第一章 焦炭的性质和用途
第1章- 焦炭的一般性质
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。
焦炭期货基础知识说明书
焦炭期货基础知识说明书第一部分:品种概况一、焦炭的定义煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。
一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成，俗称煤炭。
煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。
现在虽然煤炭的重要位置已被石油所代替，但在今后相当长的一段时间内，由于石油的日渐枯竭，必然走向衰败，而煤炭因为储量巨大，加之科学技术的飞速发展，煤炭汽化等新技术日趋成熟，并得到广泛应用，煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一。
根据煤的煤化度，将我国所有的煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。
根据其主要用途又分为动力煤和炼焦煤。
而焦炭正是把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、收缩等阶段最终制得而成，这一过程叫做高温炼焦或称高温干馏。
由高温炼焦得到的焦炭主要用于高炉冶炼、铸造和气化。
二、焦炭的用途及种类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。
依据不同的功能主要分为冶金焦和铸造焦两类，还包括高炉焦、钛合金焦、气化焦、电石用焦、型焦几种类型。
1.冶金焦高炉焦、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。
为使高炉操作达到较好的技术经济指标，冶金焦必须具有适当的化学性质和物理性质，包括冶炼过程中的热态性质。
2.铸造焦专用于化铁炉熔铁的焦炭。
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，铸造焦依据铸造、化工、电石和铁合金对质量要求的不同，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。
三、焦炭的质量指标及评价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）。
焦炭的作用
焦炭的作用焦炭是由煤炭经过高温热解得到的一种固体燃料，是工业生产中的重要能源和原料之一。
它具有高热值、固定碳含量高、挥发分低、燃烧稳定等优点，广泛应用于钢铁、化工、冶金等行业。
首先，焦炭在钢铁生产中有着重要的作用。
焦炭作为高热值的固体燃料，被广泛应用于高炉冶炼。
焦炭可以提供高温和热量，以加热矿石和还原剂，使铁矿石还原成铁水并去除杂质，从而得到高质量的铁合金。
焦炭的燃烧温度高、燃烧稳定，可以提供足够的热量，保证高炉正常运行。
因此，焦炭是钢铁行业中不可或缺的能源和原料。
其次，焦炭在化工工业中也具有重要的作用。
化工工业中常用焦炭作为还原剂和催化剂，用于生产合成氨、氢气、甲醇等化工产品。
焦炭还可以作为各类催化剂的载体，通过活化和扩散，提高催化剂的活性和稳定性。
此外，焦炭还可用于生产石油焦、碳纤维等高附加值的化工产品。
再次，焦炭在冶金行业中也发挥着重要作用。
焦炭可用于冶炼铝、锰等有色金属，通过还原反应使金属氧化物还原为金属。
焦炭还可作为冶金炉的保护层，可以包裹在金属表面，减少氧化反应，提高冶金效率。
此外，焦炭还可用于冶炼钨、钼等高温合金的原料，用于制造高温工具和材料。
此外，焦炭还被广泛用作发电行业的燃料，尤其是在不开发可再生能源或其他能源缺乏的地区。
焦炭的高热值和燃烧稳定性使其成为发电行业的重要燃料之一。
然而，随着清洁能源的发展和环境意识的增强，焦炭的使用在一定程度上受到了限制。
综上所述，焦炭作为一种重要的能源和原料，在钢铁、化工、冶金等行业中发挥着重要的作用。
它可以提供高温和热量，使得铁矿石还原成铁水并去除杂质，从而得到高质量的铁合金。
焦炭还可用于化工工业、冶金行业，以及发电行业的燃料。
然而，随着环境保护要求的提高，焦炭的使用将面临一定的挑战，需要在减少对环境的影响和开发可再生能源方面加大研发力度。
第一章 焦炭的性质和用途
二、焦炭的元素分析组成
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。 碳和氢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，氢含量的高低也可以表征焦炭的 成熟度，且可靠性更高。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。
第一章 焦炭的性质与用途
第一节 焦炭的外观与孔结构
第二节 焦炭的化学组成
第三节 焦炭的物理机械性质
第四节 焦炭的化学反应性能 第五节 高炉用焦炭的作用 第六节 非高炉用焦炭 第七节 我国焦炭生产的基本现状
第一节 焦炭的外观与孔结构
• 焦炭：是由粘结性煤在隔绝空气的条件下干馏所得到的多 孔性固体块状物，用肉眼可以观察到 焦炭表面的裂纹和孔隙结构。 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。
（1-6）
在现行的国标GB/T1994-94《冶金焦炭》标准中，用M25 代替M40评定焦炭的抗碎强度。
表1-1
焦炭常温转鼓实验方法
