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1、1化工专业备课教案授课班级 化工专业 15 年级 1 班 授课时间课题 炼焦的基本知识 授课安排 4 课时课型 理论 教具 多媒体 授课教师 张君知识目标 1、炼焦的基本知识2、焦炭的生成。能力目标 能够熟知焦炭的基本性质教育教学目标情感目标 培养学生敢于探索知识的能力重点 焦炭的用途、焦炭的基本性质等内容难点 焦炭的生成过程等内容教材分析关键 熟知焦炭的化学产品的产生教法学法 教师讲授为主，适量的练习。 教学环节及内容安排 教法与学法第一、二课时第一、组织教学1、清点学生人数，安定课堂秩序。2、严禁学生接打电话、玩手机；第二、讲授新课新课程教学要求一、教学内容1、焦炭及用途 2、焦炭的基本性
2、质3、焦炭的生成过程 4、化学产品的产生 二、上课要求1、不能迟到、旷到2、不能睡觉3、动手做图三、考核方式考勤+作业 +期中+期末四、讲授新课焦炭的产生任务引入烟煤在隔绝空气的条件下，加热到 950-1050，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。 班长汇报出勤情况学生配合见 PPT2教学内容和过程 教法与学法1、什么是焦炭？由烟煤、石油、沥青或者其他液体碳氢化合物为原料，在隔绝空气的条件下干馏得到的固体产物都
3、可称之为广义的焦炭。二、焦炭及用途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 7580。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 CO2:3Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2Fe3O4+CO
4、3FeO+CO2FeO+CO Fe+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：FeO+CO Fe+CO2CO2+C2COFeO+CO Fe+CO2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3550。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
5、入生铁的碳约占焦炭含碳量的79。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。见 PPT板书教师讲解见 PPT板书教师讲解4教学内容和过程 教法与学法高炉焦:高炉焦是专门用于高炉炼铁的焦炭。高炉焦在高炉中的作用主要有以下几个方面：(1)作为燃料，提供矿石还原、熔化所需的热量。对于一般情况下的高炉，每炼 lt 生铁需焦炭 500Kg 左右，焦炭几乎供给高炉所需的全部热能。当风口喷吹燃料并鼓入氧气的情况下，焦炭供给的热能也约占全部热能的 700%80% 。焦炭燃烧所提供的热量是在风口区产生的，焦炭灰分低、进入风口区仍保持一
6、定块度是保证燃烧情况良好所必需的条件。(2)作为还原剂，提供矿石还原所需的还原气体 CO。高炉中矿石还原是通过间接和直接还原完成的。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：间接还原反应约从 400开始，直接还原在高炉中约 850以上的区域开始。由于高温时生成的 CO2 又立即与焦炭中的碳反应生成 CO，所以从全过程看，可以认为是焦炭中的碳直接参与还原过程：不论间接或直接还原，都是以 CO 为还原剂，为了不断补充 CO，需要焦炭有一定的反应性。(3)对高炉炉料起支撑作用并提供一个炉气通过的透气层。焦炭比较坚固，且在风口区以上始终保
7、持块状，因此它是高炉炉料的骨架。焦炭在高炉中比其他炉料的堆密度小，具有很大空隙度，因为焦炭体积占炉料总体积的。35%50% 左右，所以起到疏松作用，使高炉中气体流动阻力小，气流均匀，成为高炉顺行的必要条件，高炉焦要求一定块度组成和强度指数，就是为了在高炉中有良好的透气性。(4)供碳作用，生铁中的碳全部来源于高炉焦炭，进入生铁中的碳约占焦炭中含碳量的 7%10%。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，碳进一步渗入铁内，最后可使生铁的碳含量达到 4%左右。见 PPT板书教师讲解56教学内容和过程 教法与学法铸造焦 :铸造焦是化铁炉熔铁的主要燃料。其作用是熔化炉料并
