焦炭的性能、用途和配煤.ppt

《焦炭的性能、用途和配煤.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焦炭的性能、用途和配煤.ppt（93页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二章第二章 焦炭的性能、用途和配煤焦炭的性能、用途和配煤 教学目的教学目的：1.1.掌握焦炭的化学组成、掌握焦炭的化学组成、物理机械性能、用途物理机械性能、用途;2.2.了解配煤的相关知识。了解配煤的相关知识。1 焦炭的性能、用途和配煤焦炭的性能、用途和配煤一、焦炭的性能一、焦炭的性能二、焦炭的用途二、焦炭的用途三、配煤炼焦三、配煤炼焦2 焦炭的宏观构造与孔孢结构焦炭的宏观构造与孔孢结构 焦炭的物理机械性能焦炭的物理机械性能 焦炭的化学组成焦炭的化学组成 焦炭的高温反应性焦炭的高温反应性 块焦反应率及反应后强度块焦反应率及反应后强度主要内容：主要内容：一、焦炭的性能一、焦炭的性能3一、焦炭的

2、性能一、焦炭的性能 焦炭的宏观构造与孔孢结构焦炭的宏观构造与孔孢结构 焦焦炭炭是是质质地地坚坚硬硬，以以碳碳为为主主要要成成分分的的含含有有裂裂纹纹和和缺缺陷陷的的不规则多孔体不规则多孔体,呈呈银灰色银灰色。用用肉肉眼眼观观察察焦焦炭炭都都可可看看到到纵纵横横裂裂纹纹。沿沿粗粗大大的的纵纵横横裂裂纹掰开，仍含有微裂纹的是纹掰开，仍含有微裂纹的是焦块焦块。将焦块沿微裂纹分开，即得到焦炭多孔体，也称将焦块沿微裂纹分开，即得到焦炭多孔体，也称焦体焦体。焦焦体体由由气气孔孔和和气气孔孔壁壁构构成成，气气孔孔壁壁又又称称焦焦质质，其其主主要要成分是成分是碳碳和和矿物质矿物质。4 焦炭的裂纹焦炭的裂纹多少

3、直接影响焦炭的多少直接影响焦炭的粒度粒度和和抗碎强度抗碎强度。焦块微裂纹焦块微裂纹的多少和的多少和焦体的孔孢结构焦体的孔孢结构则与焦炭的则与焦炭的 耐磨强度耐磨强度和和高温反应性能高温反应性能有密切关系。有密切关系。用裂纹度指标进行评价：用裂纹度指标进行评价：裂纹度裂纹度即焦炭单位面积上的裂纹长度。即焦炭单位面积上的裂纹长度。气孔率气孔率是指气孔体积与总体积比的百分率，是指气孔体积与总体积比的百分率，一般焦炭一般焦炭气气孔率孔率为为35%55%。一、焦炭的性能一、焦炭的性能5一、焦炭的性能一、焦炭的性能 焦炭的物理机械性能焦炭的物理机械性能 高高炉炉生生产产对对焦焦炭炭的的基基本本要要求求是是

4、：粒粒度度均均匀匀、耐耐磨磨性性和和抗碎性强抗碎性强。焦焦炭炭的的这这些些物物理理机机械械性性能能主主要要由由筛筛分分组组成成和和转转鼓鼓试试验验来来评定。评定。1 1筛分组成筛分组成 焦焦炭炭是是外外形形和和尺尺寸寸不不规规则则的的物物体体，用用统统计计的的方方法法表表示示其粒度。即用其粒度。即用筛分试验筛分试验获得的筛分组成计算其获得的筛分组成计算其平均粒度平均粒度。一一般般用用一一套套具具有有标标准准规规格格和和规规定定孔孔径径的的多多级级振振动动筛筛将将焦焦炭炭筛筛分分，然然后后分分别别称称量量各各级级筛筛上上焦焦炭炭和和最最小小筛筛孔孔的的筛筛下下焦炭质量焦炭质量，算出各级焦炭的质量

5、百分率算出各级焦炭的质量百分率即即焦炭的筛分组成焦炭的筛分组成。6一、焦炭的性能一、焦炭的性能（1）平均粒度平均粒度 ：根据筛分组成及筛孔的平均直径可由下：根据筛分组成及筛孔的平均直径可由下式来计算焦炭的平均粒度：式来计算焦炭的平均粒度：式中式中 各粒级的质量百分率，各粒级的质量百分率，%；各粒级的平均粒度各粒级的平均粒度,由粒级上、下限的平均值由粒级上、下限的平均值 计算；计算；算术平均直径。算术平均直径。7一、焦炭的性能一、焦炭的性能（2）粒度均匀性粒度均匀性 粒度均匀性可由下式计算：粒度均匀性可由下式计算：式中式中 、分别表示焦炭中分别表示焦炭中2540mm、4080mm和和80mm各粒

6、级的百分含量。各粒级的百分含量。K值愈大，粒度愈均匀。值愈大，粒度愈均匀。8一、焦炭的性能一、焦炭的性能 2耐磨强度和抗碎强度耐磨强度和抗碎强度 （1）转鼓试验方法）转鼓试验方法 焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。示。耐磨强度：耐磨强度：当焦炭表面承受的当焦炭表面承受的摩擦力摩擦力超过气孔壁的超过气孔壁的强度时，会产生表面薄层分离现象形成碎屑或粉末，焦强度时，会产生表面薄层分离现象形成碎屑或粉末，焦炭抵抗此种破坏的能力称炭抵抗此种破坏的能力称耐磨性耐磨性或或耐磨强度耐磨强度，用，用M10值表值表示。示。9一、焦炭的性能一、焦炭的性能 抗

