焦炭的質(zhì)量指標(biāo)及要求
2025年01月01日 09:05:36
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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。
基于焦炭在高爐內(nèi)的行為與作用，在生產(chǎn)中一般對焦炭有如下幾項質(zhì)量指標(biāo)的要求:
1.粒度
高爐操作順利與否的一個重要指標(biāo)是其爐內(nèi)料層的透氣性大小，而它與高爐爐料的均勻性有關(guān)，因此，一般要求焦炭粒度不應(yīng)比礦石粒度大得過多，二者應(yīng)盡量接近，保持均勻。一般冶金焦的平均粒度以50mm左右為宜，可控制在25~70mm范圍內(nèi)，特別是要提高40~60mm粒級的含量，目前中國出口冶金焦粒度一般以30~80mm，40~90mm兩個粒級居多。
2.灰分
焦炭中含有礦物質(zhì)，其燃燒時礦物質(zhì)會殘留形成灰分，灰分高會對焦炭產(chǎn)生不利影響。當(dāng)焦炭在焦?fàn)t的高溫環(huán)境中，燃燒產(chǎn)生灰分，灰分的增加破壞焦炭內(nèi)部結(jié)構(gòu)會使焦炭的裂紋增多，不僅使焦炭的強度降低，也會使焦炭的表面積增大，由于裂紋的增多，使CO2更容易從縫隙擴散到焦炭的內(nèi)部，加劇熱性能變差。
灰分是焦炭中的雜質(zhì)和惰性物，其主要成分是SiO2、Al2O3等酸性氧化物，由于其熔點高，故在煉鐵時只能用CaO等熔劑與它們共生成低熔點化合物才能以熔渣形式排出高爐。因此要求冶金焦的灰分盡量低些。
3.硫分
硫分是焦炭中的有害成分，高爐內(nèi)由爐料帶入的硫分中僅5%~20%隨高爐煤氣逸出，其余的參加爐內(nèi)硫循環(huán)，只能靠爐渣排出。焦炭含硫高會使生鐵含硫提高，降低生鐵質(zhì)量，或增加爐渣堿度使高爐操作指標(biāo)下降。因此，要求在生產(chǎn)焦炭時盡可能選擇低硫煤，以降低焦炭的硫分。
4.機械強度、熱強度
焦炭強度指標(biāo)分為機械強度（抗碎強度及耐磨強度）和熱強度（反應(yīng)性及反應(yīng)后強度）。
焦炭的機械強度是衡量焦炭能否起到支撐骨架的作用，確保高爐操作正常的重要指標(biāo)。焦炭熱強度是反映焦炭在高爐中抵抗化學(xué)侵蝕和保護爐料骨架作用能力，是綜合衡量與評價焦炭熱態(tài)穩(wěn)定性的主要指標(biāo)，較之機械強度更為重要。
轉(zhuǎn)鼓試驗既能測定焦炭的抗碎強度，又能測定焦炭的抗磨損程度，雖然還不能地反映出焦炭在高爐內(nèi)高溫狀態(tài)的全部實際情況，但能反映焦炭在進入高爐前的運輸以及在高爐中受機械破壞力的情況，因此得到廣泛地應(yīng)用。相關(guān)研究成果顯示，焦炭的強度指數(shù)每增高1%，高爐生產(chǎn)焦比可下降0.7%~1.5%，生鐵產(chǎn)量增加0.5%~1.5%，其影響十分顯著。因而希望焦炭的強度越高越好，對冶金焦的要求為：抗碎強度M40要大，而耐磨強度M10要小。
焦炭反應(yīng)性是指焦炭在使用過程中對所接觸氣體的化學(xué)反應(yīng)能力，其中焦炭與CO2反應(yīng)是在高爐中的最主要反應(yīng)，因此該指標(biāo)一般都是指焦炭在高溫下（1100℃）與CO2反應(yīng)的能力大小。焦炭的反應(yīng)后強度則是指焦炭在上述溫度與CO2反應(yīng)一定時間后，用特制的I型小轉(zhuǎn)鼓測得的“剩余”強度。焦炭在使用過程中與CO2反應(yīng)后，氣孔必然產(chǎn)生很大變化，因而強度明顯下降，但還必須保持一定強度方可繼續(xù)使用。新頒布的冶金焦炭質(zhì)量標(biāo)準約定，一級冶金焦CRI≤30.0%、CSR≥60.0%，二級冶金焦CRI≤35.0%、CSR≥55.0%。
5.揮發(fā)分
揮發(fā)分是衡量焦炭成熟程度的一個重要指標(biāo)，一般要求冶金焦的揮發(fā)分要低于1.8%，若揮發(fā)分含量高則說明焦炭未成熟。同時，揮發(fā)分也是焦化廠污染控制的指標(biāo)之一，若焦炭揮發(fā)分升高，推焦時煙塵放散量會顯著增加。因此，一般要盡量保證焦炭揮發(fā)分不超過2%。
6.磷含量
由于含磷高的焦炭將使生鐵冷脆性變大，因此在煉焦生產(chǎn)中應(yīng)盡量使配合煤的磷含量要低，一般要求低于0.030%，從而控制焦炭中的含磷量。
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