由汞的体积变化可测出孔径分布曲线，进一小的气孔，这样由汞的体积变化可测出孔径分布曲线，进一步计算出气孔平均直径。

步计算出气孔平均直径 式中式中 r —— 外加压力外加压力p时，汞能压入的气孔的最小直径，时，汞能压入的气孔的最小直径，m；；p —— 外加压力，外加压力，Pa；；σ —— 汞的表面张力，汞的表面张力，J／／m2；；θ —— 汞与焦炭的接触角汞与焦炭的接触角三、三、 气孔平均直径与孔径分布气孔平均直径与孔径分布1010F气孔的生成机理可划分为气孔的生成机理可划分为4 4个阶段个阶段三、气孔平均直径与孔径分布三、气孔平均直径与孔径分布Œ 煤的颗粒内生成小气孔；煤的颗粒内生成小气孔；当煤颗粒间的空隙完全被填满时，颗粒内的气当煤颗粒间的空隙完全被填满时，颗粒内的气孔增大，接着是气孔膨胀和固体熔融；孔增大，接着是气孔膨胀和固体熔融；Ž固体熔融后，气孔增大到最大尺寸；固体熔融后，气孔增大到最大尺寸；x气孔收缩，导致在固化温度范围区间内形成结气孔收缩，导致在固化温度范围区间内形成结构紧密的气孔结构构紧密的气孔结构1111三、气孔平均直径与孔径分布三、气孔平均直径与孔径分布1-1-孔数；孔数；2-2-平均孔径；平均孔径；3-3-平均孔壁厚度平均孔壁厚度图图1-1 1-1 焦炭孔结构与炼焦温度的关系焦炭孔结构与炼焦温度的关系1212四、焦炭的多孔性与煤质关系四、焦炭的多孔性与煤质关系 在工业应用上，希望冶金焦和铸造焦的气孔在工业应用上，希望冶金焦和铸造焦的气孔率尽可能率尽可能低低，从而降低焦炭的反应性，提高焦炭，从而降低焦炭的反应性，提高焦炭质量。

质量 在特定的炼焦条件下，焦炭的在特定的炼焦条件下，焦炭的气孔率气孔率主要取主要取决于炼焦煤的煤质条件一般情况下，焦炭的气决于炼焦煤的煤质条件一般情况下，焦炭的气孔率与煤的孔率与煤的挥发分产率挥发分产率成正比，成正比，即随煤化程度的即随煤化程度的增加，所得焦炭的气孔率下降增加，所得焦炭的气孔率下降1313第二节第二节 焦炭的化学组成焦炭的化学组成一、焦炭的工业分析一、焦炭的工业分析二、焦炭的元素分析二、焦炭的元素分析1414一、焦炭的工业分析一、焦炭的工业分析焦炭的工业分析包括焦炭的工业分析包括水分水分、、灰分灰分、、挥发分挥发分和和固定碳固定碳1. 水分水分MtÜ 湿法熄焦：湿法熄焦：2 % ～～ 6 %Ü 干法熄焦：干法熄焦：1 % ～～ 1.5 %2. 灰分灰分AdÜ 灰分来源：灰分来源：煤中矿物质煤中矿物质 Ü 灰分对焦炭质量影响：灰分对焦炭质量影响：降低焦炭强度降低焦炭强度Ü 灰分对高炉生产影响：灰分对高炉生产影响：产量降低、能耗增加产量降低、能耗增加15153. 挥发分挥发分Vdaf和固定碳和固定碳FCdÜ当焦炭的挥发分当焦炭的挥发分大于大于1.2％％时，则表明炼焦时，则表明炼焦不成熟不成熟。

