【正文】 和 SiO Al2O3反應(yīng)生成低熔點化合物 ， 從而在高爐內(nèi)形成流動性的熔融爐渣 ， 借密度的不同和相互不熔性而與鐵水分離 。 因此當焦炭帶入爐內(nèi)的灰分增多時 ， 加入的熔劑也必須增加 ， 即增加爐內(nèi)的堿量 ， 促進焦炭的降解 。 焦炭及其性質(zhì) 高爐內(nèi)的硫主要來自焦炭 ， 降低生鐵含硫量的途徑是減少爐料帶入硫量 、 提高爐渣的脫硫能力 ， 爐渣的脫硫能力與爐渣溫度和堿度有關(guān) 。 當爐料帶入硫量較高時 ， 必須提高爐缸溫度和爐渣堿度 。 因為當爐渣堿度高時 ， CaO相對過剩 ， SiO2處于較完全的束縛狀態(tài) ， 使得 SiO2與 K2O反應(yīng)的幾率下降 。 K2O+ SiO2→K 2+SiO4 所以這樣做又將致使爐渣帶出的堿量減少 ， 增加了爐內(nèi)的堿循環(huán) ， 加劇了碳溶反應(yīng) ， 促進了焦炭的降解 。 由此可見 ， 降低焦炭的灰分 、 硫分 ， 對高爐生產(chǎn)具有重要意義 。 焦炭及其性質(zhì) 第三節(jié) 非高爐用焦的特性 一 、 鑄造焦 1． 沖天爐熔煉過程 鑄造焦是沖天爐熔鐵的主要燃料 ， 用于熔化爐料 ， 并使鐵水過熱 ， 還起支撐料柱保證良好透氣性和供碳等作用 。 每噸生鐵消耗焦炭量稱為焦鐵比 （ K） 通常 K=。 沖天爐內(nèi)爐料分布 、爐氣組成和溫度變化如圖 111 ， 焦炭在沖天爐內(nèi)分底焦和層焦 ， 底焦在風口區(qū)與鼓入的空氣劇烈燃燒 ， 因此在風口以上的氧化帶內(nèi) ， 爐氣中 O2含量迅速降低 ， CO2含量很快升高并達到最大值 ， 爐氣溫度也相應(yīng)升至最高值 ， 熔化鐵水的溫度在氧化帶的底部達最高值 。 在氧化帶上端開始的還原帶內(nèi) ， 由于過量CO2的存在 ， 與焦炭發(fā)生碳溶反應(yīng)而產(chǎn)生 CO， 隨爐氣上升 CO含量逐漸增加；由于反應(yīng)強烈吸熱 ， 故爐氣溫度在還原帶內(nèi)隨爐氣上升則急劇降低 。 焦炭及其性質(zhì) 還原帶以上焦炭與金屬料層層相間 ， 裝入沖天爐的爐料被爐氣干燥 、 預(yù)熱 ， 在該區(qū)間爐氣中含氧量很低 （ 或為零 ） ， CO2和 CO的含量基本保持不變 ， 在裝料口爐氣中一般 CO2為 10%～ 15%， CO為 8%～ 16%，溫度為 500～ 600℃ 。 圖 111 沖天爐內(nèi)爐料分布、爐氣組成及溫度變化 焦炭及其性質(zhì) 沖天爐的氧化帶和還原帶內(nèi)除焦炭燃燒和 CO2被還原成CO外 ， 還發(fā)生一系列復(fù)雜的反應(yīng) ， 在氧化帶內(nèi)爐氣中的 CO2及鼓風空氣中帶入的水汽會按以下反應(yīng)使鐵水部分氧化 。 Fe+CO2→FeO+CO Fe+H2O→FeO+H 2 鐵水中的部分硅和錳在氧化帶內(nèi)能被爐氣中的氧燒損 ，形成 SiO2和 MnO， 鐵水中的碳也能與氧反應(yīng)而降低 。 因此在爐缸以上的氧化帶 ， 鐵水中的 C、 Si、 Mn、 Fe均有所損失 ，但鐵水失碳時鐵水表面形成的一層脫碳膜可以制約 Si、 Mn、Fe的氧化 ， 且溫度愈高 ， Si、 Mn、 Fe的氧化燒損愈少 ， 這就要求有較高的鐵水溫度 。 焦炭及其性質(zhì) 鐵水流過焦炭層還會發(fā)生吸收碳的所謂滲碳作用 ， 由于滲碳是吸熱反應(yīng) ， 溫度愈高愈有利于滲碳 。 鐵的初始含碳量愈低 ， 滲碳愈多 ， 增加焦比也使?jié)B碳增加 ， 滲碳有利于爐料中廢鋼的熔化 。 爐氣中的水汽與鐵水或焦炭反應(yīng)產(chǎn)生的 H2易溶解在鐵水中 ， 當鐵水凝固時 ， 氫的溶解度突然降低 ， H2從鐵水中逸出 ， 使鑄件表皮下形成內(nèi)壁光滑的球形小氣孔 ， 增加鑄件的缺陷 。 因此應(yīng)降低鼓風空氣的濕度 ， 這還有利于提高爐溫 。 