转鼓条件 焦炭试样 重量 (kg) 粒度 (mm) 筛分条件 筛孔 (mm) 40，10 (20) 20,10 (40) 3,17 15，50 强度指标 耐磨强度 级别(mm) 指标 <10 M10 <10 I10 >3 >15 DI15 DI15 >6.4 方孔 25， 6.4 T6 硬度指标
3、挥发分Vdaf和固定碳FCd
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)％ (1-2) 我国目前焦化企业的冶金焦质量大至分为：水分Mad 大多数厂控制在6％以下；灰分Ad在11％～15％之间，小 企业的控制值偏高；挥发分Vdaf控制在0.9％～1.6％之 间，多数企业控制在1.3％以下。
焦炭的性能、用途和配煤
37 该区域称滴落带。
二、焦炭的用途
2.焦炭的作用 ①焦炭燃烧产生的热能是高炉冶炼过程的 主要热源； ②燃烧反应生成的CO作为高炉冶炼过程的 主要还原剂。 ③焦炭位于风口区以上地区，始终处于固体状
16
一、焦炭的性能
图1-2 -1 焦炭挥发分与原料煤挥发分的关系 图1-2-2 焦炭挥发分与炼焦温度的关系
17
一、焦炭的性能
固定碳是煤干馏后残留的固态可燃性物质，由计 算得：
固定碳 = 100－水分－灰分－挥发分，% 焦炭挥发分的测定方法见国标2002—80。
2．元素分析 焦炭元素分析是指焦炭按碳、氢、氧、氮、硫和
装入转鼓的反应后焦炭重量（g1）的百分率，称
为反应后强度（CSR）。
CSR
g2
100%
g1
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图1-2-3 26 所示。
一、焦炭的性能
在1500℃温度下用纯CO2与直径20mm焦块反应，反应 时间为12min，试样重200g，反应后失重百分数作为块焦 反应率指标。
100 50
≻25/M25
≻60
圆 形
25 10
， ≺10/M10
或
≻40∕M40
一、焦炭的性能
3.真密度、假密度、堆积密度
真密度：单位容积焦炭的质量。 （一般焦炭真密度为1.8～1.95g/cm3 ）；
假密度（视密度）：单位容积焦块的质量。 （一般焦炭视密度为0.8～1.08g/cm3） ；
堆积密度：单位容积焦炭堆积体的质量一般焦炭。 （一般焦炭堆密度为400～500kg/m3 ）。
第1章 焦炭及其性质
焦炭灰分 /% 精煤灰分 /%
≼12. 0
焦炭及其性质
焦炭挥发分也是焦化厂污染控制的指标之一，挥发分
升高，推焦时粉尘放散量显著增加，烟气量及烟气中的多
环芳烃含量也增加。 固定碳：是煤干馏后残留的固态可燃性物质，由计算 得： 固定碳含量 = 100－水分－灰分－挥发分，% 焦炭挥发分的测定方法见国标2002—80。 2．元素分析 焦炭元素分析是指焦炭按碳、氢、氧、氮、硫和磷等
用试样应有代表性，一次试验要用25块试样，取统计平 均值。
焦炭及其性质
２分率。
气孔率计算：利用焦炭的真密度和视密度的测定值计算。
视密度 气 孔 率 1 100% 真密度
（1-1）
一般真密度为1.8～1.95g/cm3,视密度为0.08～1.08g/cm3,气孔率为35%～55%,
焦炭及其性质
例：圆孔直径为60mm时,对应的方孔筛 L = 60/1.135
= 52.86mm,通过焦炭的筛分组成计算焦炭的平均粒度及粒 度的均匀性， （1）平均粒度 根据筛分组成及筛孔的平均直径可由
ai
下式来计算焦炭的平均粒度：
—— 各粒级质量分率； —— 各粒级平均粒度,
ds
ai di
1
元素组成确定其化学成分时，称为元素分析。
焦炭及其性质
（1）碳和氢 碳是构成焦炭气孔壁的主要成分，氢则包含在焦炭的 挥发分中. 测定：将焦炭试样在氧气中燃烧，生成的H2O和CO2 分 别用吸收剂吸收,由吸收剂的用量确定焦样中的碳和氢。 其成分为碳：92%～96%，氢：1%～1.5%。 结焦过程中，不同煤化度的煤中C、H、N元素含量随 干馏温度升高而变化的规律如图1-4。
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）。
焦炭基础知识
焦炭基础知识.doc、焦炭基础知识系列之一焦炭基础知识编一、焦炭定义炼焦煤料在隔绝空气的条件下，加热到9501050℃，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％。
焦炭焦煤
一、焦炭品种概述（一）焦炭定义英文名称：Coke。
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。
铸造焦是化铁炉熔铁的主要燃料,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。
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。
焦炭期货交割标的物是冶金焦。
（二）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。
炼铁高炉采用焦炭代替木炭，为现代高炉的大型化奠定了基础，是冶金史上的一个重大里程碑。
为使高炉操作达到较好的技术经济指标，冶炼用焦炭（冶金焦）必须具有适当的化学性质和物理性质，包括冶炼过程中的热态性质。
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。
（三）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。
（四）焦炭的质量标准1. 焦炭中的灰分：灰分是指焦炭试样在850±10℃温度下灰化至恒重，其残留物的质量占焦样的质量分数，其数值是在干燥炉烘干的基态下测得，用字母Ad表示。
2. 焦炭中的硫分：焦炭中的硫有无机硫、硫酸盐硫和有机硫三种形态，这些硫分的总和称为全硫，工业上通常在烘干基态测定全硫，用字母表示为St,d。