成熟成熟度不足的焦炭度不足的焦炭耐磨性差耐磨性差，影响其强度过熟的焦炭其，影响其强度过熟的焦炭其块度块度将受到影响将受到影响Ü焦炭的残余挥发分是焦炭的残余挥发分是焦炭成熟度的标志焦炭成熟度的标志，成熟良好的焦炭，成熟良好的焦炭挥发分为挥发分为0.9％～％～1.0％％左右Ü挥发分指标也是焦炉生产中挥发分指标也是焦炉生产中控制污染控制污染的一项考虑因素，的一项考虑因素，因为在推焦到熄焦过程中，焦炭中残余挥发产物必然造因为在推焦到熄焦过程中，焦炭中残余挥发产物必然造成对大气的污染成对大气的污染一、焦炭的工业分析一、焦炭的工业分析1616焦炭挥发分与原料煤挥发分的关系焦炭挥发分与原料煤挥发分的关系焦炭挥发分与炼焦温度的关系焦炭挥发分与炼焦温度的关系一、焦炭的工业分析一、焦炭的工业分析1717固定碳＝固定碳＝100％％- (水分水分+灰分灰分+挥发分挥发分)％％Ü固定碳含量利用水分、灰分和挥发分的测定值进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：行计算得出：Ü我国目前焦化企业的冶金焦质量要求我国目前焦化企业的冶金焦质量要求R Mt ：大多数厂控制在：大多数厂控制在6%以下；以下；R Ad ：大多数厂控制在：大多数厂控制在11%～～15%；；R Vdaf ：大多数厂控制在：大多数厂控制在1.3%以下。

以下一、焦炭的工业分析一、焦炭的工业分析1818二、焦炭的元素分析二、焦炭的元素分析F焦炭中元素焦炭中元素F氢氢 焦炭中焦炭中碳的微晶结构碳的微晶结构对焦炭的性质有较大的影响，因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此单纯用碳含量的值不能评定焦炭的质量C、、H、、O、、N、、S、、P等；等； 氢元素的存在主要是焦炭中氢元素的存在主要是焦炭中残余挥发分残余挥发分造成的，氢含造成的，氢含量的高低也可以表征焦炭的成熟度，且可靠性更高量的高低也可以表征焦炭的成熟度，且可靠性更高F碳碳1919二、焦炭的元素分析二、焦炭的元素分析各种煤的各种煤的C C、、H H、、N N含量随干馏温度升高而变化的规律含量随干馏温度升高而变化的规律F氮氮 焦炭中的氮是焦炭燃烧时生成焦炭中的氮是焦炭燃烧时生成NOx的来源，结焦过程中的来源，结焦过程中氮含量变化不大，仅在干馏温度达氮含量变化不大，仅在干馏温度达800oC以上时才稍有降低以上时才稍有降低2020二、焦炭的元素分析二、焦炭的元素分析F硫硫R焦炭中硫含量的高低是决定焦炭质量的另一个重要指标；焦炭中硫含量的高低是决定焦炭质量的另一个重要指标；R焦炭中的硫的存在形式也是多样的，工业上一般只测定焦焦炭中的硫的存在形式也是多样的，工业上一般只测定焦炭的炭的全硫全硫St。

R焦炭中的硫分与煤的硫分有如下关系：焦炭中的硫分与煤的硫分有如下关系：式中式中 S焦、焦、S硫硫 —— 分别为焦炭硫分和煤的硫分，％；分别为焦炭硫分和煤的硫分，％； K —— 炼焦煤的成焦率，％；炼焦煤的成焦率，％； ΔS —— 煤料中硫分转入焦炭中的百分数，％煤料中硫分转入焦炭中的百分数，％2121二、焦炭的元素分析二、焦炭的元素分析ΔS = 137 – 0.054t ΔS值受煤料硫分和炼焦温度的影响，一般为值受煤料硫分和炼焦温度的影响，一般为70％％左右，在炼焦温度范围内，可以用下式估算：左右，在炼焦温度范围内，可以用下式估算：式中式中 t —— 炼焦的最终温度，炼焦的最终温度，℃℃ 我国目前焦化企业硫分我国目前焦化企业硫分St一般控制在一般控制在0.4％～％～0.6％％，多数大企业控制在，多数大企业控制在0.5％以下％以下，少数煤质条件差，少数煤质条件差的企业硫分值高至的企业硫分值高至0.8％以上％以上2222二、焦炭的元素分析二、焦炭的元素分析F磷磷R一般要求生铁含磷低于一般要求生铁含磷低于0.01～～0.015％。

