焦炭基础知识普及

焦炭是 主焦煤及各种添加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、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。

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。

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）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，故而质量标准指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。不同用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在 40 ～ 45% ，铸造焦要求在 35 ～ 40% ，出口焦要求在 30% 左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用 M40 值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用 M10 值表示。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度 M40 值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度 M10 值。

(1) 、焦炭中的硫分：硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。

在炼钢生铁中硫含量大于 0.07% 即为废品。由高炉炉料带入炉内的硫有 11% 来自矿石； 3.5% 来自石灰石； 82.5% 来自焦炭，所以焦炭是炉料中硫的主要来源。焦炭硫分的高低直接影响到高炉炼铁生产。当焦炭硫分大于 1.6% ，硫份每增加 50.1% ，焦炭使用量增加 1.8% ，石灰石加入量增加 3.7% ，矿石加入量增加 0.3% 高炉产量降低 1.5 — 2.0% 冶金焦的含硫量规定不大于 1% ，大中型高炉使用的冶金焦含硫量小于 0.4 — 0.7% 。

(2) 、焦炭中的磷分：炼铁用的冶金焦含磷量应在 0.02 — 0.03% 以下。

(3) 、焦炭中的灰分：焦炭的灰分对高炉冶炼的影响是十分显著的。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) 、焦炭中的挥发分：根据焦炭的挥发分含量可判断焦炭成熟度。如挥发分大于 1.5% ，则表示生焦；挥发分小于 0.5 — 0.7% ，则表示过火，一般成熟的冶金焦挥发分为 1% 左右。

(5) 、焦炭中的水分：水分波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。此外，焦炭水分提高会使 M04 偏高， M10 偏低，给转鼓指标带来误差。

(6) 、焦炭的筛分组成：在高炉冶炼中焦炭的粒度也是很重要的。我国过去对焦炭粒度要求为：对大焦炉（ 1300 — 2000 平方米）焦炭粒度大于 40 毫米；中、小高炉焦炭粒度大于 25 毫米。但目前一些钢厂的试验表明，焦炭粒度在 40 — 25 毫米为好。大于 80 毫米的焦炭要整粒，使其粒度范围变化不大。这样焦炭块度均一，空隙大，阻力小，炉况运行良好。

焦炭的分类按照冶金焦指标如下：

‍ 焦炭的用途

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。

冶金行业目前最主要的炼铁方法为高炉炼铁，其主要原料为铁矿石、焦炭、喷吹燃料及敷料。

焦炭在炼铁中的作用：

一、是燃烧供给热量（热源）

二、是作为料柱骨架（气窗）

三、作为铁还原剂

四、是作为生铁形成过程中渗碳的碳源。

高炉对焦碳的要求是：含碳高、强度好，有一定的块度均匀，有合适的反应性，灰分和杂质低。

‍ ‍ 炼焦副产品的回收（化工副产品）

炼焦煤在隔绝空间高温加热过程中生成焦炭，当温度升高时，炼焦煤形成熔融的胶质体，并不断地自身裂解产生出油气，这类油气经过冷凝、冷却及回收工艺，得到各种化工产品和净化的焦炉煤气。化工产品主要包括煤焦油、粗苯、硫酸铵、煤气，通过对这些煤化工进行深加工，可以得到众多的化工产品，煤气可以提取例如甲醇等有机物，还可以供居民用气，如煤焦油经过分离、提纯后，可以提取出萘、蒽、酚、沥青等；粗苯可以制成苯、甲苯、二甲苯等产品。这些产品被广泛的用于医药、化工、冶金、农业化肥、航空、航海等领域，是国民经济发展的重要原料。开展焦炭深加工和回收是炼焦行业的发展方向，同时也使得焦化产业链得以延伸。

我国焦炭行业概况介绍

世界煤炭资源中，炼焦煤还不到资源量的 1/10 ，我国炼焦煤资源约占世界炼焦煤总资源量的 13% 。我国焦煤储量并不丰富，而且分布不均匀，炼焦煤可采储量占总可采储量的 34.4% ，在炼焦煤储量中，气煤（包括 1/3 焦煤）最多，占 45.73% ，肥煤和气肥煤比例最少，占 12.81% ，焦煤占 23.6% ，瘦煤、贫瘦煤占 15.89% 。山西省炼焦煤资源量最多，占全国炼焦煤储量的