7、碎强度：抗碎强度：当焦炭承受当焦炭承受冲击力冲击力时，焦炭沿结构的裂时，焦炭沿结构的裂纹或缺陷处碎成小块，焦炭抵抗此种破坏的能力称焦炭纹或缺陷处碎成小块，焦炭抵抗此种破坏的能力称焦炭的的抗碎性抗碎性或或抗碎强度抗碎强度。用。用M25（M40）表示。）表示。焦炭的孔孢结构影响耐磨强度焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值值，焦炭的裂纹度焦炭的裂纹度影响其抗碎强度影响其抗碎强度M25值值。M25和和M10值的测定方法很多，我国多采用德国值的测定方法很多，我国多采用德国 米贡转鼓试验米贡转鼓试验方法。如下表方法。如下表 所示。所示。10一、焦炭的性能一、焦炭的性能转鼓特性转鼓特性焦炭试样焦炭试样筛分筛分

8、强度指标强度指标（直径/长度）/mm转速/（转/分）转速/转质量/Kg粒度/mm孔型筛孔/mm耐磨强度/%抗碎强度/%1000/1000251005060圆形25，1010/M1025/M25或40M40焦炭转鼓实验方法焦炭转鼓实验方法11一、焦炭的性能一、焦炭的性能3.真密度、假密度、堆积密度真密度、假密度、堆积密度 真密度真密度：单位容积：单位容积焦炭焦炭的质量。的质量。（一般焦炭（一般焦炭真密度真密度为为1.81.95g/cm3）；）；假密度（假密度（视密度）：单位容积视密度）：单位容积焦块焦块的质量。的质量。（一般焦炭（一般焦炭视密度视密度为为0.81.08g/cm3）；堆积密度堆积密

9、度：单位容积：单位容积焦炭堆积体焦炭堆积体的质量一般焦炭。的质量一般焦炭。（一般焦炭（一般焦炭堆密度堆密度为为400500kg/m3）。12一、焦炭的性能一、焦炭的性能 、焦炭的化学组成、焦炭的化学组成 主要用主要用焦炭工业分析焦炭工业分析和和元素分析元素分析数据来加以体现。数据来加以体现。1工业分析工业分析 焦炭的工业分析包括焦炭的工业分析包括焦炭水分焦炭水分、灰分灰分和和挥发分挥发分的测的测定以及定以及焦炭中固定碳焦炭中固定碳的计算。的计算。（1）水分水分（Mt）焦炭的水分是焦炭试样在一定温度下干焦炭的水分是焦炭试样在一定温度下干燥后的失重占干燥前焦样的百分率。燥后的失重占干燥前焦样的百分

10、率。生产上要求生产上要求稳定控制焦炭的水分稳定控制焦炭的水分，水分波动会使焦，水分波动会使焦炭炭计量不准计量不准，从而引起，从而引起炉况波动炉况波动。但水分也不宜过低，否则但水分也不宜过低，否则不利于降低高炉炉顶温度不利于降低高炉炉顶温度，且会增加装卸即使用中的且会增加装卸即使用中的粉尘污染粉尘污染。13一、焦炭的性能一、焦炭的性能 （2）灰灰分分（Ad）灰灰分分是是焦焦炭炭中中的的有有害害杂杂质质，主主要要成成份份是是高高熔熔点点的的SiO2和和Al2O3等等酸酸性性氧氧化化物物,在在高高炉炉冶冶炼炼中中要要用用CaO等等熔熔剂剂与与它它们们生生成成低低熔熔点点化化合合物物，才才能能以以熔熔

11、渣渣形形式式由高炉排出。由高炉排出。灰灰分分的的危危害害：灰灰分分高高，就就要要适适当当提提高高高高炉炉炉炉渣渣碱碱度度，不不利利于于高高炉炉生生产产。焦焦炭炭在在高高炉炉内内被被加加热热时时，由由于于焦焦质质和和灰灰分分热热膨膨胀胀性性不不同同，会会沿沿灰灰分分颗颗粒粒周周围围产产生生并并扩扩大大裂裂纹纹，加加速速焦焦炭炭破破碎碎或或粉粉化化。灰灰分分中中的的碱碱金金属属还还会会加加速焦炭同速焦炭同CO2的反应，的反应，使焦炭的破坏加剧使焦炭的破坏加剧。14一、焦炭的性能一、焦炭的性能 一一般般焦焦炭炭灰灰分分每每增增加加1%，高高炉炉焦焦比比（每每吨吨生生铁铁消消耗耗焦焦炭炭量量）约约提提

12、高高2%，炉炉渣渣量量约约增增加加3%,高高炉炉熔熔剂剂用用量量约约增增加加4%,高高炉炉生生铁铁产产量量约下降约下降2.23.0%。15一、焦炭的性能一、焦炭的性能 （3）挥发分挥发分（Vdaf）和）和固定碳固定碳（FC）挥挥发发分分是是衡衡量量焦焦炭炭成成熟熟程程度度的的标标志志，通通常常规规定定高高炉炉焦的挥发分应为焦的挥发分应为1.2%左右。左右。若挥发分大于若挥发分大于1.9%则生焦，其不耐磨，强度差；则生焦，其不耐磨，强度差；若挥发分小于若挥发分小于0.7%，则焦炭过火，裂纹多且易碎。则焦炭过火，裂纹多且易碎。焦焦炭炭的的挥挥发发分分同同原原料料煤煤的的煤煤化化度度及及炼炼焦焦最最

