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焦炭

焦炭是固體燃料的一種。由煤在約1000℃的高溫條件下經(jīng)干餾而獲得。主要成分為固定碳，其次為灰分，所含揮發(fā)分和硫分均甚少。呈銀灰色，具金屬光澤。質(zhì)硬而多孔。

其發(fā)熱量大多為26380～ 31400kJ/kg(6300～7500kcal/kg)。按用途不同，有冶金焦炭、鑄造用焦和化工用焦三大類(lèi)。按尺寸大小，又有塊焦、碎焦和焦屑等之分。主要用于冶煉鋼鐵或其他金屬，亦可用作制造水煤氣、氣化和化學(xué)工業(yè)等的原料。

焦炭亦稱“焦塊"、“焦渣"。煤在鍋爐爐內(nèi)加熱到850℃以上時(shí)，隨著溫度升高，煤中的有機(jī)物分解， 其中揮發(fā)性產(chǎn)物逸出后， 殘留下的不揮發(fā)產(chǎn)物就是焦炭。其中包括能燃燒的固定碳和燃燒殘余物——灰分。燃燒時(shí)發(fā)出很短的藍(lán)色火焰，并釋放大量熱量。燃燒過(guò)程緩慢而持久，且易在表面形成灰殼。為使焦炭燃盡，應(yīng)設(shè)法及時(shí)除去其灰殼。焦炭的物理性質(zhì)(如粘結(jié)性等)，對(duì)于層燃爐的運(yùn)行具有較大的影響。

焦炭產(chǎn)量約占焦化產(chǎn)品的75%左右。焦炭主要用于煉鐵，它在生鐵生產(chǎn)成本中約占1/2～1/3。高爐冶煉過(guò)程實(shí)際上是將鐵礦石還原的過(guò)程， 焦炭即充當(dāng)了還原劑和熱量來(lái)源。

焦炭又可用于肥料工業(yè)， 利用焦炭與水蒸氣、空氣作用， 制成半水煤氣， 然后再使氫與空氣中的氮結(jié)合生成氨。焦炭還是生產(chǎn)乙炔、氰氨基鈣、二硫化碳和電極等反應(yīng)劑，也是城市煤氣工業(yè)的重要原料。從中國(guó)焦炭產(chǎn)量分布情況看，中國(guó)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)。 [2]

主要成分是固定碳，揮發(fā)物很少，燃燒時(shí)無(wú)煙。熱值約為25104 kJ/kg—31380 kJ/kg。銀白色或灰黑色，有金屬光澤，堅(jiān)硬多孔。大塊的稱作塊焦或冶金焦，小塊稱作碎焦，粉末的稱作焦屑。鐵合金生產(chǎn)中用焦炭作還原劑，要求焦炭的固定碳越高越好，灰分越少越好。其粒度對(duì)冶煉有很大影響。粒度大的焦炭，比電阻小，導(dǎo)電性強(qiáng)，電極下插困難，電爐熱損失增加，粒大的焦炭反應(yīng)表面也小，還原能力相應(yīng)降低，故粒大的焦炭加入爐內(nèi)會(huì)使?fàn)t況惡化。粒度小的焦炭，比電阻大，接觸面大，會(huì)使電極深插，熱損失少，但粒度過(guò)小又會(huì)降低爐料的透氣性，造成刺火塌料。

所以焦炭應(yīng)有一定的合適的粒度。其粒度的大小與爐子容量有關(guān)，大電爐用的焦炭粒度較大，小電爐用的焦炭粒度較小。例如容量為12500 kVA的電爐，焦炭粒度應(yīng)為5 mm—18 mm;容量為400 kVA—1800 kVA的電爐，焦炭粒度應(yīng)為 1 mm—8 mm，其中1 mm—3 mm粒度的焦炭不高于20%，冶煉過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常檢驗(yàn)焦炭中的含水量，進(jìn)行爐料配比的校正，使?fàn)t況正常進(jìn)行。

物理性質(zhì)

焦炭物理性質(zhì)包括焦炭篩分組成、焦炭、焦炭真相對(duì)密度、焦炭視相對(duì)密度、焦炭氣孔率、焦炭、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)。焦炭的主要如下：

平均比熱容為 0.808kj/（kgk）（100℃），1.465kj/（kgk）（1000℃）

熱導(dǎo)率為 2.64kj/（mhk）（常溫），6.91kj/（mhk）（900℃）；

著火溫度（空氣中）為 450-650℃；

干燥無(wú)灰基低熱值為 30-32KJ/g；

化學(xué)成分

焦炭反應(yīng)性與二氧化碳、氧和水蒸氣等進(jìn)行的能力，CRI =(G0—G1）/G0×99%（注：G0----試驗(yàn)焦炭樣重量，g；G1----反應(yīng)后焦炭樣重量，g；）。焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度是指反應(yīng)后的焦炭再機(jī)械力和 熱應(yīng)力作用下抵抗碎裂和磨損的能力。焦炭在高爐煉鐵、鑄造化鐵和氣化過(guò)程中，都要與二氧化碳、氧和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由于焦與氧和的反應(yīng)有與二氧化碳的反應(yīng)類(lèi)似的規(guī)律，因此大多數(shù)國(guó)家都用焦炭與 二氧化碳間的反應(yīng)特性評(píng)定。

焦炭反應(yīng)性CRI及反應(yīng)后強(qiáng)度CSR的重復(fù)性r不得超過(guò)下列數(shù)值：

CRIr≤2.4%

CSR：≤3.2%

焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果均取平行試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值。