第一节 焦炭的一般性质烟煤、无烟煤、沥青或其他液体碳氢化合物为原料，在隔绝空气的条件下， 加热到950-1050°C，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终得 到的焦炭固体产物叫焦炭，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一、 焦炭定义冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称由 于90%以上的冶金焦均用于 高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦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二、 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）夕卜， 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提高固 定碳含量三、焦炭的物理性质焦炭是一种质地坚硬、多孔、呈银灰色，并有不同粗细裂纹的炭质固 体材料，将焦块沿裂纹分开，即得焦炭多孔体，也称焦体焦体有气孔和 气孔壁构成，气孔壁又称焦质，其主要成分是碳和矿物质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°C) , 1.465kj/ (kgk) (1000°C)； 热导率为 2.64kj/ (mhk )(常温)，6.91kg/ (mhk )(900°C)； 着火温度(空气中)为 450- 650°C； 干燥无灰基低热值为30-32KJ/g ；比表面积为0.6-0.8m2/g四、焦炭的反应性及反应后的强度焦炭反应性与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反应的能力， CRI= (G0 —^ 1)/G0X100%(注：G0 试验焦炭样重量，g ； G1 反应后焦炭样重量，g;)。
焦炭反应后强度是指反应后的焦炭再机械力和 热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力焦炭在高炉炼铁、铸造化铁和固定床气化过程 中，都要与二氧化碳、氧和水蒸气发生化学反应由于焦与氧和水蒸气的 反应有与二氧化碳的反应类似的规律，因此大多数国家都用焦炭与 二氧化碳间的反应特性评定焦炭反应性焦炭反应性CRI及反应后强度CSR的重复性r不得超过下列数值：CRIrW2.4%CSR: W3.2%焦炭反应性及反应后强度的试验结果均取平行试验结果的算术平均值五、焦炭的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 孔抱结构体(或孔抱多孔体)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 量衡量孔抱结构的指标主要用气孔率(指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40〜45%，铸造焦要求在35〜40%, 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，焦炭的孔抱结构影响耐磨强度M10值M40和M10值的测定方法很多，我国多采用德国 米贡转鼓试验的方法六、焦炭质量的评价1、 水分：焦炭的水分是焦炭试样在一定的温度下干燥后的失重占干 燥前焦样的百分率，分全水分（Mt）和分析试样（即空气干燥基）水分（Mad） 两种，生产上要稳定的控制焦炭的全水分，水分波动会使焦炭计量不准，因起高炉、化铁炉炉况的波动，湿熄焦时，焦炭的全水分约 4-6 %，我国规定〉40mm粒级的高炉焦全水分为3-5 %，,25mm粒级的焦炭的高炉焦全水分 为3-7 %此外，焦炭水分提高会使M40偏高，M10偏低，给转鼓指标带来 误差2、 焦炭中的硫分：焦炭中的硫分有硫化物硫、硫酸盐硫、和有机硫二种形态，这些留的总和称全硫（St）.硫是焦炭中的有害杂质，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咼低直接影响到咼炉 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1.5—2.0%.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 0.4 — 0.7%焦炭用于铸造时，焦炭中的硫分在冲天炉内燃烧成 SO2，随炉气上升通金属炉料作用生成FES而进入熔化铁水中，直接影响铸件质量，3、 灰分：焦炭灰分是焦炭分析试样在850 ± 10 °C下灰化至恒重，其残 留物占焦样的百分率，用Aad表示灰分是焦炭中的有害杂质，主要成分 是高熔点的SiO2和Al203,焦炭灰分在高炉冶炼中要用CaO等溶剂使之生成 低熔点的化合物，并以熔渣形式排出，灰分高就要提高高炉炉渣碱度不利 于高炉生产，此外，焦炭在高炉中加热到高于炼焦温度时，由于焦炭和 灰分的热膨胀性不同，会在灰分颗粒周围产生裂纹，使焦炭加速碎化和粉化灰分中的碱金属还会加速焦炭同 CO2反应，也使焦炭的破坏加剧，焦 炭灰分每增加1 %，高炉焦比约增加2%，石灰石重量约增加2.5 %，高炉 产量约降低2.2 % .焦炭用于铸造生产时，焦炭灰分每降低 1%，铁水温度约提咼10 °，还能提咼铁水的含碳量，4、 固定碳： 固定碳是煤干馏残留的固态可燃物5、 焦炭中的挥发分：挥发分是焦炭分析试样在 900 土 10C下隔绝空气快 速加热后的失重占原焦样的百分率，并减去该试样的水分得到的数值，根 据焦炭的挥发分含量可判断焦炭成熟度。
