炼焦成焦过程 将各种经过洗选的炼焦煤按一定比例配合后,在炼焦炉内进行高温干馏,可以得到焦炭和荒 煤气.将荒煤气进行加工处理,可以得到多种化工产品和焦炉煤气.焦炭是炼铁的燃料和还原 剂,它能将氧化铁（铁矿）还原为生铁.焦炉煤气发热值高,是钢铁厂及民用的优质燃料,又因其 含氢量多,也是生产合成氨的原料. 焦炭主要用于高炉冶炼,其次供铸造,气化,有色金属生产和制电石,它们对焦炭有着不同的要 求,其中高炉炼铁对其用焦（冶金焦）的质量要求是相当高的. 冶金焦在高炉冶练过程中起着热源,还原剂,支承物三大作用.高炉炼铁过程发生一系列复杂 的物理,化学变化.最主要是铁矿石（氧化铁）转化为金属铁.高炉状况的顺行,焦比,冶炼强度的 高低,生铁含硫,磷,硅成分的多少等等,冶金焦都起着很重要的作用,冶金焦是高炉生产不可缺 少的主要原料之一.要生产优质冶金焦,必须合理地选择和准备炼焦用煤,正确地掌握炼焦操 作.一, 炼焦原理及工艺流程（一）炼焦原理1, 炼焦原理 炼焦生产,基本原料是炼焦煤.将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附 气体,随后分解产生煤气和焦油等,剩下以碳为主体的焦炭.这种煤热解过程通常称为煤的干 馏.煤的干馏分为低温干馏,中温干馏和高温干馏三种.它们的主要区别在于干馏的最终温度不同，低温干馏在500°C-600°C，中温干馏在700°C-800°C,高温干馏在900°C-1000°C.目前的炼 焦炉绝大多数属于高温炼焦炉,主要生产冶金焦,炼焦煤气和炼焦化学产品.这种高温炼焦过 程,就是高温干馏.2, 炼焦煤的热解过程炼焦煤在隔绝空气高温加热过程中生成焦炭，它具有下列特性:当被加热到400°C左右，就开 始形成熔融的胶质体,并不断地自身裂解产生出油气,这类油气经过冷凝,冷却及回收工艺,得 到各种化工产品和净化的焦炉煤气.当温度不断升高,油气不断放出,胶质体进一步分解,部分气体析出,而胶质体逐渐固化成半焦, 同时产生出一些小气泡,成为固定的疏孔.温度再升高,半焦继续收缩,放出一些油气,最后生成 焦炭.（二）炼焦方法1, 机械化焦炉生产 煤料从炉顶部的装煤孔或机侧（捣固焦）装入炭化室,由两侧燃烧室传来的热量,将煤料在隔绝 空气的条件下加热至高温.加热过程中,煤料熔融分解,所生成的气态产物由炭化室顶端部的 上升管逸出,导入煤气净化处理系统,可得到化学产品及煤气;残留在炭化室内的固化成焦炭. 煤料分解固化过程完成后,将炭化室两侧的炉门打开,用推焦机将焦炭推出,落入熄焦车（或干 法熄焦装置）.赤热的焦炭可用水熄灭,或用惰性气体将余热导走,冷却后即得到可使用的焦炭. 机械化焦炉（顶装）目前国内采用炉型主要有JN型,JNX型，以及58型,66型,70型•另外还有 一种 3 号简易焦炉.2, 土法炼焦 炼焦煤（多为单种焦煤,配煤,焦肥煤）在普通粘土砖窑炉内（目前国内多用 75型,89型,91 型,95 型,96 型,赵城连体炉）以土法炼焦工艺生产的可燃固体产物.在炉窑内不隔绝空气的条件下,借助窑炉边墙的点火孔人工点火,将堆放在窑内的炼焦煤点 燃,靠炼焦煤自身燃烧热量逐层将煤加热（直接火加热部分）;煤燃烧产生的废气与未燃尽的大 量煤裂解产物形成的热气流,经窑室侧壁的导火道继续燃烧,并将部分热传入窑内（间接加热 部分）•高温燃气流（800°C〉贝1」夹带着未燃尽的煤裂解物一化学产品排入大气•这个过程延 续8〜11天，焦炭成熟，从人工点火孔注水熄焦，冷炉，扒焦.土法炼焦结焦周期长,成焦率低,煤耗高,焦炭灰分高（燃烧一部分煤造成的）.炼焦化学产品或 被烧掉或随高温废气流排入大气,不仅不能综合利用炼焦煤,还对大气造成严重污染.3, 型焦 型焦是由煤粉等型焦用料加压成型煤,再经炭化处理制成的,也有把型煤经氧化热处理或型 焦炭化炉氧化处理或自热硬化处理制成型块称为型焦.