％R磷磷也是焦炭中的有害元素，高炉炉料中的磷全部转入生铁也是焦炭中的有害元素，高炉炉料中的磷全部转入生铁R煤中的磷几乎全部残留在焦炭中，通常焦炭含磷约煤中的磷几乎全部残留在焦炭中，通常焦炭含磷约0.02％F氧氧 焦炭中氧含量很少，常用减差法计算得到，其成分为焦炭中氧含量很少，常用减差法计算得到，其成分为0.4%～～0.7%2323第三节第三节 焦炭的物理机械性质焦炭的物理机械性质一、焦炭的筛分组成与平均粒度一、焦炭的筛分组成与平均粒度二、焦炭的强度二、焦炭的强度 2424一、焦炭的筛分组成与平均粒度一、焦炭的筛分组成与平均粒度R焦炭焦炭粒度粒度用筛分试验获得的用筛分试验获得的筛分组成筛分组成及计算的及计算的平平均粒度均粒度进行表征；进行表征；R我国现行冶金焦质量标准规定：粒度＜我国现行冶金焦质量标准规定：粒度＜25mm25mm焦炭占焦炭占总量的百分数为焦末含量，块度＞总量的百分数为焦末含量，块度＞40mm40mm称为称为大块焦大块焦，，2525～～40mm40mm为为中块焦中块焦，＞，＞25mm25mm为大中块焦为大中块焦2525一、焦炭的筛分组成与平均粒度一、焦炭的筛分组成与平均粒度R高炉焦的适宜粒度范围在高炉焦的适宜粒度范围在2525～～80mm80mm之间；之间；R铸造用焦质量，则要求＞铸造用焦质量，则要求＞80mm80mm级为佳。

级为佳R焦炭的筛分组成主要与炼焦配煤的性质和炼焦炭的筛分组成主要与炼焦配煤的性质和炼焦条件有关，一般焦条件有关，一般气煤炼制的焦炭块度小，气煤炼制的焦炭块度小，而焦煤和瘦煤炼制的焦炭块度大而焦煤和瘦煤炼制的焦炭块度大2626二、焦炭的强度二、焦炭的强度Ü强度强度是冶金焦和铸造焦物理机械性能的重要的指标是冶金焦和铸造焦物理机械性能的重要的指标Ü评价焦炭强度的方法：评价焦炭强度的方法：转鼓实验转鼓实验Ü焦炭的冷强度焦炭的冷强度 对于对于铸造焦铸造焦质量的评价，美国认为采用质量的评价，美国认为采用坠落试验坠落试验优于转鼓试验，我国现行的铸造焦炭国标优于转鼓试验，我国现行的铸造焦炭国标GB8729-88同时给出两种强度考核指标，但当两个指标并列使用同时给出两种强度考核指标，但当两个指标并列使用不一致时，以不一致时，以转鼓指标转鼓指标为准2727二、焦炭的强度二、焦炭的强度 我国采用我国采用米贡米贡(Micum)转鼓试验转鼓试验方法测定焦炭的强度，该方法测定焦炭的强度，该方法采用的转鼓是由钢板制成的方法采用的转鼓是由钢板制成的无穿心轴的密封圆筒无穿心轴的密封圆筒F转鼓试验方法转鼓试验方法米贡米贡(Micum)转鼓结构示意图转鼓结构示意图25r/min100转转2828 抗碎强度的指标抗碎强度的指标M40 耐磨强度的指标耐磨强度的指标M10二、焦炭的强度二、焦炭的强度 转鼓试验后，将出鼓焦炭分别用转鼓试验后，将出鼓焦炭分别用40mm和和10mm的圆孔筛的圆孔筛筛分，对筛分得到的大于筛分，对筛分得到的大于40mm、、40～～10mm、小于、小于10mm三三部分分别称重，并计算强度指标。

部分分别称重，并计算强度指标 注：新国标注：新国标GB/T1994-94《《冶金焦炭冶金焦炭》》标准中，用标准中，用M25代替代替M40评定焦炭的抗碎强度评定焦炭的抗碎强度2929焦炭常温转鼓实验方法焦炭常温转鼓实验方法二、焦炭的强度二、焦炭的强度3030y焦炭的冷强度愈高，由温度而引起的高温强度的降低愈小焦炭的冷强度愈高，由温度而引起的高温强度的降低愈小 为了能够评价焦炭在高温作用及受化学作用之后的焦炭强度，为了能够评价焦炭在高温作用及受化学作用之后的焦炭强度，世界各国还发展了焦炭的世界各国还发展了焦炭的高温机械强度高温机械强度和和反应后强度反应后强度的测定方法的测定方法各种研究方法的试验结果共同得到如下的结论：各种研究方法的试验结果共同得到如下的结论：Œ焦炭在高温下的强度比常温下要低；焦炭在高温下的强度比常温下要低；在室温下测得的焦炭强度不能代表高温下的强度；在室温下测得的焦炭强度不能代表高温下的强度；Ž当试验温度高于焦炭的制造温度时，则焦炭的高温强度下降；当试验温度高于焦炭的制造温度时，则焦炭的高温强度下降；x炼焦时间延长可改善焦炭的高温强度；炼焦时间延长可改善焦炭的高温强度；二、焦炭的强度二、焦炭的强度3131二、焦炭的强度二、焦炭的强度F显微强度：显微强度：反映焦质中气孔壁的强度；反映焦质中气孔壁的强度；F抗拉强度：抗拉强度：研究焦炭热破坏机理一种手段。

