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1、焦炭概述一、焦炭定义 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。 二、焦炭的类别铸造焦：是专用与化铁炉熔铁的焦炭。铸造焦是化铁炉熔铁的主要燃料。其作用是熔化炉料并使铁水过热，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。冶金焦：是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的冶
2、金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。 三、焦炭用途 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，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。炼铁高炉采用焦炭代替木炭，为现代高炉的大型化奠定了基础，是冶金史上的一个重大里程碑。为使高炉操作达到较好的技术经济指标，冶炼用焦炭（冶金焦）必须具有适当的化学性质和物理性质，包括冶炼过程中的热态性质。焦炭除大量用于炼铁和有色金属冶炼（冶金焦）外，还用于铸造、化工、电石和铁合金，其质量要求有所不同。如铸造用焦，一般要求粒度大、气孔率低、固定碳高和硫分低；化工气化用焦，对强度要求不严，但要求反应性好，灰熔点较高；电石生产用焦要求尽量
3、提高固定碳含量。 四、焦炭分布 从我国焦炭产量分布情况看，我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。五、焦炭的物理性质 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。 焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下： 真密度为1.8-1.95g/cm3；视密度为0.88-1.08g/cm3；气孔率为35-55%；散密度为400-500kg/m3； 平均比热容为0.808kj/（kgk）（100），1.
4、465kj/（kgk）（1000）； 热导率为2.64kj/（mhk）（常温），6.91kg/（mhk）（900）； 着火温度（空气中）为450-650； 干燥无灰基低热值为30-32KJ/g； 比表面积为0.6-0.8m2/g。六、焦炭的化学性质1、焦炭反应性 焦炭与二氧化碳、氧和水蒸汽等进行化学反应的能力。焦炭在高炉冶炼过程中，与CO2、O2和水蒸汽发生下列化学反应： C+O2CO2393.3(kJmol-1) C+1/2O2CO110.4(kJmol-1)C+CO22CO172.5(kJmol-1)C+H2OCOH2131.3(kJmol-1)由于焦炭与O2和H2O的反应有与CO2反应相
5、类似的规律，大多数国家都用焦炭与CO2间的反应特性评定焦炭反应性。焦炭反应性与焦炭块度、气孔结构、光学组织、比表面积、灰分的成分和含量等有关；还因测定是所采用的条件，如反应温度、反应气组成、反应气流量和压力等因素而成改变。所以，评定炭的反应性必须在规定的条件下（GB400083）进行试验，以反应后失重百分数作为反应指数（Cr）。反应后的焦炭在直径130mm，长700mm的I型转鼓中以20r/min速度转动600转，然后用10mm筛子筛分，测量筛上物占装入转鼓的反应后焦炭量的百分数作为反应后强度Sar，多数国家要求Cr48%50%。在反应条件一定的情况下，焦炭反应性主要受炼焦煤料的性质、炼焦工艺
6、、所得焦炭的结构以及焦炭灰成分的影响。 降低焦炭反应性的措施。一般认为，在炼焦配煤中适当多用低挥发分煤和中等挥分煤，少用高挥发煤；提高炼焦终温；闷炉操作；增加装炉煤散密度，调整装炉煤的粒度组成；干法熄焦；提高焦炭光学各向异性组织含量；降低气孔比表面积；降低焦炭灰分（金属氧化物具有正催化作用，B2O3具有负催化作用）。有的学者认为，配用低变质程度、弱黏结性的气煤类煤炼成的焦炭含有大量的各向同性结构，有着良好的抗高温碱侵蚀性能。 2焦炭的燃烧性 作为燃料是焦炭的主要用途，发热量、着火温度等是焦炭的重要参数。 （1）焦炭的发热量。焦炭的发热量是用氧弹量热计测定的，按GB213标准进行，操作精细，误差
7、可在125J/g以内。焦炭中的碳、氢、硫、氮都能与氧化合，由其反应热可以计算出焦炭的发热量，其值在3340033650J/g。对焦炭CO2反应性有影响的各因素对焦炭的燃烧性也具有相同的影响。 （2）焦炭的着火点。焦炭的着火点是指焦炭在干燥的空气中产生燃烧现象的最低温度。测定焦炭着火点的方法，习惯上采用1943年布莱登和赖利等人设计的方法，高炉焦着火温度为550650。 3焦炭抗碱性 它是焦炭在高炉冶炼过程中抵抗碱金属及其盐类作用的能力。虽然焦炭本身的钾、钠碱金属含量很低（约0.1%0.3%），但在高炉冶炼过程中，由矿石带入大量的钾、钠，并富集在焦炭中（可高达3%以上），对焦炭反应性、焦炭机械强
8、度和焦炭结构均会产生有害的影响，危及高炉操作。提高焦炭抗碱能力的措施有： （1）采取各种措施降低焦炭与CO2的反应性，提高反应后强度。（2）从高炉操作采取措施，降低高炉炉身上部温度，减少碱金属在高炉的循环，从而降低焦炭中的钾、钠富集量。（3）炼焦煤料适当配用低变质程度弱黏结性气煤类煤。七、焦炭质量指标 焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。不同