13、终终温温度度有有关，如图关，如图1-2-1、图、图1-2-2。16一、焦炭的性能一、焦炭的性能图图1-2-1 1-2-1 焦炭挥发分与原料煤挥发分的关系焦炭挥发分与原料煤挥发分的关系 图图1-2-2 1-2-2 焦炭挥发分与炼焦温度的关系焦炭挥发分与炼焦温度的关系17一、焦炭的性能一、焦炭的性能 固定碳是煤干馏后残留的固态可燃性物质，由计固定碳是煤干馏后残留的固态可燃性物质，由计算得：算得：固定碳固定碳=100水分灰分挥发分水分灰分挥发分，%焦炭挥发分的测定方法见国标焦炭挥发分的测定方法见国标200280。2元素分析元素分析 焦炭元素分析是指焦炭按焦炭元素分析是指焦炭按碳、氢、氧、氮、硫碳、氢

14、、氧、氮、硫和和磷磷等等元素组成元素组成确定其化学成分时，称为元素分析。确定其化学成分时，称为元素分析。18一、焦炭的性能一、焦炭的性能 （1）碳碳和和氢氢 碳碳是构成焦炭是构成焦炭气孔壁气孔壁的主要的主要成分成分，氢氢则包则包含在焦炭的含在焦炭的挥发分挥发分中。中。一般碳：一般碳：92%96%，氢：，氢：1%1.5%。（2 2）氮氮 焦焦炭炭中中的的氮氮是是焦焦炭炭燃燃烧烧时时生生成成NONOx x的的来来源源，结结焦焦过过程程中中氮氮含含量量变变化化不不大大，仅仅在在干干馏馏温温度达度达800800o oC C以上时才稍有降低。以上时才稍有降低。（3）氧氧 焦炭中氧含量很少，为焦炭中氧含量

15、很少，为0.4%0.7%。19一、焦炭的性能一、焦炭的性能（4 4）硫硫 是是有害元素有害元素，焦炭中的硫包括：，焦炭中的硫包括：煤煤和和矿矿物物质质转转变变而而来来的的无无机机硫硫化化物物（FeS FeS、CaSCaS等）。等）。熄熄焦焦过过程程中中部部分分硫硫化化物物被被氧氧化化生生成成的的硫硫酸酸盐盐（FeSOFeSO4 4 CaSOCaSO4 4）。）。炼炼焦焦过过程程中中生生成成的的气气态态硫硫化化物物在在析析出出途途中中与与高温焦炭作用而进入焦炭的高温焦炭作用而进入焦炭的有机硫有机硫。这些硫的总和称这些硫的总和称全硫全硫。其成分为其成分为0.7%1.0%。20一、焦炭的性能一、焦炭

16、的性能 一般焦炭含硫每增加一般焦炭含硫每增加0.1%0.1%，高炉焦比，高炉焦比约增加约增加1.2%1.2%2.0%2.0%，高炉熔剂用量约增加，高炉熔剂用量约增加2%2%，生铁产量约减少，生铁产量约减少2.0%2.0%2.5%2.5%。21（四）、焦炭的高温反应性（四）、焦炭的高温反应性 1 1反应机理反应机理 焦焦炭炭的的高高温温反反应应性性是是焦焦炭炭与与二二氧氧化化碳碳、氧氧和和水水蒸蒸气气等等进进行行化化学学反反应应的的性性质质，简简称称焦焦炭炭反反应应性性，反应如下：反应如下：C+OC+O2 2 COCO2 2+394kJ/mol +394kJ/mol （1 1）C+HC+H2 2

17、OHOH2 2+CO-131110kJ/mol +CO-131110kJ/mol （2 2）C+COC+CO2 22CO-173 kJ/mol 2CO-173 kJ/mol （3 3）一、焦炭的性能一、焦炭的性能22 焦焦炭炭在在高高炉炉炼炼铁铁、铸铸造造化化铁铁和和固固定定床床气气化化过程中，都要发生以上过程中，都要发生以上三种反应三种反应。大大多多数数国国家家都都用用焦焦炭炭与与二二氧氧化化碳碳间间的的反反应应特性特性评定焦炭反应性评定焦炭反应性。评价指标：评价指标：块焦反应率块焦反应率（CRICRI）。）。一、焦炭的性能一、焦炭的性能23l焦炭的反应性随焦体焦炭的反应性随焦体气孔率气孔率

18、与与比表面积比表面积的的增大增大而增大而增大，随焦质内，随焦质内碳结构排列碳结构排列的的规则化而降低规则化而降低；l焦炭与水蒸气的反应速度比与二氧化碳反应速焦炭与水蒸气的反应速度比与二氧化碳反应速度大度大23倍。倍。因水分子比二氧化碳分子小扩散因水分子比二氧化碳分子小扩散速度快，水汽能深入焦炭内部扩孔。速度快，水汽能深入焦炭内部扩孔。焦炭与焦炭与CO2的反应速度与的反应速度与焦炭的化学性质焦炭的化学性质及及气孔比表面气孔比表面有关，结论：有关，结论：一、焦炭的性能一、焦炭的性能24（五（五)、块焦反应率及反应后强度、块焦反应率及反应后强度 目目前前一一些些国国家家焦焦炭炭的的反反应应速速度度采

19、采用用块块焦焦反反应应率率表示。表示。反反应应前前后后焦焦炭炭试试样样重重量量差差与与焦焦炭炭试试样样重重量量之之比的百分率称为比的百分率称为块焦反应率（块焦反应率（CRICRI）。）。式中式中 G0参加反应的焦炭试样质量，参加反应的焦炭试样质量，kg；G1反应后残存焦炭质量，反应后残存焦炭质量，kg。一、焦炭的性能一、焦炭的性能25 经经过过CO2反反应应的的焦焦炭炭，充充氮氮冷冷却却后后，进进行行转转鼓鼓试试验验后后，粒粒度度大大于于某某规规定定值值的的焦焦炭炭重重量量（g2）占占装装入入转转鼓鼓的的反反应应后后焦焦炭炭重重量量（g1）的的百百分分率率，称为称为反应后强度反应后强度（CSR