3. 焦炭的抗抗碎强度M40和耐磨强度M10：焦炭转鼓强度通常用抗碎强度M40和耐磨强度M10两个指标来表示，前者是指焦炭能抵抗外来冲击力而不沿结构的裂纹和缺陷处破裂的能力，后者是指焦炭能抵抗外来摩擦力而不产生表面碎屑和粉末的能力。
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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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
孔增大，接着是气孔膨胀和固体熔融；
固体熔融后，气孔增大到最大尺寸； 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。
11
三、气孔平均直径与孔径分布
图1-1 焦炭孔结构与炼焦温度的关系
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CO浓度和(CO+CO2)浓度之比 的百分率表示块焦反应率，即
CRI CO 100% CO CO2
式中 CO、CO2 — 反应后气体中CO、CO2气体浓度，％。
35
二、 焦炭反应后强度
焦炭与CO2反应后的转鼓强度
16
一、焦炭的工业分析
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
17
一、焦炭的工业分析
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)％
我国目前焦化企业的冶金焦质量要求
Mt ：大多数厂控制在6%以下； Ad ：大多数厂控制在11%～15%； Vdaf ：大多数厂控制在1.3%以下。
赵云鹏
zhaoyp@
中国矿业大学化工学院
课程内容
第一章 焦炭的性质与用途
第二章 配煤炼焦的原理与配煤工艺
第三章 炼焦炉及生产过程
第四章 非常规炼焦技术与工艺
第五章 炼焦化学产品的回收与煤气净化
第六章 煤气的冷却和输送以及焦油氨水的分离
第七章 煤气中氨的回收
第八章 煤气中粗苯的回收
27
二、焦炭的强度
转鼓试验方法
我国采用米贡(Micum)转鼓试验方法测定焦炭的强度， 该方法采用的转鼓是由钢板制成的无穿心轴的密封圆筒。
25r/min 100转
米贡(Micum)转鼓结构示意图
28
二、焦炭的强度
转鼓试验后，将出鼓焦炭分别用40mm和10mm的圆孔筛 筛分，对筛分得到的大于40mm、40～10mm、小于10mm三 部分分别称重，并计算强度指标。
3
第一节 焦炭的外观与孔结构
焦炭
隔绝空气
粘结性煤 高温干馏
多孔性固体块状物
特点：具有裂纹和气孔结构
裂纹
4
第一节 焦炭的外观与孔结构
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 裂纹和气孔结构影响 焦炭其它性质
5
第一节 焦炭的外观与孔结构 一、焦炭裂纹 二、焦炭气孔率 三、气孔平均直径与孔径分布 四、焦炭的多孔性与煤质关系
p
式中 r —— 外加压力p时，汞能压入的气孔的最小直径，m； p —— 外加压力，Pa； σ —— 汞的表面张力，J／m2； θ —— 汞与焦炭的接触角。
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 步计算出气孔平均直径。
10
三、气孔平均直径与孔径分布
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； 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； 炼焦时间延长可改善焦炭的高温强度； 焦炭的冷强度愈高，由温度而引起的高温强度的降低愈小。
31
二、焦炭的强度
显微强度：反映焦质中气孔壁的强度；
抗拉强度：研究焦炭热破坏机理一种手段。
22
二、焦炭的元素分析
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。 一般要求生铁含磷低于0.01～0.015％。 煤中的磷几乎全部残留在焦炭中，通常焦炭含磷约0.02％。
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%。
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第三节 焦炭的物理机械性质 一、焦炭的筛分组成与平均粒度 二、焦炭的强度
≤0.60 0.61～0.80 0.81～1.00
≤≤1.18.9
大中块焦（>25mm） 中块焦（25～40mm）
5.0±2.0
≤12.0
≤5.0
≤12.0
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第四节 焦炭的化学反应性能
一、焦炭化学反应性与测定方法 二、 焦炭反应后强度
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一、焦炭化学反应性与测定方法
焦炭的化学反应性
定义：焦炭与CO2或水蒸气反应的反应速率； 表示方法：①反应后气体中CO和CO2的百分浓度来表示；
焦条件有关，一般气煤炼制的焦炭块度小， 而焦煤和瘦煤炼制的焦炭块度大。
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二、焦炭的强度
强度是冶金焦和铸造焦物理机械性能的重要的指标。 评价焦炭强度的方法：转鼓实验 焦炭的冷强度
对于铸造焦质量的评价，美国认为采用坠落试验 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 不一致时，以转鼓指标为准。