9、用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在4045%，铸造焦要求在3540%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。M40和M10值的测定方
10、法很多，我国多采用德国米贡转鼓试验的方法。 八、焦炭质量的评价 1、焦炭中的硫分：硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。在炼钢生铁中硫含量大于0.07%即为废品。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。焦炭硫分的高低直接影响到高炉炼铁生产。当焦炭硫分大于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焦含硫量小于0.40.7%。 2、焦炭中的磷分：炼铁用的冶金焦含磷量应在0.020.03
11、%以下。 3、焦炭中的灰分：焦炭的灰分对高炉冶炼的影响是十分显著的。焦炭灰分增加1%，焦炭用量增加22.5%因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。 4、焦炭中的挥发分：根据焦炭的挥发分含量可判断焦炭成熟度。如挥发分大于1.5%，则表示生焦；挥发分小于0.50.7%,则表示过火，一般成熟的冶金焦挥发分为1%左右。 5、焦炭中的水分：水分波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。此外，焦炭水分提高会使M04偏高，M10偏低，给转鼓指标带来误差。 6、焦炭的筛分组成：在高炉冶炼中焦炭的粒度也是很重要的。我国过去对焦炭粒度要求为：对大焦炉（13002000平方米）焦炭粒度大于40毫米；中、小高炉焦炭粒度大于
12、25毫米。但目前一些钢厂的试验表明，焦炭粒度在4025毫米为好。大于80毫米的焦炭要整粒，使其粒度范围变化不大。这样焦炭块度均一，空隙大，阻力小，炉况运行良好。焦炭期货上市的条件及原因一、焦炭的品种属性符合期货品种的基本要求 焦炭符合期货品种必须具备的易储藏、品质易于划分、供应量大、价格波动频繁等特征。 1、焦炭是一种大宗商品 焦炭是一种重要的工业品，主要用于高炉炼铁和铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，此外，还用于铸造、化工、电石和铁合金等领域。我国80%左右的焦炭用于炼铁，其余的20%用于有色金属冶炼、化工等行业；国外90%95%用于钢铁生产。我国的焦炭产量2005年25411.
13、7万吨，2006年29768.3万吨，2007年32894.33万吨，2008年上半年17231.47万吨，同比上涨11.4%。随着钢铁、化工、机械铸造、电石等行业的高速发展，这种需求态势将继续保持。据预测，2008年全球粗钢产量将突破14亿吨，生铁产量突破10亿吨，全球焦炭消费量将可能突破6亿吨，而我国焦炭需求有可能达到3.6亿吨。焦炭完全满足作为期货品种必备的条件大宗商品。 2、焦炭具有较高的同质性，易于划分质量等级 期货合约的标的物必须是标准化的商品，期货品种的规格、质量必须能够量化和评级，这样一方面保证期货合约与现货商品的一一对应关系，使期货价格信号更加明确，另一方面可以提高实物交割的
14、效率，使买卖双方不至于因产品质量而产生分歧。我国的焦炭按灰分、硫分、挥发分、焦末含量以及机械强度等指标划分为一级、二级、三级，简单明了，现货市场也都基本按照国家划定的标准进行交易。因此，焦炭具有较高的同质性，易于划分质量等级。 3.焦炭性质稳定，易于储藏和运输 对冲平仓和现货交割是期货市场的两项基本履约方式。为了便于实物交割，作为期货品种的商品必须易于储藏和运输。焦炭性质稳定，不易变质。我国国内运输焦炭采用汽车、火车或水运，出口焦炭采用散装或集装箱运输。不论采用哪种运输方式，焦炭较为稳定的特性都可以满足其运输要求。4.焦炭具有众多的买者和卖者，价格波动自由 期货价格由买卖双方自由竞价形成，要求
15、交易品种的价格能够自由波动，不为垄断力量操纵，这需要市场上有众多的买者和卖者来保证流动性。实践表明，一种商品的市场结构属于垄断竞争，比较适合开展期货交易。这是因为垄断竞争能够保证充分的竞争，同时垄断竞争市场结构中的企业具有相当的规模，具有套期保值的需求。评估市场结构用市场集中度，所谓的市场集中度指市场中占有率排名前n名的企业市场份额之和占整个市场的比例，用CRn表示，则：CRn=si（其中，si为第i个企业的市场占有率）。CRn数值的大小代表集中度高低，数值太大，表明集中度过高，市场中的垄断力量太强，不适合开展期货交易；数值较小，且cri值较为平均，表明集中度较低且市场中各主体实力较为平均，不存在市场的绝对控制力量，这样的市场结构比较适宜开展期货交易。 5.价格波动频繁 期货市场的基本功能是套期保值和规避价格风险，没有价格风险也就没有套期保值和规避风险的必要，因此，现货价格波动频繁是选择期货品种的重要依据。图一是中国焦炭出口价格和美国焦炭消费价格，从中我们可以看出：不论国内还是国外，焦炭价格一直波动频繁，波动程度剧烈，中国焦炭价格最高时是最低时的4.7倍，美国也达到了2倍多。二、焦炭的产业链特征 焦炭具有较长的产业链，这意