20、）。块块焦焦反反应应率率和和反反应应后后强强度度试试验验有有多多种种形形式式，我我国国鞍鞍山山热热能能研研究究所所所所推推荐荐的的小小型型装装置置如如图图1-2-31-2-3所示。所示。一、焦炭的性能一、焦炭的性能26 在在15001500温温度度下下用用纯纯COCO2 2与与直直径径20mm20mm焦焦块块反反应应，反反应应时时间间为为12min12min，试试样样重重200g200g，反反应应后后失失重重百百分分数数作作为为块块焦焦反反应应率率指标。指标。图图1-2-3 1-2-3 堆焦反应性和反应后强度实验装置示意图堆焦反应性和反应后强度实验装置示意图aa反应器反应器 ；b b转鼓转鼓一

21、、焦炭的性能一、焦炭的性能27附表附表 冶金焦炭的技术指标冶金焦炭的技术指标(GB/T199680)(GB/T199680)28二、焦炭的用途二、焦炭的用途（一）、高炉冶炼过程（一）、高炉冶炼过程（二）料柱构造及对焦炭的要求（二）料柱构造及对焦炭的要求29二、焦炭的用途二、焦炭的用途 焦炭主要用于高炉冶炼，其次还用于铸造、气化、焦炭主要用于高炉冶炼，其次还用于铸造、气化、和生产电石等，它们对焦炭有不同的要求。和生产电石等，它们对焦炭有不同的要求。但但高炉炼铁用焦炭高炉炼铁用焦炭（冶金焦冶金焦）的质量要求最高，用）的质量要求最高，用量最大。量最大。30二、焦炭的用途二、焦炭的用途（一）、高炉冶炼

22、过程（一）、高炉冶炼过程 如图如图1-2-41-2-4所示所示 1.1.高炉本体组成高炉本体组成：系系中中空空竖竖炉炉，从从上上到到下下分分炉炉喉喉、炉炉身身、炉炉腰腰、炉炉腹腹、炉缸炉缸五段。五段。钢钢筋筋混混凝凝土土的的炉炉基基，钢钢板板炉炉外外壳壳，耐耐火火砖砖炉炉衬衬，冷冷却设备以及框架和支柱等。却设备以及框架和支柱等。炼炼铁铁的的工工艺艺过过程程包包括括：上上料料、鼓鼓风风、出出铁铁、排排渣渣、煤气煤气等等系统系统。31图图1-2-4 1-2-4 高炉炉型及各部位温度与煤气组成高炉炉型及各部位温度与煤气组成aa炉型；炉型；bb高炉内温度沿高炉的变化；高炉内温度沿高炉的变化；c c煤气

23、中煤气中COCO沿高度的变化；沿高度的变化；800800以下区域；以下区域；800 80011001100区域；区域；11001100以上区域；以上区域；H Hu u有效高度；有效高度；炉腹角；炉腹角；炉身角炉身角二、焦炭的用途二、焦炭的用途32 整整个个高高炉炉炉炉体体，从从料料钟钟落落位位高高度度到到铁铁口口中中心心线线的的距距离离称称为为有有效效高高度度HuHu，其其间间的的容容积积称称为为高高炉炉的的有有效效容容积积（V V）。）。我我国国定定型型设设计计的的中中小小型型高高炉炉有有55m55m3 3，255 255 m m3 3和和620 620 m m3 3 等等，大大型型高高炉炉

24、有有1053 1053 m m3 3、1513 1513 m m3 3、2500 2500 m m3 3及及近近期期从从国国外外引进引进的的4000 m4000 m3 3的大高炉。的大高炉。衡量衡量高炉操作水平高炉操作水平的主要经济技术指标如下：的主要经济技术指标如下：二、焦炭的用途二、焦炭的用途33 焦比：焦比：c c=，t t焦焦/（t t铁）铁）冶炼强度：冶炼强度：,t t焦焦/(m/(m3 324h)24h)高炉有效容积利用系数高炉有效容积利用系数：=,t铁铁/（m324h）二、焦炭的用途二、焦炭的用途34 2.2.炼铁过程炼铁过程：高高炉炉炉炉料料中中的的铁铁矿矿石石、焦焦炭炭和和助

25、助熔熔剂剂（石石灰灰石石或或白白云云石石）从从炉炉顶顶依依次次分分批批装装入入炉炉内内，送送风风系系统统将将800800以以上上的的高高温温空空气气（或或富富氧氧空空气气）由由位位于于炉炉缸缸上上部部的的风风口口鼓鼓入入炉炉内内，使使焦焦炭炭在在风风口口前前的的回回旋旋区区内内激激烈烈燃燃烧烧而而放放热热,并并使使高高炉炉下下部部形形成成自自由由空空间间，上上部部的的炉炉料料借借重重力力稳稳定定地地下下降降，从从而而构构成成连连续续的的高高炉冶炼过程炉冶炼过程。3.高炉的基本功能：高炉的基本功能：是将是将铁矿石预热铁矿石预热、还原还原、造渣造渣、脱硫、熔化脱硫、熔化，得到合得到合 格的铁水格的

