冶金生产中常用的固体燃料
材料工程基础-第1章金属材料的制备--冶金
II、作业温度比其他火法冶金过程低； III、分离效率高，综合利用好。在高品位矿石资源逐 渐枯竭的情况下，对储量很大的低品位、成分复杂难 选的贫矿来说，氯化冶金将发挥它的作用。
1.1 冶金工艺
㈡、火法冶金的主要方法 ②氯化冶金 尚有三个问题待解决： I、氯化剂的利用效率和氯化剂的再生返回利用是关 键性问题； II、继续解决氯化冶金设备的防腐蚀； III、环境保护
A 形状控制：电磁铸造、金属薄膜的电磁成行，电磁 塑性成型，悬浮熔炼等
B 驱动金属液体：电磁搅拌，电磁泵 C 抑制流动：磁力制动，抑制波动 D 悬浮：非金属夹杂物的电磁分离 E 热量生成：感应熔炼，电磁加热、电弧熔炼、等离
子熔炼等 F 组织控制：晶粒细（粗）化，非晶金属制备
1.1 冶金工艺
三、电冶金 ㈠电热熔炼 ②电磁熔炼
的化合物析出或造
渣。
◆ 物理法 基于在两相平衡时杂质和主金属在两相
间分
配比的不同。
◇ 利用粗金属凝固或熔化过程中，粗金属中的杂质和主金
属在液–固两相间分配比的不同——熔析精炼、区域精
炼（区域熔炼）。
◇ 利用杂质和主金属蒸气压的不同，因而粗金属蒸发过程
中，其易蒸发的组份将主要进入气相，与难蒸发组分分
离——蒸馏精炼、升华精炼。
1.1 冶金工艺
㈠、火法冶金的基本过程 ②冶炼
氧势图（Ellingham）的形成原理
为了直观地分析和考虑各种元素与氧的亲和能力，了解不同 元素之间的氧化和还原关系，比较各种氧化物的稳定顺序， 埃林汉曾将氧化物的标准生成吉布斯自由能数值折合成元素 与1mol氧气反应的标准吉布斯自由能变化即，将反应：
焦炭的原理
焦炭的原理焦炭是一种主要由煤炭制备的固体燃料，具有高热量、易燃、无烟、无融化和高炭含量等特点。
它是冶金工业中重要的原料，广泛应用于铁炉、钢炉和其他高温炉中。
焦炭的原理是由于煤炭在热解过程中发生了化学和物理变化。
煤炭可呈现出固体、液体和气体三个相态，而焦炭是在热解过程中煤炭由固态转化为液态和气态，不断减少其挥发分。
市场上的焦炭主要由高炉焦、燃料焦和电石焦等组成。
这些煤炭通过高温热解，使其碳含量逐渐增加，挥发分含量减少。
常见的生产焦炭的工艺包括焦炉炼焦、干馏和碳化等。
焦炉炼焦是目前最常用的焦炭生产工艺。
焦炉炼焦的过程分为预处理、热解和深度热解三个阶段。
在预处理阶段，煤炭首先经过破碎、筛分和混配等处理，以提高煤炭的可进料性和一致性。
然后将预处理后的煤炭装入焦炉，开始炼焦过程。
在热解阶段，煤炭在焦炉内受到高温的热解作用，发生化学和物理变化。
煤炭中的挥发分逐渐析出，在炼焦过程中形成焦油，同时释放出大量的煤气和烟道气。
而在煤气和烟道气中，主要包含一氧化碳、二氧化碳、氢气和氮气等气体。
这些煤气可被回收利用，用作燃料或其他化工原料。
同时，煤炭中的灰分和硫分等杂质也会在高温下发生化学变化，形成固态物质。
在深度热解阶段，煤炭逐渐进入焦炉内部，经历更高的温度，进一步析出挥发分，放大焦炭的碳含量。
同时，煤炭也会遭受热煤气的作用，使其产生熔融流态和孔隙结构，形成具有一定强度和孔隙率的焦炭。
焦炭具有许多优点，使其成为冶金工业中必不可少的原料。
首先，焦炭的高炭含量为钢铁冶炼提供了丰富的碳源。
其次，焦炭的高热值使其能够提供充足的热能，保证冶炼过程的正常进行。
此外，焦炭无烟无融化，减少了冶炼过程中的环境污染和能源浪费。
总的来说，焦炭的原理是通过高温热解过程中煤炭的化学和物理变化，使其挥发分减少，碳含量增加，形成高热值、无烟、无融化和高炭含量的焦炭。
焦炭的特性使其成为冶金工业中不可或缺的原料，广泛应用于铁炉、钢炉和其他高温炉中。
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。
八种生产电极糊用固体原材料的介绍