根据处理的工艺方式,可分为冷压型 焦和热压型焦.4, 其它工艺生产 其它工艺生产焦炭,主要有连续徊转窑,立式炉等炉型生产的焦炭.（三） 机械化炼焦炉及其主要附属设备1, 焦炉炉体 焦炉炉体主要是用硅砖砌筑而成的,分成一至四个相连接的部分:炉顶,炭化室（两侧是燃烧室）, 斜道,蓄热室.炉顶区设有炭化室装煤孔,燃烧室火道看火孔以及荒煤气导入集气系统的上升管孔等. 炭化室是窄长的方型室,用以容纳煤料.煤料可由装煤孔或机侧（捣固炼焦）装入.燃烧室在炭化室两侧,煤气在其内燃烧,燃烧产生的热量,经炭化室——燃烧室墙传入炭化室, 将煤料加热至高温炼成焦炭.斜道是蓄热室, 燃烧室火道间的气流通道. 蓄热室在炭化室及燃烧室下部,内填充有带孔的格子砖.当下降气流时,燃烧产生的高温废气 流将格子砖加热,交换成上升气流时,使通过蓄热室的贫煤气或空气预热后进入燃烧室.一座焦炉由数十孔炭化室组成.2, 煤塔设在焦炉两炉组之间,贮存已粉碎好的炼焦配煤.3, 操作机械1） 装煤车:顶装焦炉的装煤车设在炉顶,其作用是从煤塔取出一定重量的煤料,通过炭化室顶部装煤孔 卸入炭化室内.2） 推焦机: 顶装焦炉的推焦机有几种作用:炭化室装煤完毕后,煤落在室内成锥形,由推焦机上的平煤杆 将煤推平;打开,清扫与关闭机侧的炉门;将成熟的焦炭从炭化室的机侧推到焦侧的熄焦车上.3） 装煤推焦车: 装煤推焦车为捣固焦炉专用机械,其作用是将由捣固机捣成的煤饼推入炭化室,打开与关闭 机侧炉门,将成熟的焦炭推到熄焦车上.4） 拦焦车: 拦着从炭化室推出来的焦炭落到熄焦车上,并打开,清扫与关闭焦侧的炉门.5） 熄焦车（或干法熄焦装置）:接受推出的赤热焦炭,运到熄焦塔内喷水（或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发电 或补充管网的蒸汽）,将赤热焦炭熄灭,然后卸在凉焦台上冷却.（四） 炼焦用煤的选择 焦炭的物理性能和它的化学成分,主要取决于所用的煤种和炼焦方法.1, 洗煤（或精煤）.从原料煤带到焦炭中的灰分,硫和磷等杂质,对于炼铁是极为有害的.为了除 去这些杂质,就需要对原煤进行洗选,洗选后所得净煤称为洗煤或精煤.2, 配合煤.焦煤能够单独炼成很好的焦炭,有的煤种本身虽不能单独炼成焦炭,但能与其它煤 种配合炼成焦炭,这样,将不同煤种按适当比例配合,混匀后的煤料称为配合煤.3, 目前世界各国焦化厂几乎都用配合煤方法炼焦,即以焦煤配合其它煤种（一至五,六种）进行 炼焦.其原因是:1）焦煤资源缺乏,用配合煤方法可以大量节约主焦煤.2）焦煤的结焦性虽好,但有的主焦煤在炼焦时膨胀压力较大,损害炉体,有的含杂质较多,用配 合煤的方法可以解决上述问题.3）焦煤的价格较高,用配合煤炼焦可以降低焦炭成本. 究竟哪些煤种能单独炼焦,什么样的配合煤比例能炼成优质焦炭,都要通过试验确定.（五）焦化生产的工艺流程 焦化生产的主要任务是生产优质的冶金焦供高炉冶炼使用,同时回收焦炉煤气及焦炉煤气中 的化工产品.焦化生产工艺流程有多种,其中一种流程示意图见图10-1.二, 化学产品的回收炼焦煤在焦炉炭化室内进行干馏时,在高温作用下,煤质发生了一系列的物理化学变化,同时 也析出了水蒸气和煤气（即荒煤气）.煤气由炭化室出来经上升管到集气管,以循环氨水喷淋使 煤气降温,冷却,而分离出焦油和氨水;经吸气管到回收车间的初冷器到鼓风机,煤气经过冷却 和用各种吸收剂处理,可提取出焦油,氨,粗苯等化工产品,并得到净化的焦炉煤气,通常被送回 焦炉加热或其它冶金炉作燃料.另外还可以作合成氨的原料气和民用城市煤气.炼焦化学产品具有极为广泛的用途,是塑料工业,合成纤维,合成橡胶,耐辐射材料,耐高温材料, 染料,医药,农药,冶金,化工,轻纺及国防工业的极为宝贵的原料.