26、铁水。二、焦炭的用途二、焦炭的用途351.1.料柱构造料柱构造 高高炉炉内内自自上上而而下下的的温温度度总总趋势是逐渐升高。趋势是逐渐升高。但但高高炉炉内内的的等等温温线线呈呈“”形或倒形或倒“”形（图形（图1-2-51-2-5）。）。料柱上部料柱上部称称块状带，块状带，料柱中部料柱中部称称软融带，软融带，料柱下部料柱下部称称滴落带。滴落带。图1-2-5 高炉内不同温度区域示意图（二）料柱构造及对焦炭的要求（二）料柱构造及对焦炭的要求二、焦炭的用途二、焦炭的用途36 料料柱柱上上部部低低于于11001100的的区区域域，炉炉料料保保持持入入炉炉前前的的固固体体块状，该区域称块状，该区域称块状带

27、块状带。料料柱柱中中部部温温度度在在1100110013501350的的部部位位，焦焦炭炭和和矿矿石石仍仍保保持持层层层层相相间间，但但矿矿石石从从外外表表到到内内部部逐逐渐渐软软化化熔熔融融，靠靠焦焦炭炭层层支支撑撑才才不不至至于于聚聚堆堆，该该区区域域称称软软融融带带。在在软软融融带带内内几几乎不透气，上升煤气几乎全部从焦炭缝隙流过。乎不透气，上升煤气几乎全部从焦炭缝隙流过。料料柱柱下下部部温温度度高高于于13501350的的部部位位，此此处处仅仅焦焦炭炭呈呈固固块块状状，熔熔化化的的铁铁水水和和炉炉渣渣则则沿沿焦焦炭炭层层缝缝隙隙向向下下流流动动并并滴滴落落，高高温温煤煤气气则则沿沿粘粘

28、附附有有铁铁水水和和熔熔渣渣的的焦焦炭炭层层缝缝隙隙向向上上流流动动。该区域称该区域称滴落带滴落带。二、焦炭的用途二、焦炭的用途372.2.焦炭的作用焦炭的作用 焦炭燃烧产生的热能是高炉冶炼过程的焦炭燃烧产生的热能是高炉冶炼过程的 主要主要热源热源；燃烧反应生成的燃烧反应生成的COCO作为高炉冶炼过程的作为高炉冶炼过程的 主要主要还原剂还原剂。焦焦炭炭位位于于风风口口区区以以上上地地区区，始始终终处处于于固固体体状状态态，对对上上部部炉炉料料起起支支承承作作用用，并并成成为为煤煤气气上上升升和铁水、熔渣下降必不可少的和铁水、熔渣下降必不可少的料柱疏松骨架料柱疏松骨架。二、焦炭的用途二、焦炭的用

29、途38 改改进进：近近年年来来，为为降降低低焦焦炭炭消消耗耗，增增加加高高炉炉产产量量，改改善善生生铁铁质质量量，采采用用了了在在风风口口喷喷吹吹煤煤粉粉、重重油油、富富氧氧鼓鼓风风等等强化技术强化技术。焦焦炭炭的的热热能能源源、还还原原剂剂作作用用可可在在一一定定程程度度上上被被部部分分取取代。代。但但作作为为高高炉炉料料柱柱的的疏疏松松骨骨架架不不能能被被取取代代，而而且且随随高高炉炉大型化和强化冶炼，该作用更显重要。大型化和强化冶炼，该作用更显重要。高炉冶金焦要求高炉冶金焦要求：低灰、低硫、高强度、粒度适当：低灰、低硫、高强度、粒度适当且均匀、气孔均匀、致密、反应性适度、反应后强度高。且

30、均匀、气孔均匀、致密、反应性适度、反应后强度高。二、焦炭的用途二、焦炭的用途39三、配煤炼焦三、配煤炼焦（一）、单种煤的结焦特性（一）、单种煤的结焦特性（二（二)、配煤的意义和原则、配煤的意义和原则(三三)、配煤理论、配煤理论(四四)、配合煤的质量指标、配合煤的质量指标（五（五)、配煤工艺与设备、配煤工艺与设备（六）、备煤车间的工艺流程（六）、备煤车间的工艺流程40三、配煤炼焦三、配煤炼焦（一）、单种煤的结焦特性（一）、单种煤的结焦特性 单种煤的结焦特性是配合煤结焦的基础，了解并掌握单种煤的结焦特性，是指导配煤比变化的主要依据。（1）褐煤褐煤 在在隔隔绝绝空空气气加加热热时时不不产产生生胶胶质

31、质体体，也也没没有有黏黏结结性性。不不能能单单独独炼炼成成焦焦炭炭，但但在在配配煤煤中中加加入入少少量量褐煤以褐煤以增加配煤的挥发分增加配煤的挥发分。41（2 2）长焰煤长焰煤 长焰煤是烟煤中煤化程度最低的煤，胶质层厚长焰煤是烟煤中煤化程度最低的煤，胶质层厚度小于度小于5mm5mm，因此，因此结焦性能很差结焦性能很差，在现代焦炉中，在现代焦炉中不不能炼出合格的焦炭能炼出合格的焦炭。若采用压紧、薄装及快速加热等方法，若采用压紧、薄装及快速加热等方法，可在可在土焦炉中炼制出细长条的焦炭。土焦炉中炼制出细长条的焦炭。配煤配煤中，加入少量长焰煤。但长焰煤的配入中，加入少量长焰煤。但长焰煤的配入量较高时