8、使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。因此，铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。气化焦:是专用于生产煤气的焦炭，也就是质量要求没有冶金焦高的焦碳。主要用于固态排渣的固体床煤气发生炉内，作为气化原料，生产以CO 和 H2 为可燃成分的煤气。气化焦要求灰份低、熔点高、块度适当和均匀。其一般要求如下：固定碳大于 80%；灰份小于 15%；灰熔点大于1250；挥发份小于 3%；粒度 15-35%和大于 35mm 两级。气化过程的主要反应有： C+O2CO2+408177KJCO2+C2CO-162142KJC+H2OCO+H2-118628KJC+2
9、H2OCO2+2H2-755115DJ因为产生 CO 和 H2 的过程均是吸热反应，需要的热量由焦炭的氧化、燃烧提供，因此气化焦也是气化工程的热源。电石焦:是在生产电石的电弧炉中作导电体和发热用的焦炭。电石焦具有灰份低、反应性高、电阻率大和粒度适中等特性，其化学成分和粒度一般应符合如下要求:固定碳大于 84%，灰份小于 14%，挥发份小于2%，硫份小于 1。5% ，磷分小于 0.04%，水分小于 1.0%，粒度根据生产电石的电弧炉容量而定。电石焦是焦炭的一种， 焦炭是炼焦煤经过高温干馏，脱除了挥发份以后的可燃固体，是质地坚硬、多孔、有裂纹、呈银灰色的块状碳质材料。生产方法和用途不同，焦炭的品种
10、和质量也有所不同，按用途可分为冶金焦、铸造焦、化工焦、铁合金焦等。电石用焦加入电弧炉中，在电弧热和电阻热的高温(1800-2200)作用下，和石灰石发生复杂的发应，生成熔融状态的碳化钙，也就是电石。电石焦在加工电石过程中，是需要脱水干燥，然后经过粉碎加工，最后经过特定条件和石灰石发生反应生成碳化钙，在这个工艺中，石灰石和电石焦都是必须经过事先加工才能够应用，通过磨粉机等设备进行粉磨，才能让其充分接触反应。见 PPT板书教师讲解7教学内容和过程 教法与学法一、焦炭的基本概念 1、焦炭的定义 焦炭是一种质地坚硬、多孔、呈银灰色，并有不同粗细裂纹的碳质固体块状材料，其真密度约 180195，堆积密度
11、约400520kgm3，由 C、H、0、N、S、P 等元素组成，在高炉炼铁中起还原剂、发热剂和料柱骨架的作用。 第二章 焦炭的基础知识 2、焦炭的指标 2.1 硫份（St，d） 硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。由高炉炉料带入炉内的硫有 11% 来自矿石，3.5% 来自石灰石，82.5% 来自焦炭，所以焦炭是炉料中硫的主要来源。焦炭硫份的高低直接影响到高炉炼铁生产。当焦炭硫份大于 1.6% ，硫份每增加 0.1% ，焦炭使用量增加 1.8%，石灰石加入量增加 3.7%, 矿石加入量增加 0.3% 高炉产量降低 1.52.0%. 冶金焦的含硫量规定不大于 1% ，大中型高炉使用的冶金
12、焦含硫量小于0.40.7% ，我厂要求焦炭硫份控制在 0.8%以内。 2.2 磷份（P ） 焦炭中的磷份在炼铁中大部分转入铁中，生铁含磷使其冷脆性变大，用于转炉炼钢时，因采用酸性熔渣，磷难以除掉，生铁含磷应低于0.010.015% ，用于平炉炼钢时，因系碱性熔渣，磷可做燃料烧掉，煤炼焦时磷全部转入焦炭，若要求低磷焦炭，必须控制焦炭含磷，我厂对磷不做要求。灰份（Ad） 焦炭燃烧后的残余物为灰份，主要成分是二氧化硅、三氧化二铝等酸性氧化物，在炼焦过程中全部转入焦炭。灰份含量增高，在高炉冶炼过程中，为造渣所消耗的石灰石和热量将增加，高炉利用系数降低，焦比增加。焦炭灰份增加 1%，焦炭用量增加 22.
13、5% 因此，焦炭灰份的降低是十分必要的。 2.4 挥发份（Vdaf） 将焦炭加热到 850以上，即从焦炭中析出挥发物，剩余部分为固定碳和灰份。根据焦炭的挥发份含量可判断焦炭成熟度。如挥发份大于1.9% ，则表示焦炭成熟不好，焦炭耐磨性差，使高炉透气性差，可能引起挂料，增加吹损，破坏高炉操作制度等恶果见 PPT板书教师讲解89教学内容和过程 教法与学法挥发份小于 0.50.7%, 则表示过火，过火焦易碎，容易落入熔渣中，造成排渣困难、风口烧坏等现象，一般成熟的冶金焦挥发份为 1% 左右。水份（Mt） 焦炭在 102 105烘箱中干燥到横重后损失量即为水份。水份波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。此外，焦炭水份提高会使 M偏低， M10 偏高，给转鼓指标带来误差。焦炭