研究焦炭热破坏机理一种手段我国冶金焦炭分级指标我国冶金焦炭分级指标块度种类大块焦（>40mm）大中块焦（>25mm）中块焦（25～40mm）全水分，%4.0±1.05.0±2.0≤12.0焦末含量，%≤4.0≤5.0≤12.0≤1.83232第四节第四节 焦炭的化学反应性能焦炭的化学反应性能一、焦炭化学反应性与测定方法一、焦炭化学反应性与测定方法二、二、 焦炭反应后强度焦炭反应后强度3333一、焦炭化学反应性与测定方法一、焦炭化学反应性与测定方法F焦炭的化学反应性焦炭的化学反应性Ü定义：焦炭与定义：焦炭与CO2或水蒸气反应的反应速率；或水蒸气反应的反应速率；Ü表示方法：表示方法：①①反应后气体中反应后气体中CO和和CO2的百分浓度来表示；的百分浓度来表示；②②反应一定时间之后所消耗的焦炭量占参加反应的焦炭反应一定时间之后所消耗的焦炭量占参加反应的焦炭量的百分率来表示量的百分率来表示Ü块焦反应率块焦反应率：即将一定量的焦炭试样在规定的条件下与：即将一定量的焦炭试样在规定的条件下与纯纯CO2气体反应一定时间，然后充氮气冷却、称重，这气体反应一定时间，然后充氮气冷却、称重，这样反应前后焦炭试样质量差与焦炭试样重量之比的百分样反应前后焦炭试样质量差与焦炭试样重量之比的百分率即得到率即得到块焦反应率块焦反应率CRI。

3434一、焦炭化学反应性与测定方法一、焦炭化学反应性与测定方法 式中 G0—参加反应的焦炭试样重量，kg； G1—反应后残存焦炭重量，kg 也可用化学反应后，载气中也可用化学反应后，载气中CO浓度和浓度和(CO+CO2)浓度之比的浓度之比的百分率表示块焦反应率，即百分率表示块焦反应率，即 式中 CO、CO2 — 反应后气体中CO、CO2气体浓度，％3535二、二、 焦炭反应后强度焦炭反应后强度F焦炭与焦炭与CO2反应后的转鼓强度反应后的转鼓强度 具体方法：将与具体方法：将与CO2反应后的焦炭先用氮气冷却，然后全反应后的焦炭先用氮气冷却，然后全部装入部装入ⅠⅠ型转鼓内进行转鼓试验，试验后粒度大于某规定值的型转鼓内进行转鼓试验，试验后粒度大于某规定值的焦炭重量焦炭重量G2占装入鼓反应后焦炭重量占装入鼓反应后焦炭重量G1的百分率即为的百分率即为焦炭的反焦炭的反应后强度应后强度CSR 式中 G1 — 装入转鼓的焦炭质量 G2 — 试验后粒度大于某规定值的焦炭质量3636 块焦反应率和反应后强度试验有多种形式，我国鞍山热能块焦反应率和反应后强度试验有多种形式，我国鞍山热能研究所所推荐的小型装置如下图。

