焦炭(冶金焦)资料课件

世界焦炭产量的分布中国焦炭产量约占世界产量的60%2.2中国焦炭市场概况中国焦炭产量2009年超过3.5亿吨 2009年全国生产3.5亿吨，中钢铁联合企业焦化厂焦炭产量约1.3亿吨，其他独立焦化企业焦炭产量2.2亿吨（其中河北、山东、山西三省的独立焦化产能占全国独立焦化总产能的75）钢焦联合企业的焦炭基本上自给，约有1亿吨以上的焦炭不进入流通领域 独立焦化厂所产焦炭全部用于交易，但很大一部分是地销，约为0.9-1亿吨左右 约1亿吨左右进入国内大流通中国焦炭市场概况中国焦炭生产结构 河北、山东、山西、江苏等五省的焦炭消费量占全国消费总量的 50 其他地区如辽宁、上海、河南、湖北、安徽等地，消费占比25 上述区域内的贸易量占到全国省际间贸易总量的90以上，其中山西外销焦炭占国内市场供应省际焦炭调出量的70%左右。中国焦炭市场概况中国焦炭消费及内贸情况中国焦炭消费及内贸情况中国焦炭市场概况中国焦炭进出口进口量极少由于出口关税提高，近两年出口量锐减，09年只有54万吨。焦炭价格历史价格走势焦炭及其性质焦炭及其性质 第第 一一 章章焦炭及其性质焦炭及其性质第一节第一节 焦炭的通性焦炭的通性第二节第二节 高炉炼铁高炉炼铁第三节第三节 非高炉用焦的特性非高炉用焦的特性 焦炭及其性质焦炭及其性质 第一节第一节 焦炭的通性焦炭的通性 一、焦炭的宏观构造一、焦炭的宏观构造 焦焦炭炭是是一一种种质质地地坚坚硬硬，以以碳碳为为主主要要成成分分的的含含有有裂裂纹纹和和缺缺陷陷的的不不规规则则多多孔孔体体,呈呈银银灰灰色色。其其真真密密度度为为1.81.81.951.95g/cmg/cm3 3,视视密密度度为为0.080.081.081.08g/cmg/cm3 3,气气孔孔率率为为35%35%55%,55%,堆堆密密度度为为400400500500kg/mkg/m3 3。用用肉肉眼眼观观察察焦焦炭炭都都可可看看到到纵纵横横裂裂纹纹。沿沿粗粗大大的的纵纵横横裂裂纹纹掰掰开开，仍仍含含有有微微裂裂纹纹的的是是焦焦块块。将将焦焦块块沿沿微微裂裂纹纹分分开开，即即得得到到焦焦炭炭多多孔孔体体，也也称称焦焦体体。焦焦体体由由气气孔孔和和气气孔孔壁壁构构成成，气气孔孔壁壁又又称称焦焦质质，其其主主要要成成分分是是碳碳和和矿矿物物质质。焦焦炭炭的的裂裂纹纹多多少少直直接接影影响响焦焦炭炭的的粒粒度度和和抗抗碎碎强强度度。焦焦块块微微裂裂纹纹的的多多少少和和焦焦体体的的孔孔孢孢结结构构则则与与焦焦炭炭的的耐耐磨磨强强度度和和高高温温反反应应性性能能有有密密切切关关系系。孔孔孢孢结结构构通通常常用用气气孔孔平平均均直直径径、孔孔径径分分布布、气气孔孔壁壁厚度和比表面积等参数表示。厚度和比表面积等参数表示。真密度真密度(True Density)指物指物质的质量与材料在绝对密实质的质量与材料在绝对密实状态下的体积（不包括内部状态下的体积（不包括内部空隙）的比值。空隙）的比值。视密度即表观密度，表达式：视密度即表观密度，表达式：表观密度表观密度=质量质量/（外部实际体（外部实际体积积+内部闭口孔隙体积）内部闭口孔隙体积）注：注：不包括物体表面的开口空隙不包括物体表面的开口空隙体积体积 单位体积单位体积(包括煤颗粒之间的孔隙和包括煤颗粒之间的孔隙和煤颗粒内部的毛细孔煤颗粒内部的毛细孔)的煤的质量。