焦炭有哪些用途呢


焦炭有哪些用途呢

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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 。主要用于锻造和燃烧其发热量大多为26380~ 31400kJ/kg(6300~7500kcal/kg) 。按用途不同,有冶金焦炭、铸造用焦和化工用焦三大类 。按尺寸大小,又有块焦、碎焦和焦屑等之分 。主要用于冶炼钢铁或其他金属,亦可用作制造水煤气、气化和化学工业等的原料 。焦炭亦称“焦块”、“焦渣” 。煤在锅炉炉内加热到850℃以上时,随着温度升高,煤中的有机物分解, 其中挥发性产物逸出后, 残留下的不挥发产物就是焦炭 。
其中包括能燃烧的固定碳和燃烧残余物——灰分 。燃烧时发出很短的蓝色火焰,并释放大量热量 。燃烧过程缓慢而持久,且易在表面形成灰壳 。为使焦炭燃尽,应设法及时除去其灰壳 。焦炭的物理性质(如粘结性等),对于层燃炉的运行具有较大的影响 。
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、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 。
主要成分是固定碳,挥发物很少,燃烧时无烟 。热值约为25104 kJ/kg—31380 kJ/kg 。银白色或灰黑色,有金属光泽,坚硬多孔 。大块的称作块焦或冶金焦,小块称作碎焦,粉末的称作焦屑 。铁合金生产中用焦炭作还原剂,要求焦炭的固定碳越高越好,灰分越少越好 。其粒度对冶炼有很大影响 。粒度大的焦炭,比电阻小,导电性强,电极下插困难,电炉热损失增加,粒大的焦炭反应表面也小,还原能力相应降低,故粒大的焦炭加入炉内会使炉况恶化 。粒度小的焦炭,比电阻大,接触面大,会使电极深插,热损失少,但粒度过小又会降低炉料的透气性,造成刺火塌料 。
所以焦炭应有一定的合适的粒度 。其粒度的大小与炉子容量有关,大电炉用的焦炭粒度较大,小电炉用的焦炭粒度较小 。例如容量为12500 kVA的电炉,焦炭粒度应为5 mm—18 mm容量为400 kVA—1800 kVA的电炉,焦炭粒度应为 1 mm—8 mm,其中1 mm—3 mm粒度的焦炭不高于20%,冶炼过程中,应经常检验焦炭中的含水量,进行炉料配比的校正,使炉况正常进行 。
焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等 。
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,在高炉冶炼过程中有供热、还原、料柱骨架和供碳四种作用 。
(1)供热 。
高炉冶炼所需要的热量是由焦炭和喷吹燃料的燃烧及热风提供的,其中焦炭燃烧提供的热量占75%~80% 。焦炭灰分低,并在下降至风口前仍然保持一定的块度,是保证燃烧状态良好的重要条件 。
(2)还原剂 。
高炉中矿石的还原是通过间接还原和直接还原完成的 。间接还原反应约从400℃开始 。间接还原是上升的炉气中的CO还原矿石,使氧化铁逐步从高价铁还原成低价铁一直到金属铁,同时产生CO2:
 直接还原是在高炉中约850℃以上的区域开始 。由于高温时生成的CO2立即与焦炭中的碳反应生成CO,从全过程看可以认为是焦炭中的碳直接参与还原过程:
不论间接还原或直接还原,都是以CO为还原剂 。为了不断补充CO,要求焦炭有一定的反应性 。
(3)料柱骨架 。
高炉炉料中以焦炭堆积密度为最小,焦炭体积占炉料总体积的35%~50% 。焦炭比较坚固,且在风口区以上始终保持块状,因此它是高炉料柱中的骨架,起疏松料柱、保证料柱有良好透气性的作用,是炉况顺行的重要因素 。
(4)供碳 。
生铁中的碳全部来源于高炉焦,进入生铁的碳约占焦炭含碳量的7%~9% 。焦炭中的碳从高炉软融带开始渗入生铁;在滴落带,滴落的液态铁与焦炭接触时,碳进一步渗入生铁,最后可使生铁的碳含量达到4%左右 。
焦炭在炼铁中的作用:还原剂、骨架作用、热源 。
这些性质是煤所不具备的,还原剂焦炭的碳含量达85%以上 。另外在高炉炼铁过程中焦炭因为强度高可以起到骨架作用,而煤炭就不行,被压碎后造成高炉透气性下降 。

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