八种生产电极糊用固体原料的介绍1石油焦石油焦是石油加工产生的石油渣油、石油沥青经焦化后得到的固体炭质物料，主要元素为碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。
石油焦外观为黑色或暗灰色的蜂窝状结构，焦块内气孔多呈椭圆形。
石油焦属于易石墨化炭。
我国石油焦产量己达到550万吨以上，其中炭材料生产用石油焦主要包括大庆焦、抚顺焦、锦州焦、胜利焦、安庆焦、南京焦、镇江焦、荆门焦、锦西焦、葫芦岛焦和长岭焦等。
石油焦通常按以下4种方式进行分类：①按焦化方法划分，可分为延迟焦、釜式焦、流化焦和平炉焦。
目前国内外大量生产的是延迟焦，釜式焦仅有少量生产。
②按热处理温度划分，可分为生焦和煅后焦(锻烧焦)两种。
生焦是通过延迟焦化(500℃)制备的，含有大量的挥发分，机械强度低，煅后焦是生焦经锻烧(1350℃左右)而得。
国内大部分炼油厂只生产生焦，煅烧作业多在炭素厂进行。
③按焦炭含硫量高低划分，可分为高硫焦、中硫焦和低硫焦3种。
④按石油焦外观结构形态和性能划分，可分为海绵状焦、蜂窝状隼和针状焦3种。
海绵状焦外观类似海绵，杂质含量较多，内部含有许多小孔，孔隙间焦壁很薄，不适合作为炭材料生产用原料。
蜂窝状焦内部小孔分布比较均匀，有明显的蜂窝结构，具有较好的物理机械性能，此类石油焦可以作为普通功率石墨电极、预焙阳极和电碳制品生产用的原料。
针状焦外表有明显条纹，焦块内部的孔隙呈细长椭圆形定向排列，破碎后成细长颗粒，其可作为生产高功率和超高功率石墨电极的原料。
石油焦是各种石油渣油、石油沥青或重质油经焦化而得到的固体产物。
由于焦化的方式不同，石油焦可分为延迟焦和釜式焦。
目前，石油行业生产的是延迟焦，釜式焦已被淘汰。
延迟焦化是将原料油经深度热裂化转化为气体烃类、轻质和中质馏分油及焦炭的加工过程。
其原料一般是深度脱盐后的原油经减压蒸馏所得的渣油。
有时还在减压渣油中配有一定比例的热裂化渣油或页岩油。
石油焦的质量主要取决于渣油的性质，同时也受焦化条件的影响，我国几种主要减压渣油及其所产石油焦的质量参数如表2所示。
金属冶炼中的冶金燃料选择
根据冶炼工艺选择燃料
要点一
传统冶炼工艺
主要使用化石燃料，如煤、石油和天然பைடு நூலகம்，作为燃料和还 原剂。
要点二
现代绿色冶炼工艺
采用电弧炉、感应炉等设备，以电能为主要能源，减少对 化石燃料的依赖。
根据燃料供应情况选择燃料
资源丰富地区
可选择成本较低的化石燃料，如煤、石油和天然气。
采用先进的燃烧控制技术 ，提高燃料的燃烧效率， 减少热量损失。
余热回收
对冶金过程中的余热进行 回收利用，减少能源浪费 。
减少冶金燃料对环境影响的措施与建议
减排措施
采取有效措施降低冶金过程中的污染物排放，如 安装烟气处理装置。
低碳发展
推广低碳技术，减少冶金过程中的碳排放，促进 可持续发展。
循环经济
推动冶金行业的循环经济发展，实现资源的高效 利用和废弃物的减量化、资源化。
资源匮乏地区
需要寻求替代燃料，如生物质、氢能等可再生能源。
根据企业实际情况选择燃料
企业规模
大型企业可选择集中供热、供电的方式，降低能源成本；小型企业则需根据自身需求选 择合适的燃料。
技术水平
企业技术水平越高，越能充分利用燃料，提高能源利用效率。
05
冶金燃料的未来发展 与展望
新能源在冶金领域的应用前景
金属冶炼中的冶金燃料选择
汇报人：可编辑 2024-01-06
目录
• 金属冶炼概述 • 冶金燃料的种类与特性 • 冶金燃料的选用原则与考虑因素 • 冶金燃料的选择与实践 • 冶金燃料的未来发展与展望
01
金属冶炼概述
金属冶炼的定义与重要性
金属冶炼的定义
焦煤 用途
焦煤的用途简介焦煤是一种黑色固体燃料，主要用于冶金工业中的高温炼铁过程。
它是从煤炭经过高温加热、脱挥、软化和粘结等过程得到的。