的煤的质量。测定时，为煤样在规定条件下测定时，为煤样在规定条件下(自然自然堆积或机械压实堆积或机械压实)，容器中单位体积，容器中单位体积的煤的质量。的煤的质量。焦炭及其性质焦炭及其性质 1.1.裂纹度裂纹度 裂裂纹纹度度即即焦焦炭炭单单位位面面积积上上的的裂裂纹纹长长度度。裂裂纹纹分分纵纵裂裂纹纹和和横横裂裂纹纹两两种种，规规定定裂裂纹纹面面与与焦焦炉炉炭炭化化室室炉炉墙墙面面垂垂直直的的裂裂纹纹称称纵纵裂裂纹纹；裂裂纹纹面面与与焦焦炉炉炭炭化化室室炉炉墙墙面面平平行行的的裂裂纹纹称称横横裂裂纹纹。焦焦炭炭中中的的裂裂纹纹有有长长短短、深深浅浅和和宽宽窄窄的的区区分分，可可用用裂裂纹纹度度指指标标进进行行评评价价。常常用用测测量量方方法法是是将将方方格格（1 1cmcm1cm1cm）框框架架平平放放在在焦焦块块上上，量量出出纵纵裂裂纹纹与与横横裂裂纹纹的的投投影影长长度度即即得得。所所用用试试样样应应有有代代表表性性，一次试验要用一次试验要用2525块试样，取统计平均值。块试样，取统计平均值。焦炭及其性质焦炭及其性质 1 1气孔率气孔率 焦焦炭炭的的气气孔孔率率是是指指气气孔孔体体积积与与总总体体积积比比的的百百分分率率。气气孔孔率率可可以以利利用用焦焦炭炭的的真真密密度度和和视视密密度度的的测测定定值值加加以以计计算算。焦焦炭炭的的气气孔孔数数量量还还可可以以用用比比孔孔容容积积来来表表示示，即即单单位位质质量量多多孔孔体体内内部部气气孔孔的的总总容容积积，可可用用四四氯氯化化碳吸附法测定。碳吸附法测定。（1-1）焦炭及其性质焦炭及其性质 3 3气孔平均直径与孔径分布气孔平均直径与孔径分布 焦焦炭炭中中存存在在的的气气孔孔大大小小是是不不均均一一的的，一一般般称称直直径径大大于于100100微微米米的的气气孔孔为为大大气气孔孔，2020100100微微米米的的为为中中气气孔孔，小小于于2020微微米米的的为为微微气气孔孔。焦焦炭炭与与COCO2 2作作用用时时，仅仅大大的的气气孔孔才才能能使使COCO2 2进进入入，因因此此焦焦炭炭的的孔孔径径分分布布常常用压汞法测量。用压汞法测量。（1-2）式式中中 外外加加压压力力为为（kgf/cm2）时时，汞汞能能进进入入孔孔中中的的最最小小孔径。孔径。焦炭及其性质焦炭及其性质设设半半径径在在 到到 范范围围内内的的孔孔体体积积为为 ，孔孔径径大大小小的的分分布布函数为，函数为，对（对（1-21-2）式微分得）式微分得 代入上式得代入上式得 （1-31-3）和和 可可由由实实验验测测出出，由由此此可可按按式式（1-21-2），（1-31-3）分分别别得得出出 和和 ，按按 对对 绘绘图图，即即得得孔孔径径分分布布曲曲线线，进进而而算算出气孔平均直径。出气孔平均直径。4.4.比表面积比表面积 指指单单位位质质量量焦焦炭炭内内部部的的表表面面积积（m m2 2/g/g），一一般般用用气气相相吸吸附法或色谱测定。附法或色谱测定。