文｜彙錦數能-掌上煤焦

01

焦炭灰分

焦炭中含有礦物質，其燃燒時礦物質會殘留形成灰分，灰分高會對焦炭産生不利影響。當焦炭在焦爐的高溫環境中，燃燒産生灰分，灰分的增加破壞焦炭内部結構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内部，加劇熱性能變差。

灰分中的各種成分不同，有些成分起到堿性的作用，比如堿金屬、堿土金屬，如果高爐中爐渣的堿性成分含量高，則灰分的堿度高，對高爐焦炭的生産越不利。另外灰分的一些元素含量會對焦炭的反應有不同程度的催化作用，其中一些成分會加快焦炭與CO2的反應速率，使焦炭劣化，有些礦物質對焦炭的反應性起減弱作用。在高爐焦炭，焦炭的灰分增加，焦炭的比例将增加，這将增加石灰石的用量，而石灰石消耗量的增加都會對焦炭質量的負面影響，焦炭質量下降。所以，在焦炭的煉鐵生産中，焦炭的灰分含量越少越好，利于提高焦炭的質量，也同時提高煉鐵的質量。

02

焦炭的氣孔結構

焦炭是一種強度比較堅硬的多孔的結構，内部有大量的氣孔，其結構強度由氣孔壁的厚薄有關，也與内部氣孔的構造分布有關，氣孔數量的多少、氣孔的大小以及氣孔之間裂紋的多少有關。焦炭的氣孔結構強度直接影響到焦炭的質量，氣孔壁的厚薄影響強度，多少影響熱态性能，因此焦炭的氣孔結構相關指标是影響焦炭質量的參數。測定焦炭氣孔的氣孔率可以反映焦炭質量，實驗室測定焦炭的顯氣孔率常用抽真空法，這種方法方便快捷，可以用壓汞法來測定焦炭的孔徑的分布，氣孔的比表面積可以反映與CO2接觸程度，它的測定可以用N2吸附法。另外可以用光學顯微鏡法來直接全面的測定焦炭氣孔分布情況。

03

焦炭的光學顯微組分

焦炭的光學組織是對其質量有重要的影響，研究實驗人員為其各種性質進行了大量的研究，以及改善焦炭光學組織的方法。焦炭的顯微結構分為各向同性、細粒鑲嵌、粗粒鑲嵌、流動狀、片狀、類絲炭和破片以及基礎各向異性。焦炭的顯微結構組織與焦炭的熱态性能有關。焦炭中一些礦物質改變焦炭顯微結構來影響焦炭的質量，顯微組分抗堿性不一，不同組分對焦炭質量影響不同。

04

抗碎強度和耐磨強度

抗碎和耐磨可以作為指标用來評價焦炭冷态強度，焦炭從高爐頂端落到底部承受能力，抗碎強度用M40表示，抗碎強度可以很好的反映焦炭在高爐中承受壓力能力的大小，焦炭作為骨架在高爐中與鐵礦石混合并承受壓力，需焦炭要有一定的抗碎能力。耐磨強度指标用M10表示，焦炭與礦石混合過程中，它們之間充分接觸擦，要求焦炭有一定的耐磨性，M10的性能與焦炭顯微結構有密切關系，氣孔壁的厚薄、氣孔率的分布，焦炭的裂紋多少綜合反映冷态強度，另外入爐煤的細度和焦炭的熄焦方式也有影響。

05

焦炭的結構強度和顯微強度

焦炭的結構強度是也是作為評價焦炭質量的指标，而對其有影響的因素衆多，煤料的黏結性，焦炭的氣孔率。焦炭結構強度從宏觀上可直接表現為機械強度，從焦炭的抗碎、耐磨等性能指标可以體現，從微觀上與顯微組成以及構造有關。氣孔壁厚度和孔壁的光性組織這兩項指标對焦炭質量影響大，當氣孔壁越厚時，則焦炭的向異性組織含量越多，強度越好。顯微強度和結構強度的測定，都是将一定粒度的樣品和不同數量的鋼球混合放到鋼管中，測定大于或小于某一粒級的百分率。

06

焦炭的反應性和反應後的強度

焦炭在高爐中會與氧化性氣體發生反應（CRI），主要反應為：

C O2=CO2

C H2O=CO H2

C CO2=2CO

焦炭經過高溫反應後的熱強度為反應後強度（CSR）。檢測的方法為：将制取的幹燥焦炭取Mg(200±0.5g)放到反應器内，800℃開始通N2，當溫度升到1100±5℃時開始通CO2并反應2h，之後再通N2冷卻，取出稱量剩餘焦炭的質量M1，焦炭在反應器中與CO2反應損失的質量占總質量的百分率為焦炭反應性（CRI）。将剩餘的質量M1焦炭經I型轉鼓600r後，用10mm的粒級的篩子篩選焦炭，稱取留在篩上的質量M2，此質量占M1的百分率為反應後強度（CSR）。

式中：

M-反應前爐内焦炭質量;

M1-為反應後的殘餘焦炭重量；

M2-為轉鼓試驗後>10mm的焦炭重量。

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