32、，会使焦炭的量较高时，会使焦炭的耐磨强度降低耐磨强度降低。三、配煤炼焦三、配煤炼焦42（3）气煤气煤 挥发分大挥发分大，可生成，可生成较多的胶质体较多的胶质体，但黏度小，但黏度小，流动性大，热稳定性差，易分解。流动性大，热稳定性差，易分解。当当半焦半焦转化成转化成焦炭焦炭时，时，收缩性大收缩性大，产生了很，产生了很多裂纹多裂纹，大部分为，大部分为纵裂纹纵裂纹，所以，所以焦炭细长易碎焦炭细长易碎。在在配配煤煤中中，气气煤煤含含量量多多，将将使使焦焦炭炭块块度度降降低低，但但配配以以适适当当的的气气煤煤，可可增增加加焦焦炭炭的的收收缩缩性性，便便于于推推焦焦，保护炉体保护炉体，同时得到较多的，同时

33、得到较多的化学产品化学产品。三、配煤炼焦三、配煤炼焦43（4 4）肥煤肥煤 肥煤隔绝空气加热肥煤隔绝空气加热产生的产生的胶质体数量最多胶质体数量最多，其最，其最大胶质体厚度可达大胶质体厚度可达25mm以上，有以上，有良好的流动性能良好的流动性能，且且热稳定性好热稳定性好。肥煤胶质体生成温度为肥煤胶质体生成温度为320，固化温度为，固化温度为460，温度间隔为，温度间隔为140。如果升温速度为。如果升温速度为3/min，胶质体的存在时间可达，胶质体的存在时间可达50min，由此决定了，由此决定了肥煤黏肥煤黏结性最强，是我国炼焦煤的基础煤种之一结性最强，是我国炼焦煤的基础煤种之一。三、配煤炼焦三、

34、配煤炼焦44 由于其由于其挥发分高挥发分高，半焦半焦的热分解和热缩聚最终的热分解和热缩聚最终收收缩量缩量很大，生成很大，生成焦炭的裂纹较多焦炭的裂纹较多，又深又宽，且多以，又深又宽，且多以横裂纹横裂纹出现，故易碎成小块。出现，故易碎成小块。肥煤单独炼焦时肥煤单独炼焦时，由于胶质体数量多，黏结性较，由于胶质体数量多，黏结性较好，膨胀性较大，导致好，膨胀性较大，导致推焦困难推焦困难。在在配煤配煤中，加入肥煤后，可起到中，加入肥煤后，可起到提高黏结性提高黏结性的的作用。作用。三、配煤炼焦三、配煤炼焦45 （5 5）焦煤焦煤 焦焦煤煤变变质质程程度度高高于于肥肥煤煤，挥挥发发分分低低于于肥肥煤煤，热热

35、解解生生成成的的胶胶质质体体数数量量多多，黏黏性性大大，固固化化温温度度较较高，高，半焦收缩量半焦收缩量和和收缩速度收缩速度均较均较小小。所所以以焦焦煤煤炼炼出出的的焦焦炭炭不不仅仅耐耐磨磨强强度度高高、焦焦块块大大、裂裂纹纹少少，而而且且抗抗碎碎强强度度也也好好。焦焦煤煤是是最最好好的的能炼制出高质量焦炭的能炼制出高质量焦炭的煤种煤种。配煤时，配煤时，配入焦煤是增加焦炭强度配入焦煤是增加焦炭强度。但。但 我国我国焦煤贮量有限，配煤时，应尽量焦煤贮量有限，配煤时，应尽量节约焦煤节约焦煤。三、配煤炼焦三、配煤炼焦46（6 6）瘦煤瘦煤 是是低低挥挥发发分分的的中中等等变变质质程程度度的的黏黏结结

36、性性煤煤，加加热热时时生成的生成的胶质体少，黏度大胶质体少，黏度大。单单独独炼炼焦焦时时，得得到到的的焦焦炭炭块块度度大大、裂裂纹纹少少、抗抗碎碎强度高强度高，但焦炭的熔融性很差，但焦炭的熔融性很差，耐磨性能差耐磨性能差。在配煤时在配煤时配入瘦煤可以提高焦炭的块度配入瘦煤可以提高焦炭的块度。三、配煤炼焦三、配煤炼焦47（7 7）贫煤贫煤 无无黏结性黏结性，不结焦，不结焦，不能单独炼焦不能单独炼焦。在在配配煤煤中中加加入入少少量量贫贫煤煤可可起起瘦瘦化化剂剂的的作作用用。因因其其硬硬度度大大，配配入入贫贫煤煤时时最最好好将将其其单单独独粉粉碎碎以以增增加加焦块的均匀性。焦块的均匀性。（8 8）无

37、烟煤无烟煤 挥挥发发分分低低，固固定定碳碳含含量量高高，密密度度大大，燃燃烧烧时时不不冒烟，加冒烟，加热时热时不不产产生胶生胶质质体体，无黏无黏结结性性和和结结焦性焦性。配入配入无烟煤起无烟煤起瘦化作用瘦化作用。三、配煤炼焦三、配煤炼焦48 配煤炼焦配煤炼焦:是是将将两两种种或或两两种种以以上上的的单单种种煤煤，均均匀匀地地按按适适当当的的比比例例配配合合，使使各各种种煤煤之之间间取取长长补补短短，生生产产出出优优质质焦焦炭炭，合合理理利利用用煤煤炭炭资资源源，增增加加炼炼焦焦化化学学产产品产量。品产量。三、配煤炼焦三、配煤炼焦49（二（二)、配煤的意义和原则、配煤的意义和原则 1.1.意意义