如:1,轻工方面的塑料,合成洗涤剂,油墨,电池,皮革加工;2,化工方面的橡胶,尼龙,染料,油漆,电木粉等;3, 农药方面的杀螟松,速灭威,1605 等;4, 医药方面的合霉素,麻黄素,咖啡因,巴必痛,阿司匹林,消炎片,来苏儿,食品防腐剂等; 因此,发展炼焦化学产品生产在国民经济中具有重要的作用,煤化工综合利用有其广阔的前 景,开发炼焦化学产品是焦化厂提高经济效益的重要途径.图 10-1 焦化生产工艺流程示意图第二节 炼焦及化学产品分类及统计指标结构一,炼焦化学产品的组成 炼焦化学产品的数量和组成随炼焦过程（主要是炼焦方法和温度）和原料的质量不同而变化, 在工业生产条件下各种产品的产率（%）为（对干煤的重量百分比）:焦炭73〜78回收煤气15〜19焦油 2.5〜4.5化合水 2〜4粗苯 0.8〜1.2氨 0.25〜0.35其它 0.9〜1.1二,焦炭的化学组成焦炭的化学性质由固定碳,挥发分,水分,灰分,硫和磷分来体现.1,固定碳和挥发份:固定碳是焦炭的主要成分•将焦炭再次隔绝空气加热到850°C以上，从中 析出挥发物,剩余部分系固定碳和灰分.挥发物含量是焦炭成熟度的重要标志,挥发物含量过 高表示焦炭不成熟（生焦）,挥发物含量过低表示焦炭过烧（过火焦）.生焦耐磨性差,使高炉透气 性不好,并能引起挂料,增加吹损,破坏高炉操作制度.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.2,灰分:焦炭燃烧后的残余物是灰分,它是焦炭中的有害杂质,其中主要是二氧化硅和三氧化二铝,还有氧化钙,氧化镁等氧化物.灰分含量增高,固定碳减少.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.因煤在炼焦过程中灰分全部转入焦 炭,故焦炭灰分高低决定于煤的灰分,焦炭灰分越低越好,对高炉操作越有利.3, 水分:焦炭在102-105 的烘箱内干燥到恒重后的损失量为水分.冶金焦水分一般为3%-5%. 焦炭水分力求稳定,因高炉生产一般以湿焦计量,焦炭水分波动,对高炉操作不利,造成炉况波 动.4, 硫分:焦炭含硫占高炉配料中硫来源的 80%以上,硫进入生铁造成生铁含硫高,为除去这部 分硫,需增加熔剂脱硫,影响高炉正常生产.在炼焦过程中,煤中含硫的 70%-90%转入焦炭,故 焦炭硫分高低,决定于煤的硫分,一般冶金焦硫分不大于0.9%.5, 磷分:焦炭中的磷分在炼铁时大部分转入铁中,生铁含磷使其冷脆性变大,用于转炉炼钢时, 磷难以除掉,因此生铁中磷分越低越好.煤炼焦时磷分全部转入焦炭.故焦炭磷分高低决定于 煤的磷分.三, 焦炭的物理机械性质高炉对焦炭的要求,应该是块度均匀,耐磨性好和抗碎性强.焦炭的物理机械性质指标是筛分 组成,耐磨性和抗碎性.1, 筛分组成:为使高炉透气性好,焦炭块度要均匀,因此焦炉生产的焦炭通常分为 >40 毫 米,25-40 毫米的冶金焦,10-25 毫米的小块焦和 60 毫米的焦炭 50 千克,以每分钟 25 转速度 转动4分钟, 然后取出焦炭在孔径分别为 40 毫米和10 毫米的圆孔筛上过筛,以 >40 毫米和 40 毫米所占的百分比（%）X冶金焦产量（吨）］之和= x100%冶金焦总产量（吨）计算说明:按规定水分（水量）计算.采用国外转鼓试验的,按实际情况计算,并加以说明.2, 冶金焦抗碎强度（M25转鼓指数）冶金焦抗碎强度是反映焦炭的抗碎性能的指标,以百分比表示.其计算公式为:冶金焦抗碎强度 （M25）（%）逐日（月）［试验后块度>25 毫米所占的百分比（%）X冶金焦产量（吨）］之和=————————————————————x100%冶金焦总产量（吨）3, 冶金焦耐磨强度（M10转鼓指数）冶金焦耐磨强度是反映焦炭的耐磨性能的指标,以百分比表示.其计算公式为:冶金焦耐磨强度（M10）（%）逐日（月）［试验后块度 25 毫米的焦炭产量.9,炼焦耗洗精煤炼焦耗洗精煤,是指工艺上每生产一吨焦炭（全焦干基）耗用的湿洗精煤数量（包括计价水,但 不包括库耗,途耗）.其计算公式为:入炉洗。