焦炭是主焦煤及各種添加煤在隔絕空氣的條件下,加熱到950-1050℃,通過干燥、熔融、粘結、固化、收縮等階段終制成焦炭,這過程叫高溫煉焦(高溫干餾)。由高溫煉焦得到的焦炭用于高爐冶煉、鑄造和氣化。煉焦過程中產生的經回收、凈化后的焦爐煤氣是高熱值的燃料,又是重要的有機合成工業原料。
冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦和有色金屬冶煉用焦的統稱。由于90%以上的冶金焦均用于高爐煉鐵,因此旺旺把高爐焦稱為冶金焦。
焦炭是高溫干餾的固體產物,主要成分是碳,具有裂紋和不規則的孔孢結構體。裂紋的多少直接影響到焦炭的力度和抗碎強度,因而質量標準指標一般以裂紋度來衡量。衡量孔孢結構的指標主要用氣孔率(只焦炭氣孔體積占總體積的百分數)來表示,它影響到焦炭的反應性和強度。不同用途的焦炭,對氣孔率指標要求不同,一般冶金焦氣孔率要求在40-45%,鑄造焦要求在35-40%。出口焦要求在30%左右。焦炭裂紋度與氣孔率的高低,與煉焦所用煤種有直接的關系,如以氣煤為主煉得的焦炭,裂紋多,氣孔率高,強度低,而以焦煤作為基礎煤煉得的焦炭裂紋少、氣孔率低、強度高。焦炭強度通常用抗碎強度和耐磨強度兩個指標來表示。焦炭的抗碎強度是指焦炭能抵抗受外來沖擊力而不沿結構的裂紋或缺陷處破碎的能力。
1、焦炭中的硫分,硫是生鐵冶煉的有害雜質之一,會降低生鐵的質量。
在煉鋼生鐵中硫含量大于0.07%即為廢品。由高爐爐料帶入爐內的硫有11%來自礦石。3.5%來自石灰石,82.5%來自焦炭,所以焦炭是爐料中硫的主要來源。焦炭硫分的高低直接影響到高爐冶煉生產。當焦炭硫分大于1.6%,硫分每增加50.1%,焦炭使用量增加1.8%,石灰石加入量增加3.7%,礦石加入量增加0.3%高爐產量降低1.5-2.0%冶金焦的含硫量規定不大于1%,大中型高爐使用的冶金焦含硫量小于0.4-0.7%。
2、焦炭中的磷分,煉鐵用的冶金焦含磷量應在0.02-0.03%以下。
3、焦炭中的灰分:焦炭的灰分對高爐冶煉的影響很顯著。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很必要的。
4、焦炭中的揮發分:根據焦炭的揮發分含量可判斷焦炭成熟度。如揮發分大于1.5%,則表示生焦。揮發分小于0.5-0.7%,則表示過火,一般成熟的冶金焦揮發分為1%左右。
5、焦炭中的水分:水分波動會使焦炭計量不準,引起爐況波動。
6、焦炭的篩分組成:在高爐冶煉中焦炭的力度也很重要。過去對焦炭力度要求為:對大焦爐焦炭粒度大于40毫米,中、小高爐粒度大于25毫米。但是目前一些鋼廠的試驗表明,焦炭粒度在40-25毫米為好。大于80毫米的焦炭需要整粒,讓其粒度范圍變化不大。這樣焦炭塊度均一,空隙大,阻力小,爐況運行良好。
焦炭的用途
焦炭主要用于高爐煉鐵和用于銅、鉛、鋅、銻、汞等有色金屬的鼓風冶煉,起還原劑、發熱劑和料柱骨架作用。煉鐵高爐采用焦炭代替木炭,為現代高爐大型化奠定基礎。為了讓高爐操作達到較好的技術經濟指標,冶煉用焦炭需要有適當的化學性質和物理性質,還用于鑄造、化工、電石和鐵合金,其質量要求有所不同。如鑄造用焦,一般要求粒度大、氣孔率低、固定碳高和硫分低。化工氣化用焦,對強度要求不嚴,不過要求反應性好,灰熔點較高,電石生產用焦要求盡量提高固定碳含量。
冶金行業目前主要的煉鐵方法為高爐煉鐵,其主要原料為鐵礦石、焦炭、噴吹燃料及敷料。
焦炭在煉鐵中的作用
一、燃燒供給熱量
二、作為料柱骨架
三、作為鐵還原劑
四、作為生鐵形成過程中滲碳的碳源。
高爐對焦炭的要求是:含碳高、強度好、有一定的塊度均勻,有合適的反應性、灰分和雜質低。
煉焦副產品發的回收
煉焦煤在隔絕空間高溫加熱過程中生產焦炭,溫度升高時,煉焦煤形成熔融的膠質體,不斷自身裂解產生油氣,通過冷凝、冷卻及回收工藝,得到各種化工產品和凈化的焦爐煤氣。化工產品主要包括煤焦油、粗苯、硫酸銨、煤氣通過對煤化工進行深加工,能得到眾多化工產品,煤氣可提取如甲醇等有機物。這些產品被廣泛用于醫藥、化工、冶金、農業化肥、航空、航海等領域,為國民經濟發展提供重要原料。開展焦炭深加工和回收是煉焦行業的發展方向,同時也使焦化產業鏈得以延伸。
影響焦炭價格變化的因素分析,焦炭主要用于冶金行業煉鐵的原料,近幾年鋼鐵產業的興起,冶金用的焦炭需求也加大。焦炭作為煤炭行業和鋼鐵行業的中間商品,受到上游煤炭市場供應的影響,也受到下游鋼鐵行業需求的影響。鋼鐵市場和焦炭、焦煤市場有高度相關關系,鋼鐵市場價格波動直接影響焦炭市場和焦煤市場。
煤炭屬于資源,焦炭屬于高耗能、高污染行業。為此限制了新建焦爐的高爐,節能減排等措施也使得焦炭行業進行淘汰落后產能,兼并重組,改變了焦化行業整體發展水平較低的現狀,促進產業結構優化,企業生產規模顯著提高。