38、义：随随着着炼炼焦焦工工业业和和钢钢铁铁工工业业的的发发展展，单单种种煤煤炼焦的矛盾日益突出。炼焦的矛盾日益突出。若挥发分高，若挥发分高，化产多化产多，但，但焦炭质量差焦炭质量差；若若焦焦炭炭质质量量好好，则则化化产产少少，且且膨膨胀胀压压力力大大，焦焦饼饼收缩量小，收缩量小，推焦困难推焦困难，容易损坏炉墙。，容易损坏炉墙。而而我我国国煤煤源源丰丰富富，煤煤种种齐齐全全，但但炼炼焦焦煤煤贮贮量量少少，必须采用必须采用煤配合炼焦煤配合炼焦。三、配煤炼焦三、配煤炼焦502.2.配煤配煤原则：原则：我我国国从从5050年年代代就就开开始始了了炼炼焦焦配配煤煤的的研研究究和和生生产实践，建立了：产实践

39、，建立了：以以气气、肥肥煤煤为为基基础础煤煤种种，适适当当的的配配入入焦焦煤煤，使使黏黏结结成成分分、瘦瘦化化成成分分比比例例适适当当，并并尽尽量量多多配配高高挥发分弱黏结煤的配煤原则挥发分弱黏结煤的配煤原则。三、配煤炼焦三、配煤炼焦51 配煤原则配煤原则具体如下：具体如下：（1 1）焦炭质量焦炭质量符合要求；符合要求；（2 2）安安全全生生产产:焦焦炉炉生生产产中中，不不要要产产生生过过大大的的膨膨胀胀压压力避免推焦困难和损坏炉体；力避免推焦困难和损坏炉体；（3 3）降降低低生生产产成成本本:充充分分利利用用本本地地区区的的煤煤炭炭资资源源，运运输合理，缩短煤源平均距离；输合理，缩短煤源平均

40、距离；（4 4）适适当当增增加加化化学学产产品品的的产产率率:尽尽可可能能多多配配一一些些高高挥挥发分的煤；发分的煤；（5 5）合合理理利利用用我我国国的的煤煤炭炭资资源源:在在保保证证焦焦炭炭质质量量的的前前提下，应多配气煤等弱黏结性煤，尽量少用优质焦煤。提下，应多配气煤等弱黏结性煤，尽量少用优质焦煤。三、配煤炼焦三、配煤炼焦523.3.我国大多数地区煤炭的特点我国大多数地区煤炭的特点 （1）肥肥煤煤、肥肥气气煤煤黏黏结结性性好好，有有一一定定的的贮贮量量，但但灰灰分分和硫分较高，大部分煤不易洗选；和硫分较高，大部分煤不易洗选；（2）焦焦煤煤黏黏结结性性好好，但但贮贮量量不不多多，且且大大部

41、部分分焦焦煤煤灰灰分分高、高、难洗选；难洗选；（3 3）弱弱黏结黏结性煤性煤贮量较多，灰分、硫分较低，易洗选。贮量较多，灰分、硫分较低，易洗选。因因此此在在确确定定配配煤煤比比时时，应应以以肥肥煤煤和和肥肥气气煤煤为为主主，适适当当配入焦煤，尽量多利用弱黏结性煤。配入焦煤，尽量多利用弱黏结性煤。三、配煤炼焦三、配煤炼焦53 总总之之，制制定定配配煤煤比比应应遵遵循循上上述述原原则则，因因地地制制宜宜，根根据据单单种种煤煤的的特特性性，通通过过配配煤煤试试验验，拟拟定初步配煤方案，然后进行试生产定初步配煤方案，然后进行试生产。三、配煤炼焦三、配煤炼焦54(三三)、配煤理论、配煤理论 由由于于煤煤

42、的的多多样样性性和和结结构构的的复复杂杂性性，迄迄今今没没有有一一个个普普遍遍适用的配煤理论。适用的配煤理论。研研究究者者提提出出一一些些理理论论，都都是是在在一一定定区区域域内内或或煤煤源源条条件件下试验得出的经验结论。下试验得出的经验结论。典型的有典型的有黏结组分和纤维质组分的配煤概念黏结组分和纤维质组分的配煤概念；挥发分、流动度配煤概念挥发分、流动度配煤概念；煤岩配煤理论煤岩配煤理论等；等；各各理理论论都都有有一一定定的的局局限限性性。根根据据理理论论指指导导确确定定的的配配煤煤方案方案，还必需经过，还必需经过配煤试验配煤试验来验证其合理性。来验证其合理性。三、配煤炼焦三、配煤炼焦551

43、 1黏结组分和纤维质组分的配煤概念黏结组分和纤维质组分的配煤概念 是将煤分为是将煤分为 黏结组分黏结组分（活性组分）（活性组分）纤维质组分纤维质组分（惰性组分）两大类。（惰性组分）两大类。评价炼焦配煤的指标评价炼焦配煤的指标:一是用一是用黏结组分的数量黏结组分的数量表示表示黏结能力的大小黏结能力的大小；二是用二是用纤维质组分的强度纤维质组分的强度决定决定焦炭的强度焦炭的强度。三、配煤炼焦三、配煤炼焦56具体方法是：具体方法是：将将煤煤用用吡吡啶啶抽抽提提，提提出出物物为为黏黏结结组组分分，残残留留物物为为纤纤维质组分维质组分。将将纤纤维维质质组组分分与与一一定定量量的的沥沥青青混混合合成成型型

44、后后干干馏馏，用用干馏后所得固块的最高耐压强度表示纤维质组分的强度。干馏后所得固块的最高耐压强度表示纤维质组分的强度。当当配配合合煤煤达达不不到到相相应应要要求求时时，可可添添加加黏黏结结剂剂或或瘦瘦化化剂进行调整。它们的关系如图剂进行调整。它们的关系如图1-2-6:1-2-6:三、配煤炼焦三、配煤炼焦57 图图1-2-6 1-2-6 黏结组分与纤维质组分的配合关系示意图黏结组分与纤维质组分的配合关系示意图 强黏结煤；强黏结煤；黏结组黏结组分多的弱黏结煤；分多的弱黏结煤；弱黏结煤；弱黏结煤；非黏结煤；非黏结煤；无烟煤无烟煤三、配煤炼焦三、配煤炼焦58 2 2挥发分、流动度配煤概念（略）挥发分、