焦煤具有高固定碳含量、低灰分和低挥发分等特点，能够提供高温下所需的大量热量和还原剂。
焦煤的生产焦煤主要通过两个步骤来生产：选矿和焦化。
选矿选矿是指通过物理和化学方法对原料进行处理，以提高焦炭品质。
原料中的杂质如泥土、岩石等会被去除，然后将原料进行粉碎和筛分，以获得适合焦化的颗粒大小。
还可以通过浮选等方法降低硫含量。
焦化焦化是将经过选矿处理的原料在高温下进行加热处理，使其软化、粘结并形成焦块。
典型的焦化过程包括预先加热、干馏和冷却三个阶段。
在预先加热阶段，原料被送入焦炉顶部，并逐渐下降。
当原料接触到高温的焦炉气体时，开始发生干馏反应。
干馏是指将原料中的挥发分和气体释放出来，形成焦炭。
在这个过程中，挥发分会通过管道收集和处理，用于生产其他化工产品。
在冷却阶段，焦炭从焦炉底部取出，并通过水冷和空冷进行冷却。
冷却后的焦炭可以直接用于铁制造过程。
焦煤在冶金工业中的应用焦煤在冶金工业中扮演着重要的角色，主要应用于高温炼铁过程中。
下面将详细介绍焦煤在不同阶段的应用。
高炉内还原剂高温下，焦炭能够与铁矿石中的氧化铁反应，并将其还原为金属铁。
这是因为焦炭含有大量固定碳，可以提供足够的还原剂来促使还原反应的进行。
焦炭还能提供高温下所需的热量，使反应能够达到所需的温度。
熔剂焦炭还可以作为熔剂，帮助将铁矿石和其他原料熔化。
在高温下，焦炭可以与铁矿石中的杂质反应，使其成为易于分离的渣滓。
这样可以提高冶金工艺的效率，并减少废料产生。
焦炭气体焦化过程中产生的焦炉气体是一种重要的副产品。
这些气体中含有可用于发电、加热和生产化学品等方面的有价值成分。
焦炉气体中的一氧化碳可以用作合成氨和甲醇的原料。
焦煤市场现状和未来发展市场现状目前，中国是全球最大的焦煤生产和消费国家。
中国的钢铁工业对焦煤有着巨大需求，因为钢铁是建筑、基础设施建设和制造业等行业的重要原材料。
焦炭分类及用途
焦炭是固体燃料的一种。
由煤在约1000℃的高温条件下经干馏而获得。
主要成分为固定碳，其次为灰分，所含挥发分和硫分均甚少。
呈银灰色，具金属光泽。
质硬而多孔。
焦炭产量约占焦化产品的75%左右。
焦炭主要用于炼铁，它在生铁生产成本中约占1/2～1/3。
高炉冶炼过程实际上是将铁矿石还原的过程，焦炭即充当了还原剂和热量来源。
焦炭又可用于肥料工业，利用焦炭与水蒸气、空气作用，制成半水煤气，然后再使氢与空气中的氮结合生成氨。
焦炭还是生产乙炔、氰氨基钙、二硫化碳和电极等反应剂，也是城市煤气工业的重要原料。
从中国焦炭产量分布情况看，中国炼焦企业地域分布不平衡，主要分布于华北、华东和东北地区。
焦炭的用途：1、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。
2、焦炭是固体燃料的一种。
由煤在约1000℃的高温条件下经干馏而获得。
主要成分为固定碳，其次为灰分，所含挥发分和硫分均甚少。
呈银灰色，具金属光泽。
质硬而多孔。
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。
冶金工程论文
浅谈金属冶炼的节能技术摘要：冶金的能源主要有气体燃料，液体燃料和固体燃料。
我国钢铁行业节能减排形势严峻，与发达国家之间存在着一定差距，由此带来的环境污染，引起国家领导人的高度重视，冶金的节能减排势在必行。
节能的途径和技术措施多种多样，可从冶金的各个过程入手。
关键词：节能减排冶金的能源节能途径节能的技术措施一.冶金的能源在冶金生产中使用的燃料品种很多，包括各种气体燃料（煤气）、液体燃料（重油、柴油、焦油）和固体燃料（煤、焦炭）等。
1.气体燃料冶金生产中的气体燃料主要是煤气。
在各种煤气中，应用最广泛的是高炉煤气和焦炉煤气。