研究所所推荐的小型装置如下图 测定焦炭反应后强度实验的小型装置测定焦炭反应后强度实验的小型装置反应器反应器转鼓转鼓二、二、 焦炭反应后强度焦炭反应后强度3737第五节第五节 高炉用焦炭的作用高炉用焦炭的作用一、高炉冶炼原理与焦炭的作用一、高炉冶炼原理与焦炭的作用二、高炉内焦炭降解机理二、高炉内焦炭降解机理3838高炉炉型及各部位温度与煤气组成高炉炉型及各部位温度与煤气组成a a—炉型；炉型；b b—高炉内温度沿高炉的变化；高炉内温度沿高炉的变化； c c—煤气中煤气中COCO沿高度的变化；沿高度的变化；ⅠⅠ—800℃800℃以下区域；以下区域； ⅡⅡ—800800～～1100℃1100℃区域；区域；ⅢⅢ—1100℃1100℃以上区域；以上区域；H Hu u——有效高度；有效高度；一、高炉冶炼原理与焦炭的作用一、高炉冶炼原理与焦炭的作用3939一、高炉冶炼原理与焦炭的作用一、高炉冶炼原理与焦炭的作用4040 在炉腹下部的高温区内，铁矿石和熔剂都将熔化、在炉腹下部的高温区内，铁矿石和熔剂都将熔化、熔融，只有焦炭还以固态存在，焦炭的存在为炉内下熔融，只有焦炭还以固态存在，焦炭的存在为炉内下部维持良好的透气性，因此在高炉内焦炭还起到高温部维持良好的透气性，因此在高炉内焦炭还起到高温填料的作用，也即通常所指的填料的作用，也即通常所指的骨架作用骨架作用。

归结起来，焦炭在高炉内有三方面的作用：归结起来，焦炭在高炉内有三方面的作用：Œ高温热源作用；高温热源作用；提供还原剂的作用；提供还原剂的作用；Ž疏松骨架作用疏松骨架作用 一、高炉冶炼原理与焦炭的作用一、高炉冶炼原理与焦炭的作用4141 高炉内整个料柱的透气性是高炉操作的重要条件，高炉内整个料柱的透气性是高炉操作的重要条件，在高炉炉料中，焦炭约占高炉有效容积在高炉炉料中，焦炭约占高炉有效容积50％左右％左右，因，因此焦炭在炉内的块度、强度以及焦块在高炉下部的停此焦炭在炉内的块度、强度以及焦块在高炉下部的停留时间，对高炉的透气性有直接的影响留时间，对高炉的透气性有直接的影响 随着高炉冶炼技术的不断提高，高炉向大型化方随着高炉冶炼技术的不断提高，高炉向大型化方向发展，以及高炉采用向发展，以及高炉采用喷吹技术喷吹技术，使得焦炭在高炉内，使得焦炭在高炉内用量逐渐减少，但所起的用量逐渐减少，但所起的骨架作用骨架作用却愈显得重要却愈显得重要一、高炉冶炼原理与焦炭的作用一、高炉冶炼原理与焦炭的作用4242 评价高炉生产操作技术水平的主要技术经济指标：评价高炉生产操作技术水平的主要技术经济指标：焦比焦比C、、冶炼强度冶炼强度I和和高炉有效容积利用系数高炉有效容积利用系数U。

C=Gc/P I=Gc/Vu U=P/Vu式中式中 C—焦比，焦比， t（焦）（焦）/t（铁）；（铁）； I—冶炼强度，冶炼强度， t（焦）（焦）/m3·昼夜；昼夜； U—高炉有效容积利用系数，高炉有效容积利用系数， t（铁）（铁） /m3·昼夜；昼夜； P—高炉产量，高炉产量， t（铁）（铁）/昼昼 Vu —高炉有效容积高炉有效容积, m3一、高炉冶炼原理与焦炭的作用一、高炉冶炼原理与焦炭的作用P =Vu·I/C43431.焦炭的降解机理焦炭的降解机理 2. 焦炭在高炉内的还原作用方程式：焦炭在高炉内的还原作用方程式：3. CO2 + C → 2CO （碳素溶解反应）（碳素溶解反应）4. FexOy + CO → Fe + CO25. 当温度高于当温度高于1100℃℃，铁氧化物的还原反应方程式：，铁氧化物的还原反应方程式：6. CO2 + C → 2CO －－9470kJ7. FeO + CO → Fe + CO2 + 777kJ8. FeO + C → Fe + CO －－8693kJ （固态碳参加的直接还（固态碳参加的直接还原）原）9. 直接还原度：直接还原度：由由FeO直接还原的铁占高炉内还原的总铁直接还原的铁占高炉内还原的总铁量。