焦炭及其性质焦炭及其性质 二、焦炭的物理机械性能二、焦炭的物理机械性能 高高炉炉生生产产对对焦焦炭炭的的基基本本要要求求是是：粒粒度度均均匀匀、耐耐磨磨性性和和抗抗碎碎性性强强。焦焦炭炭的的这这些些物物理理机机械械性性能能主主要要由由筛筛分分组组成成和和转转鼓试验来评定。鼓试验来评定。1 1筛分组成筛分组成 焦焦炭炭是是外外形形和和尺尺寸寸不不规规则则的的物物体体，只只能能用用统统计计的的方方法法来来表表示示其其粒粒度度，即即用用筛筛分分试试验验获获得得的的筛筛分分组组成成计计算算其其平平均均粒粒度度。一一般般用用一一套套具具有有标标准准规规格格和和规规定定孔孔径径的的多多级级振振动动筛筛将将焦焦炭炭筛筛分分，然然后后分分别别称称量量各各级级筛筛上上焦焦炭炭和和最最小小筛筛孔孔的的筛筛下下焦焦炭炭质质量量，算算出出各各级级焦焦炭炭的的质质量量百百分分率率即即焦焦炭炭的的筛筛分分组组成成，国国际际标标准准允允许许筛筛分分试试验验用用方方孔孔筛筛（以以边边长长L L表表示示孔孔的的大大小小）和和圆圆孔孔筛筛（以以直直径径D D表表示示孔孔径径的的大大小小）。相相同同尺尺寸寸的的两两种筛，其实际大小不同，试验得出两者关系为：种筛，其实际大小不同，试验得出两者关系为：D/L=1.135D/L=1.1350.040.04 （1-4）焦炭及其性质焦炭及其性质 即即圆圆孔孔直直径径为为6060mmmm时时,对对应应的的方方孔孔筛筛L L=60/1.135 60/1.135=52.86mm,52.86mm,通通过过焦焦炭炭的的筛筛分分组组成成计计算算焦焦炭炭的的平平均均粒粒度度及及粒粒度度的的均均匀匀性性，还还可可估估算算焦焦炭炭的的比比表表面面、堆堆积积密密度度并并由由此此得得到到评定焦炭透气性和强度的基础数据。评定焦炭透气性和强度的基础数据。（1 1）平平均均粒粒度度 根根据据筛筛分分组组成成及及筛筛孔孔的的平平均均直直径径可可由由下式来计算焦炭的平均粒度：下式来计算焦炭的平均粒度：（1-51-5）或或 （1-61-6）焦炭及其性质焦炭及其性质式中式中 各粒级的质量百分率，各粒级的质量百分率，%；各各粒粒级级的的平平均均粒粒度度,由由粒粒级级上上、下下限限的平均值计算；的平均值计算；算术平均直径；算术平均直径；调和平均直径（是以实际焦粒比表面调和平均直径（是以实际焦粒比表面与相当球体比表面相同的原则确定的平均粒度）。与相当球体比表面相同的原则确定的平均粒度）。焦炭及其性质焦炭及其性质（2 2）粒度均匀性）粒度均匀性 粒度均匀性可由下式计算：粒度均匀性可由下式计算：（1-71-7）式中式中 、分别表示焦炭中分别表示焦炭中25254040mmmm、404080mm80mm和和8080mmmm各粒级的百分含量。各粒级的百分含量。K K值愈大，粒度愈均匀。也可按值愈大，粒度愈均匀。也可按 计算。计算。高炉炼铁需要的焦炭粒度多大呢？高炉炼铁需要的焦炭粒度多大呢？粒度：大型高炉粒度：大型高炉 4060mm；中型高炉中型高炉 2540mm；小型高炉小型高炉 1525mm焦炭及其性质焦炭及其性质 2 2耐磨强度和抗碎强度耐磨强度和抗碎强度 （1 1）转鼓试验方法）转鼓试验方法 焦焦炭炭强强度度通通常常用用抗抗碎碎强强度度和和耐耐磨磨强强度度两两个个指指标标来来表表示示。