冶金生产用煤气作燃料具有许多特点，例如，煤气与空气易混合，用较小的空气消耗系数，就可保证很好地燃烧；煤气可以预热，故可提高煤气的燃烧温度；燃烧过程容易控制，炉内温度、压力、气氛等都比较容易调节；输送方便，劳动强度小，燃烧时干净，有利于减轻体力劳动和改善生产环境，较易实现自动化；气体燃料中采用天然煤气、高炉煤气和焦炉煤气时，比较经济（因为前者是天然资源，后两者都是副产品）。
2.液体燃料在冶金炉上常用的液体燃料，主要是石油加工过程剩下的直馏重油（或俗称常渣油），炼焦过程也产出大量的煤焦油，因此，重油才有可能作为优质入造液体燃料，用于冶金生产。
液体燃料有如下的使用特点：可燃物多，灰分和水分少，发热量高；燃烧火焰的辐射能力强，燃烧温度高；燃烧操作方便，控制调节较容易。
3. 固体燃料冶金生产中常用的固体燃料主要有煤及经过加工后而得到的焦炭和粉煤。
煤虽然具有储量多、分布广、来源容易、使用简单等优点，但由于其灰分和水分含量较多、可燃物含量较少、发热量较低、控制和调节燃烧过程困难、劳动条件较差等许多缺点，所以在冶金生产中使用得越来越少。
而煤又是一种贵重的化工原料，在有条件的地方都要考虑煤的综合利用。
目前常用的固体燃料有煤、焦炭和粉煤。
二. 中国钢铁行业节能减排现状钢铁工业是高物流、高能耗、高污染的传统产业。
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冶金生产中常用的固体燃料
冶金常用固体燃料
固体燃料种类很多如木材、木炭、煤、焦炭、粉煤等。
在冶金生产中有实用价值的是煤、焦炭、粉煤。
1.煤：煤可分为泥煤、褐煤、烟煤及无烟煤，冶金工业应用的是烟煤。
（1）煤的工业分析成分：煤是复杂的有机化合物，对其进行元素分析比较困难，现在普遍采用工业分析法，将煤分成四个组成物：挥发物、固定碳、灰分、水份。
1）挥发物：煤在隔离空气条件下，加热到850℃，分解出来的气体量，作为挥发物含量。
挥发物的化学成分中主要是H2、CH4、C2H4……等等，碳氢化合物的气体混合物。
挥发物是可燃的。
含挥发物高的烟煤，燃烧时速度快，发热量高，火焰长。
挥发物可以制作煤焦油，及许多有用的化工材料；
2）固定碳：将煤在高温下分解出挥发物，残留上的固体可燃物质称之为固体碳。
它是煤中重要的发热成分（C）；
3）灰分：煤完全燃烧后，剩下来的固体渣称为灰分；
4）水份：水在煤中的形式主要是机械地附着在煤表面或被吸附在燃料内部，或以结晶水形式存在于杂质中（如CaSO4·2H2O）。
（2）烟煤：
烟煤是冶金工业重要的原料，其优点是烟煤燃烧生成的火焰较长，有利于炉内温度的分布。
烟煤固定碳含量在50~60%，灰份一般波动在10～30%之间，水分为2～10%。
烟煤的低发热量介于6500～7500千卡/公斤。
烟煤发热量计算可以用北京煤矿科学研究院提出的经验公式：
Q低=（50F+K-9A-△Q）千卡/公斤
式中F——固体碳百分含量：
A——灰分的百分含量：
K——与挥发物含量有关的系数；
[挥发物百分含量：≤20 20～30 30～40
K值：4300～4600 4600～5100 4800～5200]
△Q=2.97（100-W-A）+6W
当挥发份≤18%时；
△Q=2.16（100-W-A）+6W
式中W——水的百分含量。
2.焦炭：
焦炭是焦结烟煤在隔绝空气下进行高温干馏的产品，它是冶金工业重要的燃料。
冶金焦炭多孔隙，孔隙度为45～55%。
冶金工业对焦炭提出的要求条件为：
（1）化学成分：△燃（挥发物）<1.2%；A干<15%；S干≯1.0%。
（2）块度：为保证透气性，其块度一般规定为28~125毫米。
（3）焦炭低发热量：一般为6350～6550千卡/公斤。
二、液体燃料
液体燃料包括汽油、煤油、柴油及重油。
冶金工业炉所用液体燃料主要是重油。
1.重油的性质：重油比较稠浓，为褐色或绿褐色，发热量9500～1000千卡/公斤。
2.重油牌号：可分20、60、100和200号。
其牌号是按照在50℃以下，重油的恩氏粘度排列的。