量10. 二、高炉内焦炭降解机理二、高炉内焦炭降解机理44442.高炉内碱循环及其对焦炭反应性的影响高炉内碱循环及其对焦炭反应性的影响 碱金属的生成反应：碱金属的生成反应： MSiO3 + C → M + SiO2 + CO 3.焦炭的灰分和硫分对焦炭降解的影响焦炭的灰分和硫分对焦炭降解的影响 CaO + SiO2 → CaSiO3 K2O + SiO2 → K2SiO3 炉渣碱度高时，炉渣碱度高时， CaO相对过剩，相对过剩，SiO2处于较完处于较完全的束缚状态，使得全的束缚状态，使得SiO2和和K2O反应的几率下降反应的几率下降二、高炉内焦炭降解机理二、高炉内焦炭降解机理4545第六节第六节 非高炉用焦炭非高炉用焦炭一、铸造焦一、铸造焦二、气化焦二、气化焦三、电石焦三、电石焦4646一、铸造焦一、铸造焦F铸造焦用途铸造焦用途 铸造焦用于铸造焦用于冲天炉冲天炉(也称化铁炉也称化铁炉)作燃料，提供热量，并作燃料，提供热量，并尽可能提高铁水温度，还起支撑料柱保证良好透气性和供碳尽可能提高铁水温度，还起支撑料柱保证良好透气性和供碳等作用。

等作用F铸造焦质量要求铸造焦质量要求气孔率小，反应性低，块度大，气孔率小，反应性低，块度大，>80mm最佳，强度高最佳，强度高 为了降低铸造焦的气孔率和反应性，增大块度，炼焦煤为了降低铸造焦的气孔率和反应性，增大块度，炼焦煤料中常添加无烟煤或焦粉，有时还添加石油沥青焦，以降低料中常添加无烟煤或焦粉，有时还添加石油沥青焦，以降低铸造焦的灰分和硫分铸造焦的灰分和硫分4747我国铸造焦炭的质量标准我国铸造焦炭的质量标准GB8729-88一、铸造焦一、铸造焦4848二、气化焦二、气化焦F气化焦用途：气化焦用途：用于煤气发生炉或水煤气生产；用于煤气发生炉或水煤气生产；F气化焦要求：气化焦要求：具有良好的反应性，灰熔点具有良好的反应性，灰熔点ST在在1250℃℃以上4949三、电石焦三、电石焦 电石生产过程是在电弧炉中将生石灰熔融，并电石生产过程是在电弧炉中将生石灰熔融，并与碳素原料发生如下反应：与碳素原料发生如下反应： CaO + 3C CaC2 + CO －－46.52 kJ1880～～2200℃℃F电石焦要求：电石焦要求：含碳量高、灰分低、挥发分低、反含碳量高、灰分低、挥发分低、反应性高、电阻率大，尽量除去粉末和降低水分，应性高、电阻率大，尽量除去粉末和降低水分，粒度粒度3 3 ～～20mm20mm。

5050第七节第七节 焦炭的显微结构焦炭的显微结构一、焦炭的光学显微组分一、焦炭的光学显微组分二、焦炭内焦体的气孔结构二、焦炭内焦体的气孔结构 焦炭的显微结构是指焦炭体内的气孔结焦炭的显微结构是指焦炭体内的气孔结构和焦质的显微结构构和焦质的显微结构5151一、焦炭的光学显微组分一、焦炭的光学显微组分v 焦炭的光学显微组分研究方法焦炭的光学显微组分研究方法 将焦炭试样粉碎到粒度小于将焦炭试样粉碎到粒度小于600μm，然后用环氧树脂或，然后用环氧树脂或其他黏结剂制成直径约其他黏结剂制成直径约15mm、厚度约、厚度约5mm的团块，经磨平、的团块，经磨平、抛光后制成光片，用油浸物镜的反光偏光显微镜观察抛光后制成光片，用油浸物镜的反光偏光显微镜观察 显微组分分为：显微组分分为：各向同性组分、惰性组分和各向异性组各向同性组分、惰性组分和各向异性组分三大类分三大类 各向同性组分分为：各向同性组分分为：镶嵌型（粒状）和流动型（片状），镶嵌型（粒状）和流动型（片状），根据镶嵌颗粒大小和流动型的形态，还可以再细划分根据镶嵌颗粒大小和流动型的形态，还可以再细划分。