一般成熟焦炭的空气干燥基挥发分Vda为1-2 %，挥发分Vda V 0.5 — 0.7%,则表示过火，一般成熟的冶金 焦挥发分为1%左右6、 焦炭中的磷分：炼铁用的冶金焦含磷量应在 0.02 —0.03%以下7、 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（1300—2000平方米）焦炭粒度大于40毫 米；中、小高炉焦炭粒度大于 25毫米但目前一些钢厂的试验表明，焦 炭粒度在40—25毫米为好第二节 高炉焦高炉焦是指供高炉炼铁用的冶金焦一、高炉冶炼过程与焦炭作用1高炉内总体状况与焦炭作用高炉系中空竖炉，自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、和炉缸五 部分，铁矿石焦炭和熔剂等块状炉料从炉顶依次分批从炉顶装入，高温 空气有有位于炉缸上部的风口鼓入，使焦炭在风口区燃烧放热 高炉冶炼所需热量有焦炭、风口喷吹的燃料和热空气提供，焦炭燃烧提供 的热量占75-80 %，焦炭在风口区燃烧生成的高温煤气在上升过程中将热能 传给炉料，使炉料升温焦炭燃烧并与 CO2反应生成的CO将铁矿石中的铁 氧化物还原，因此，自下而上煤气温度逐渐降低，煤气中 CO含量从风口开始，现由于煤气中CO2与焦炭反应生成CO以及铁氧化物与焦炭直接反应生 成CO而逐渐增加，到炉腹以上部位则由于CO与铁氧化物间接还原生成CO2 而逐渐降低，炉料在降过程中经预热、脱水、间接还原、直接还原而转化 成金属铁，并不断升温和被焦炭渗碳而形成液态铁水，铁矿石中的脉石则 同熔剂作用生成低熔点化合物-炉渣。
铁水和炉渣在向下流动的过程中相互 作用，进行脱硫等反应，到炉缸下部，因互不相容和密度差异而分离，分 别从渣口和铁水口放出焦炭堆密度小，在高炉中其体积占高炉的 35-50 %，在风口以上地区，始终 处于固态，而在高炉料柱中部铁矿石软化、熔融，在料柱下部金属铁和炉 渣已形成也太铁水和熔渣，故焦炭对上部炉料起支撑作用，，并成为煤气 上升和铁水、熔渣下降所比不少的高温疏松骨架焦炭在风口区内不断烧掉是高炉下部形成自由空腔，上不炉料稳定下移， 从而形成连续的高炉冶炼过程焦炭在高炉中起着供热、还原剂、骨架和供碳四个作用 高炉料柱上部温度约1100 °C，料柱中部温度1100-1350 °C，料柱下部温度 > 1350 °C一般高炉焦（冶金焦）粒度：25-70mm,大高炉40-60mm，中型高炉 25—40mm，二、高炉焦质量要求:1、水分：Mt % 4.0-6.02 、挥发分：Vda %V 1.91> 12,0I> 0.63、灰分:11> 13.54 、硫分：St mad II十 0.8III十 15.0III半 1.0I> 25mm5、块度： V 60mmII> 40mmI 三 80、0IV 8.0III2 72.0心 65.06、转股强度M40 11$ 76.08、反应性％ （宝钢）26-357、M10 IIV 9.0IIIV 10.0WV 11.09 、反应后强度％ > 57第三节 非高炉用焦一、 铸造焦及其在冲天炉内的过程1、冲天炉熔炼过程铸造焦是冲天炉的主要燃料，用于熔化炉料，使铁水过热，起支撑料 柱保证良好透气性和供碳等作用。
焦炭在冲天炉内分底焦和层焦，底焦在 风口区与鼓入的空气剧烈燃烧，因此在风口以上的氧化带内炉气中的 O含2量迅速降低，CO含量很快升高并达到最大值，炉气温度也相应升至最高值，2熔化铁水的温度在氧化带底部达到最高值，在氧化带上端开始的还原带内，由于过量CO2的存在，与焦炭发生碳溶反应，而生成CO，随炉气上升CO含 量逐渐增加，由于反应强烈吸热，古炉气温度在还原带内随炉气上升则急 剧降低，还原带以上焦炭与金属料层层相间，装入冲天炉的炉料被炉气干 燥、预热，在该区间炉气中含氧量很低，CO2和CO含量基本保持不变，在 装料口炉气中一般 CO2 = 10-15 %，CO = 8-16 %，温度为 500-600 °C铁水流过焦炭层还会发生吸收炭的渗碳作用，渗碳是吸热反应，温度 愈高愈有利于渗碳，铁的初始含碳量很低，渗碳愈多，增加焦比也使渗碳 增加，渗碳有利于炉料中的废钢的熔化炉气中的水汽与铁水或焦炭反应产生的 H2易溶解在铁水中，当铁水凝固时， 氢的溶解度突然降低，H2将从铁水中逸出，使铸件表皮下形成内壁光滑的 球形小气孔，增加铸件的缺陷，因此应降低鼓风空气中的湿度，这也有利 于提咼炉温在渗碳的同时也发生渗硫作用，硫主要来源于金属炉料和焦炭，废铁 料的含硫量可咼达0.1-0.16 %，焦炭带入铸铁的硫约占焦炭总硫量的 30-60 %，渗硫随温度的增高而增加铁水中硫可以通过造渣部分除去，但只 有在碱性炉渣时才能起脱硫作用。
二、 铸造焦的质量要求铸造焦要求：较大而均匀的块。