45、流动度配煤概念（略）煤煤料料的的特特性性通通常常可可用用煤煤化化度度指指标标和和黏黏结结性性指指标标来反映。来反映。挥挥发发分分、流流动动度度配配煤煤概概念念是是以以煤煤化化度度及及黏黏结结性作配煤依据的一种方案。性作配煤依据的一种方案。三、配煤炼焦三、配煤炼焦3煤岩配煤理论煤岩配煤理论(略略)59(四四)、配合煤的质量指标、配合煤的质量指标 配配煤煤质质量量指指标标主主要要是是指指配配合合煤煤的的水水分分、灰灰分分、挥挥发发分分、硫硫分分、胶胶质质层层厚厚度度、膨膨胀胀压压力力、黏结性黏结性及及细度细度等。等。三、配煤炼焦三、配煤炼焦60 1.1.配合煤水分配合煤水分 配合煤水分应稳定。通常

46、水分每增加配合煤水分应稳定。通常水分每增加1%1%，结，结焦时间约延长焦时间约延长2020分钟。另外装炉煤水分对堆密度分钟。另外装炉煤水分对堆密度也有影响，如图也有影响，如图1-2-71-2-7为二者的关系。为二者的关系。首先：煤料首先：煤料堆密度增大堆密度增大，炭化室，炭化室装煤多装煤多，且，且利利于焦炭强度的提高于焦炭强度的提高。配合煤水分稳定在。配合煤水分稳定在8%12%较为合适。较为合适。三、配煤炼焦三、配煤炼焦61 由由图图可可见见，煤煤料料水水分分低低于于6 67%7%时时，随随水水分分降降低堆密度增高。高水分大于低堆密度增高。高水分大于7%7%，堆密度也增高，堆密度也增高（是由于

47、水分的润滑作用，是由于水分的润滑作用，促进煤粒相对位移所致促进煤粒相对位移所致)。水分过高水分过高：结焦时间延长，：结焦时间延长，炼焦耗热量增加，炼焦耗热量增加，也影响炉体寿命。也影响炉体寿命。水过低水过低：装煤烟尘污染严重。：装煤烟尘污染严重。图图1-2-7 1-2-7 煤料堆密度与水分关系煤料堆密度与水分关系三、配煤炼焦三、配煤炼焦622.2.配合煤灰分配合煤灰分 成成焦焦过过程程中中，煤煤料料中中的的灰灰分分几几乎乎全全部部转转入入焦焦炭炭中中。一一般般配配煤煤的的成成焦焦率率为为707080%80%，焦焦炭炭的的灰灰分分即即为配煤灰分的为配煤灰分的1.31.31.41.4倍。倍。我我国

48、国规规定定：一一级级冶冶金金焦焦的的灰灰分分12%12%，按按成成焦焦率率75%75%计算，配合煤灰分应不大于计算，配合煤灰分应不大于12%75%=9%12%75%=9%，。，。三、配煤炼焦三、配煤炼焦63 3.3.配合煤硫分配合煤硫分 配合煤硫分可直接测出，也可将各单种煤的硫配合煤硫分可直接测出，也可将各单种煤的硫分按加和性计算。焦炭分按加和性计算。焦炭S S要求小于要求小于1.01.01.2%1.2%，若成，若成焦率为焦率为75-80%75-80%，则配煤，则配煤S S应小于应小于1.0%1.0%。我国东北、。我国东北、华北地区为低硫煤，西南地区为高硫煤。华北地区为低硫煤，西南地区为高硫煤

49、。4.4.配合煤挥发分配合煤挥发分 一般选一般选18-30%18-30%。它决定化学产品和煤气的产率。它决定化学产品和煤气的产率。我国一般控制在我国一般控制在Vdaf=25-32%Vdaf=25-32%。三、配煤炼焦三、配煤炼焦645 5配合煤的黏结性指标配合煤的黏结性指标 配配合合煤煤的的黏黏结结性性指指标标是是影影响响焦焦炭炭强强度度的的重重要要因因素素。以以此此为为基基础础的的反反映映黏黏结结能能力力大大小小的的指指标标的的适适宜宜范范围围为为：黏黏结结指指数数G G=58=587272，胶胶质质层层最最大大厚厚度度Y Y=17=1722mm22mm，奥亚膨胀度指标，奥亚膨胀度指标b b

50、t t50%50%。配配合合煤煤的的黏黏结结性性指指标标一一般般不不能能用用单单种种煤煤的的黏黏结结性指标按加和性计算。性指标按加和性计算。三、配煤炼焦三、配煤炼焦65 6 6配合煤的膨胀压力配合煤的膨胀压力 煤煤热热解解时时配配合合煤煤膨膨胀胀压压力力不不能能用用简简单单的的加加和和性性来来计计算算，只只能能通通过过实实验验的的方方法法加加以以测测定定。配配煤煤时时考考虑：虑：在常规炼焦配煤范围内，煤料的煤化程度在常规炼焦配煤范围内，煤料的煤化程度 加深时，膨胀压力增大；加深时，膨胀压力增大；对同一煤料，增大堆密度，膨胀压力增加对同一煤料，增大堆密度，膨胀压力增加 。当用当用增加堆密度增加堆