焦焦炭炭无无论论在在运运输输途途中中还还是是使使用用过过程程中中，都都会会受受摩摩擦擦力力作作用用而而磨磨损损，受受冲冲击击力力作作用用而而碎碎裂裂。焦焦炭炭在在常常温温下下进进行行转转鼓鼓试试验验可可用用来来鉴鉴别别焦焦炭炭强强度度。因因焦焦炭炭在在一一定定转转速速的的转转鼓鼓内内运运行行，可可以以模模仿仿其其在在运运输输和和使使用用过过程程中中的的受受力力情情况况。当当焦焦炭炭表表面面承承受受的的切切向向摩摩擦擦力力超超过过气气孔孔壁壁的的强强度度时时，会会产产生生表表面面薄薄层层分分离离现现象象形形成成碎碎屑屑或或粉粉末末，焦焦炭炭抵抵抗抗此此种种破破坏坏的的能能力力称称耐耐磨性或耐磨强度，用磨性或耐磨强度，用M M1010值表示。值表示。（1-81-8）焦炭及其性质焦炭及其性质 当当焦焦炭炭承承受受冲冲击击力力时时，焦焦炭炭沿沿结结构构的的裂裂纹纹或或缺缺陷陷处处碎碎成成小小块块，焦焦炭炭抵抵抗抗此此种种破破坏坏的的能能力力称称焦焦炭炭的的抗抗碎碎性性或或抗抗碎碎强度。用强度。用M M2525（M M4040）表示。表示。（1-91-9）焦焦炭炭的的孔孔孢孢结结构构影影响响耐耐磨磨强强度度M M1010值值，焦焦炭炭的的裂裂纹纹度度影影响响其其抗抗碎碎强强度度M M2525值值。M M2525和和M M1010值值的的测测定定方方法法很很多多，我我国国多多采用德国米贡转鼓试验方法。如表采用德国米贡转鼓试验方法。如表 1-1 1-1 所示。所示。焦炭及其性质焦炭及其性质表表1-1 1-1 焦炭转鼓实验方法焦炭转鼓实验方法转鼓特性转鼓特性焦炭试样焦炭试样筛分筛分强度指标强度指标（直径（直径/长度）长度）mmmm转速转速/（转（转/分）分）转速转速/转转质量质量/KgKg粒度粒度/mmmm孔孔型型筛筛孔孔/mmmm耐磨强耐磨强度度/%/%抗抗碎碎强强度度/%/%1000/10001000/100025251001005050 6060圆圆形形2525，1010 10/10/M M1010 25/25/M M2525焦炭及其性质焦炭及其性质 （2 2）焦炭在转鼓内的运动特征）焦炭在转鼓内的运动特征 焦焦炭炭在在转转鼓鼓内内要要靠靠提提料料板板才才能能提提升升，故故转转鼓鼓内内均均设设有有不不同同规规格格的的提提料料板板。焦焦炭炭在在转转鼓鼓内内随随鼓鼓转转动动时时的的运运动动情情况况可可由由图图1-11-1表表示示，装装入入转转鼓鼓的的焦焦炭炭在在转转鼓鼓内内旋旋转转时时，一一部部分分被被提提料料板板提提升升，达达到到一一定定高高度度时时被被抛抛出出下下落落（图图中中位位置置A A），使使焦焦炭炭受受到到冲冲击击力力的的破破碎碎作作用用，一一部部分分超超出出提提料料板板的的焦焦炭炭在在提提料料板板从从最最低低位位置置刚刚开开始始提提升升时时，就就滑滑落落到到鼓鼓底底（位位置置 B B），这这部部分分焦焦炭炭仅仅能能在在转转鼓鼓底底部部滚滚动动和和滑滑动动（位位置置C C），故故破破坏坏作作用用不不大大，当当靠靠到到下下一一块块提提料料板板时时再再部部分分被被提提起起。