焦炭及其性質(zhì) 在滲碳的同時也發(fā)生滲硫作用 ， 硫主要來源于金屬爐料和焦炭 ， 廢鐵料的含硫可高達 %～ %， 焦炭帶入的硫約占焦炭總量的 30%～ 60%， 滲硫隨溫度的增加而增加 ， 鐵水中的硫通過造渣可以部分除去 ， 但只有在堿性爐渣時才能起脫硫作用 。 沖天爐中也要加入一定數(shù)量的熔劑 ， 以降低爐渣黏度并利于排渣 ， 黏性爐渣附著在焦炭上會防礙其燃燒及鐵水滲碳 ，并容易造成懸料事故 ， 故一般沖天爐中爐渣量僅為鐵水量的5%～ 6%， 這表明沖天爐內(nèi)通過爐渣脫硫是有限的 。 爐渣中除發(fā)生類同高爐爐渣與鐵水間硫的轉(zhuǎn)移而進行鐵水脫硫反應(yīng)外 ，爐渣的存在還有利于鐵水中氧化物的還原 。 爐缸中溫度約為1500℃ ， 這時鐵水中的 FeO、 MnO 、 SiO2能被浸漬在鐵水和爐渣中的焦炭還原 ， 從而減輕 Si、 Mn的燒損 ， 這種還原反應(yīng)隨爐渣厚度增高而增強 。 焦炭及其性質(zhì) 2． 鑄造焦的質(zhì)量要求 （ 1） 粒度 一般要求粒度大于 60mm。 沖天爐內(nèi)的主要反應(yīng)有：氧化帶 C+O2→CO 2， 還原帶 C+CO2→ 2CO。 為提高沖天爐過熱區(qū)的溫度 ， 使熔融金屬的過熱溫度足夠高 ， 流動性好 ，應(yīng)保持適宜的氧化帶高度 （ h） ， 該高度可用下式表示： ， m 式中 A—— 系數(shù) ， 為 ； W—— 送風強度 ， m3/（ m2min ） ； —— 鑄造焦平均直徑 ， m； v—— 鑄造焦在氧化帶內(nèi)燃燒的線速度 ， m/min。 vdWAh k??kd 焦炭及其性質(zhì) 由上式可知：鑄造焦平均直徑 （ ） 小而焦炭反應(yīng)性（ v） 高 ， 則氧化帶高度 （ h） 小 。 由于沖天爐內(nèi)底焦的高度是一定的 ， 氧化帶高度減小 ， 必然使還原帶高度增加 ，爐氣的最高溫度降低 ， 進而使過熱區(qū)的溫度降低 。 但鑄造焦粒度過大 ， 使燃燒區(qū)不集中 ， 也會降低爐氣溫度 。 （ 2） 硫 硫是鑄鐵中的有害元素 ， 通常應(yīng)控制在 %以下 ， 沖天爐內(nèi)焦炭燃燒時 ， 焦炭中的硫一部分生成 SO2，隨爐氣上升 ， 在預(yù)熱區(qū)和熔化區(qū)內(nèi)與固態(tài)金屬爐料作用發(fā)生如下反應(yīng)： 3Fe（ 固） +SO2→FeS+2FeO+363000kJ/kg （ 分子） kd 焦炭及其性質(zhì) 因此含硫低于 %的原料鐵 ， 經(jīng)氣相增硫后 ， 鐵料的含硫量可達 %。 鐵料熔化成鐵水后 ， 在流經(jīng)底焦炭層時硫還要進一步增加 。 焦炭硫分高 ， 粒度小 ， 氣孔率大 ， 則鐵水增硫量大 。 一般在沖天爐內(nèi) ， 鐵水增硫約為焦炭含硫量的 30%， 而當爐渣堿度達 %~2%， 造渣脫硫效率不過 50%。 所以鑄造焦的硫分應(yīng)嚴格控制 。 （ 3） 強度 鑄造焦除了在入爐前運輸過程中受到破碎損耗外 ， 主要在沖天爐內(nèi)承受金屬爐料的沖擊破壞 ， 因此要求有足夠高的轉(zhuǎn)鼓強度 （ 主要是抗碎指標 ） ， 以保證爐內(nèi)焦炭的塊度和均勻性 。 焦炭及其性質(zhì) （ 4） 灰分和揮發(fā)分 鑄造焦的灰分盡可能低 ， 因為灰分不僅降低了焦炭的固定碳和發(fā)熱值 ， 從而不利于鐵水溫度的提高 ， 而且還增加了造渣量和熱損失 。 此外焦炭中的灰分在爐缸內(nèi)高溫下會形成熔渣粘附在焦炭表面 ， 阻礙鐵水的滲鐵 。一般鑄造焦灰分減少 1%， 焦炭消耗約降低 4%， 鐵水溫度約提高 10℃ 。 鑄造焦的揮發(fā)分含量應(yīng)低 ， 因為揮發(fā)分含量高的焦炭 ， 固定碳含量低 ， 熔化金屬的焦比高 ， 一般焦炭強度也低 。 （ 5） 氣孔率與反應(yīng)性 鑄造焦要求氣孔率小 、 反應(yīng)性低 ， 這樣可以制約沖天爐的氧化 、 還原反應(yīng) ， 使底焦高度不會很快降低 ， 減少 CO的生成 ， 提高焦炭的燃燒效率 、 爐氣溫度和鐵水溫度 ， 并有利于降低焦比 。 