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一、焦炭的筛分组成与平均粒度
焦炭粒度用筛分试验获得的筛分组成及计算的平 均粒度进行表征；
我国现行冶金焦质量标准规定：粒度＜25mm焦炭 占总量的百分数为焦末含量，块度＞40mm称为大 块焦，25～40mm为中块焦，＞25mm为大中块 焦。
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一、焦炭的筛分组成与平均粒度
高炉焦的适宜粒度范围在25～80mm之间； 铸造用焦质量，则要求＞80mm级为佳。 焦炭的筛分组成主要与炼焦配煤的性质和炼
分数。
计算方法
利用焦炭的真密度和视密度；
气孔率
1
视密度 真密度
100%
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
用四氯化碳吸附法测定。
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三、 气孔平均直径与孔径分布
大孔：直径大于100μm的气孔；
中孔：直径为20～100μm的气孔；
微孔：直径小于20μm 的气孔。
各种煤的C、H、N含量随干馏温度升高而变化的规律
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二、焦炭的元素分析
硫
焦炭中硫含量的高低是决定焦炭质量的另一个重要指标；
焦炭中的硫的存在形式也是多样的，工业上一般只测定焦 炭的全硫St。
焦炭中的硫分与煤的硫分有如下关系：
S焦
S K
S煤
式中 S焦、S硫 —— 分别为焦炭硫分和煤的硫分，％； K —— 炼焦煤的成焦率，％；
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二、焦炭的元素分析
焦炭中元素
C、H、O、N、S、P等；
氢
氢元素的存在主要是焦炭中残余挥发分造成的，氢含 量的高低也可以表征焦炭的成熟度，且可靠性更高。
碳
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。
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二、焦炭的元素分析
氮
焦炭中的氮是焦炭燃烧时生成NOx的来源，结焦过程中 氮含量变化不大，仅在干馏温度达800oC以上时才稍有降低。
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，则采用压汞法进行测定，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， 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。
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三、 气孔平均直径与孔径分布
r 2 cos
转鼓条件
实验
国别
直径/长度 转速
方法
(mm)
(r/min)
德国 Micum 1000/1000
25
钢研所
法国
1000/1000
25
(Irsid)
英国 BS
762/457
18
日本 JIS 1500/1500
15
美国 ASTM
914/457
24
转数
100
500 1000 30， 150
1400
焦炭试样
重量 (kg)
第九章 煤气脱硫
第十章 粗苯的精制
第十一章 煤焦油的加工
第十二章 焦炉煤气制甲醇
2
第一章 焦炭的性质与用途
第一节 焦炭的外观与孔结构 第二节 焦炭的化学组成 第三节 焦炭的物理机械性质 第四节 焦炭的化学反应性能 第五节 高炉用焦炭的作用 第六节 非高炉用焦炭 第七节 焦炭的显微结构 第八节 我国焦炭生产的基本现状
具体方法：将与CO2反应后的焦炭先用氮气冷却，然后全 部装入Ⅰ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G2占装入鼓反应后焦炭重量G1的百分率即为焦炭的反 应后强度CSR。
CSR G2 100% G1
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 36
ΔS —— 煤料中硫分转入焦炭中的百分数，％。
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二、焦炭的元素分析
ΔS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：
ΔS = 137 – 0.054t
式中 t —— 炼焦的最终温度，℃。
我国目前焦化企业硫分St一般控制在0.4％～0.6 ％，多数大企业控制在0.5％以下，少数煤质条件差 的企业硫分值高至0.8％以上。
②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。 块焦反应率：即将一定量的焦炭试样在规定的条件下与 纯CO2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 率即得到块焦反应率CRI。
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一、焦炭化学反应性与测定方法
CRI G0 G1 100% G0
6
一、焦炭裂纹
纵裂纹：裂纹面与焦炉炭化室炉场面垂直的裂纹。
横裂纹：裂纹面与焦炉炭化室炉场面平行的裂纹。
评价指标： 裂纹度 测量方法： 将方格(1×1cm)框架平放在焦块上，量