此此外外转转鼓鼓旋旋转转时时焦焦炭炭层层内内焦焦炭炭间间彼彼此此相相对对位位移移及及焦焦炭炭与与鼓鼓壁壁间间的的摩摩擦擦，则则是是焦焦炭炭磨磨损损的的主主要要原原因因，鼓鼓内内焦焦炭的填充量愈多，这种磨损作用就愈明显。炭的填充量愈多，这种磨损作用就愈明显。焦炭及其性质焦炭及其性质 图图1-1 1-1 焦炭在转鼓内的运动情况焦炭在转鼓内的运动情况 三、焦炭的化学组成三、焦炭的化学组成 焦焦炭炭的的化化学学组组成成主主要要用用焦焦炭炭工工业业分析和元素分析数据来加以体现。分析和元素分析数据来加以体现。1 1工业分析工业分析 焦焦炭炭的的工工业业分分析析包包括括焦焦炭炭水水分分、灰灰分分和和挥挥发发分分的的测测定定以以及及焦焦炭炭中中固固定定碳的计算。碳的计算。（1 1）水分（）水分（M Mt t）焦炭的水分是焦焦炭的水分是焦炭试样在一定温度下干燥后的失重占炭试样在一定温度下干燥后的失重占干燥前焦样的百分率。生产上要求稳干燥前焦样的百分率。生产上要求稳定控制焦炭的水分，水分波动会使焦定控制焦炭的水分，水分波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。炭计量不准，从而引起炉况波动。焦炭及其性质焦炭及其性质 此此外外，焦焦炭炭水水分分提提高高会会使使M M2525偏偏高高，M M1010偏偏低低，给给转转鼓鼓指指标标带带来来误误差差。但但水水分分也也不不宜宜过过低低，否否则则不不利利于于降降低低高高炉炉炉炉顶顶温温度度，且且会会增增加加装装卸卸即即使使用用中中的的粉粉尘尘污污染染。焦焦炭炭水水分分因因熄熄焦焦方方式式而而异异，并并与与焦焦炭炭粒粒度度、焦焦粉粉含含量量、采采样样地地点点、取取样样方方法法等等因因素素有有关关。湿湿熄熄焦焦时时，焦焦炭炭水水分分约约4%4%6%6%，因因喷喷水水、沥沥水水条条件件和和焦焦炭炭粒粒度度不不同同而而波波动动；干干熄熄焦焦时时，焦焦炭炭在在贮贮运运过过程程中中也也会会吸吸附附空空气气中中水水汽汽，使使焦焦炭炭水水分分达达0.5%0.5%1%1%。我我国国规规定定冶冶金金焦焦水水分分为为：4040mmmm粒粒级级为为3 35%5%；2525mmmm粒粒级级为为3 37%7%，含含有有适适量量水水分分，有有利利于于降降低低高高炉炉炉炉顶顶温温度度。水分的测定方法见国标水分的测定方法见国标GB2002GB20028080。焦炭及其性质焦炭及其性质 （2 2）灰灰分分（A Ad d）灰灰分分是是焦焦炭炭中中的的有有害害杂杂质质，主主要要成成份份是是高高熔熔点点的的SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3等等酸酸性性氧氧化化物物,在在高高炉炉冶冶炼炼中中要要用用CaOCaO等等熔熔剂剂与与它它们们生生成成低低熔熔点点化化合合物物，才才能能以以熔熔渣渣形形式式由由高高炉炉排排出出。如如是是灰灰分分高高，就就要要适适当当提提高高高高炉炉炉炉渣渣碱碱度度，不不利利于于高高炉炉生生产产。