5252v 各种光学显微组分的反应性能各种光学显微组分的反应性能 测定方法：测定方法：取一种含有各种显微组分的焦炭，先按取一种含有各种显微组分的焦炭，先按规定的方法测定各显微组分的含量，然后将焦炭在一定规定的方法测定各显微组分的含量，然后将焦炭在一定条件下与条件下与CO2反应到某一程度，再测定其反应后焦炭中反应到某一程度，再测定其反应后焦炭中各显微组分的百分含量各显微组分的百分含量 各显微组分的反应率大小：各显微组分的反应率大小：各向同性各向同性>惰性组分惰性组分>微微粒镶嵌型粒镶嵌型>粗粒镶嵌体粗粒镶嵌体>流动型各向异性程度愈高，显流动型各向异性程度愈高，显微组分的反应率愈低微组分的反应率愈低 一、焦炭的光学显微组分一、焦炭的光学显微组分5353v 影响焦炭显微组分含量的因素影响焦炭显微组分含量的因素 焦炭中各显微组分的含量组成主要取决于炼焦用煤的性质，并焦炭中各显微组分的含量组成主要取决于炼焦用煤的性质，并与备煤炼焦的工艺条件也有一定关系与备煤炼焦的工艺条件也有一定关系1）低流动度高挥发分煤，焦炭主要显微组分是各向同性组分；）低流动度高挥发分煤，焦炭主要显微组分是各向同性组分；（（2）高流动度高挥发分煤，焦炭主要含镶嵌组分；）高流动度高挥发分煤，焦炭主要含镶嵌组分；（（3）中等流动度中等挥发分的煤，焦炭以镶嵌组分和纤维组分为）中等流动度中等挥发分的煤，焦炭以镶嵌组分和纤维组分为主；主；（（4）低中流动度低中挥发分煤，焦炭主要含流动型组分和粗粒镶）低中流动度低中挥发分煤，焦炭主要含流动型组分和粗粒镶嵌组分；嵌组分；（（5）低流动度低挥发分煤，焦炭主要为流动型组分。

低流动度低挥发分煤，焦炭主要为流动型组分一、焦炭的光学显微组分一、焦炭的光学显微组分5454二、焦炭内焦体的气孔结构二、焦炭内焦体的气孔结构v 影响焦体气孔结构的因素影响焦体气孔结构的因素 （（1）炼焦煤料的煤化程度）炼焦煤料的煤化程度 （（2）炼焦煤料的惰性组分含量）炼焦煤料的惰性组分含量 （（3）煤料的预处理工艺）煤料的预处理工艺 （（4）炼焦条件）炼焦条件 焦炭的高温反应性包括块焦反应率和反应后强焦炭的高温反应性包括块焦反应率和反应后强度焦炭的块焦反应率主要取决于焦质的显微组分焦炭的块焦反应率主要取决于焦质的显微组分5555第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状 20082008年世界焦炭产量分布年世界焦炭产量分布5656ü世界第一生产第一生产大国：2009年3.53亿吨，占世界60％左右；ü世界第一消费第一消费大国：2009年3.526亿吨，粗钢6亿吨，焦钢比0.53ü世界第一出口第一出口大国：除了2009年，都在1200万吨以上，占世界贸易量的45.5％ü国内贸易量，2009年独立焦化厂产量2.2亿吨，商品化率62％。

第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状5757 1975-20091975-2009年中国焦炭产量及增长率年中国焦炭产量及增长率 第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状5858第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状5959我国焦炭地区生产格局分布我国焦炭地区生产格局分布第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状6060q2007年，统计在册炼焦企业997家，分布在29个省市，华北、华东和东北地区为主，占比超过70%；q炼焦企业分独立炼焦和钢厂联合焦化企业（产能6/4）第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状6161排名排名地区地区产量产量/ /万吨万吨占比占比1 1山西山西8235.948235.9425.5%25.5%2 2河北河北3923.53923.512.1%12.1%3 3山东山东2885.572885.578.9%8.9%4 4河南河南2041.672041.676.3%6.3%5 5辽宁辽宁1738.121738.125.4%5.4%6 6内蒙内蒙1324.441324.444.1%4.1%7 7陕西陕西1231.111231.113.8%3.8%8 8云南云南1217.981217.983.8%3.8%9 9江苏江苏1076.521076.523.3%3.3%1010四川四川1010.051010.053.1%3.1%全国全国3235932359100%100%20082008年我国焦炭产量地区分布年我国焦炭产量地区分布第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状626220092009年焦炭消费量前年焦炭消费量前1010的省份焦炭消费情况的省份焦炭消费情况第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状6363 我国焦炭消费情况及增长率第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状6464 钢铁产量、焦炭消耗量及比例钢铁产量、焦炭消耗量及比例第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状65651986-20091986-2009年中国焦炭出口量波动图年中国焦炭出口量波动图 第八节第八节 我国焦炭生产的基本现状我国焦炭生产的基本现状6666。