焦炭及其性質(zhì) 目前我國鑄造焦的質(zhì)量標準見表 14。 表 14 鑄造焦質(zhì)量標準 指標 級 別 特級 一級 二級 粒度 /mm 80 80～ 60 60 水分 /% 不大于 灰分 /% ≤ ～ ～ 揮發(fā)分 /% 不大于 硫分 /% 不大于 轉(zhuǎn)鼓強度 /% 不小于 落下強度 /% 不小于 顯氣孔率 /% 不大于 40 45 45 碎焦率 （ 40mm） /% 不大于 焦炭及其性質(zhì) 二 、 氣化焦 氣化焦是用于生產(chǎn)發(fā)生爐煤氣或水煤氣的焦炭 ， 以作為合成氨的原料或民用煤氣 。 氣化的基本反應(yīng)是： 2C + O2 → 2CO C + H2O → CO + H 2 由上述反應(yīng)可知 ， 為提高氣化效率 ， 氣化焦應(yīng)盡量減少雜質(zhì)以提高有效成分含量 ， 力求粒度均勻 ， 改善料層的透氣性 。 氣化用焦的煉焦煤可以多配氣煤 ， 甚至可以以單獨氣煤煉焦 ， 氣化用焦的揮發(fā)分也可以高些 ， 甚至半焦也可選用 。以焦炭為原料的煤氣發(fā)生爐為固定床形式 ， 氣化后殘渣以固體排出 ， 所以焦炭灰分應(yīng)有較高的灰熔點 ， 一般應(yīng)在 1300℃以上 ， 以免造成煤氣發(fā)生爐內(nèi)形成液態(tài)爐渣而使氣流難以均勻分布 ， 灰分組成應(yīng)該以 SiO2和 Al2O3為主 。 此外 ， 煤氣中硫含量正比于焦炭硫分 ， 所以氣化焦的硫含量不宜過高 。 焦炭及其性質(zhì) 根據(jù)以上氣化用焦的質(zhì)量標準要求原料煤的質(zhì)量指標應(yīng)該是：灰分 （ Aad） ＜ %， 硫分 （ St） ＜ %。 三 、 電石焦 電石焦是生產(chǎn)電石 (CaC2)的原料 。 每生產(chǎn) 1噸電石約需 。 電石生產(chǎn)過程是在電爐內(nèi)將生石灰熔融 ， 并使其與碳素材料發(fā)生如下反應(yīng)： CaO+3C CaC2+CO 對電石焦的要求如下： （ 1） 生石灰粒度 3mm～ 40mm， 生石灰的導(dǎo)熱系數(shù)約為焦炭的 2倍 ， 因此電石焦的粒度以 3mm～ 20mm為宜 。 ???? ?? ?C2200~1800 焦炭及其性質(zhì) （ 2） 電石焦作為碳素材料 ， 含碳量要高 ， 灰分要低 ， 通常規(guī)定：碳＞ 80%；灰分＜ 8%～ 10%。 焦炭和生石灰中的灰分在電爐內(nèi)會變成黏結(jié)性熔渣 ， 引起出料困難；灰分中的氧化物部分會被焦炭還原 ， 進入電石中 ， 降低電石純度 ， 且多消耗電能和焦炭 。 （ 3） 為避免生石灰消化 ， 電石焦水分應(yīng)控制在 6%以下 。 （ 4） 電石焦要求硫分＜ %， 磷分＜ %。 焦炭中的硫和磷在電爐中與生石灰作用會生成硫化鈣和磷化鈣混入電石中 ， 當用電石生產(chǎn)乙炔時 ， 這些雜質(zhì)會轉(zhuǎn)化為硫化氫和磷化氫 。 當遇空氣磷化氫會自燃 ， 有引起爆炸的可能；在乙炔燃燒時 ， 硫化氫會轉(zhuǎn)化為 SO2而腐蝕金屬設(shè)備并污染環(huán)境 。 焦炭及其性質(zhì) 電石焦的質(zhì)量要求不太嚴格 ， 所以煉焦用煤的要求也就不太嚴格 ， 只要按照上述焦炭要求進行簡單計算就可求出對煤的要求 。 現(xiàn)在有的電石廠所用焦炭往往用半焦代替 ， 這樣生產(chǎn)成本將會大大降低 。 除上述用途外 ， 焦炭還用于制造碳素材料 、 有色金屬冶煉 、 生產(chǎn)鈣鎂磷肥 、 民用等方面 ， 所以用途極廣 。 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. 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