此此外外，焦焦炭炭在在高高炉炉内内被被加加热热到到高高于于炼炼焦焦温温度度时时，由由于于焦焦质质和和灰灰分分热热膨膨胀胀性性不不同同，会会沿沿灰灰分分颗颗粒粒周周围围产产生生并并扩扩大大裂裂纹纹，加加速速焦焦炭炭破破碎碎或或粉粉化化。灰灰分分中中的的碱碱金金属属还会加速焦炭同还会加速焦炭同COCO2 2的反应，也使焦炭的破坏加剧。的反应，也使焦炭的破坏加剧。焦炭及其性质焦炭及其性质 因因此此，一一般般焦焦炭炭灰灰分分每每增增加加1%1%，高高炉炉焦焦比比（每每吨吨生生铁铁消消耗耗焦焦炭炭量量）约约提提高高2%2%，炉炉渣渣量量约约增增加加3%,3%,高高炉炉熔熔剂剂用用量量约约增增加加4%,4%,高炉生铁产量约下降高炉生铁产量约下降2.22.23.0%3.0%。几个国家冶金用焦炭与精煤灰分国标（几个国家冶金用焦炭与精煤灰分国标（A Ad d）如表如表1-21-2。可可见见，我我国国高高炉炉焦焦的的灰灰分分指指标标与与其其它它一一些些国国家家相相比比偏偏高高，它它是是焦焦炭炭质质量量差差的的主主要要原原因因，焦焦炭炭灰灰分分高高的的原原因因是是炼炼焦焦精精煤煤的的灰灰分分高高所所致致。若若能能将将焦焦炭炭灰灰分分由由14.5%14.5%降降至至10.5%10.5%，以以年年产产70007000万万吨吨生生铁铁的的高高炉炉计计算算，可可以以节节约约熔熔剂剂227227万万吨吨、焦焦炭炭385385万万吨吨，同同时时可可以以增增加加生生铁铁10151015万万吨吨，还还可可大大大大降降低低铁铁路路运运输输量。量。焦炭及其性质焦炭及其性质 精精煤煤合合理理灰灰分分要要从从煤煤炭炭资资源源特特点点，如如煤煤的的可可选选性性、各各级级选选煤煤的的回回收收率率，并并结结合合选选煤煤技技术术、中中煤煤和和矸矸石石的的合合理理利利用用等等方方面面，进进行行综综合合经经济技术分析加以确定，炼焦精煤的灰分以济技术分析加以确定，炼焦精煤的灰分以7%7%左右为宜。左右为宜。灰分的测定方法见国标灰分的测定方法见国标GB2002-80GB2002-80。表表1-2 1-2 冶金用焦炭与精煤灰分国标冶金用焦炭与精煤灰分国标国别国别中国中国美国美国原苏联原苏联德国德国法国法国日本日本I I级级IIII级级IIIIII级级焦炭灰分焦炭灰分/%/%12.012.0 13.513.5 15.015.07.07.010.010.08.08.09.09.010.010.0精煤灰分精煤灰分/%/%12.512.55.55.56.56.58.08.08.58.56.06.07.07.07.07.06.66.68.08.0焦炭及其性质焦炭及其性质 （3 3）挥挥发发分分（V Vdafdaf）和和固固定定碳碳（FCFC）挥挥发发分分是是衡衡量量焦焦炭炭成成熟熟程程度度的的标标志志，通通常常规规定定高高炉炉焦焦的的挥挥发发分分应应为为1.2%1.2%左左右右，若若挥挥发发分分大大于于1.9%1.9%则则表表示示生生焦焦，其其不不耐耐磨磨，强强度度差差；若若挥挥发发分分小小于于0.7%0.7%，则则表表示示过过火火，过过火火焦焦裂裂纹纹多多且且易易碎碎。焦焦炭炭的的挥挥发发分分同同原原料料煤煤的的煤煤化化度度及及炼炼焦焦最最终终温温度有关，如图度有关，如图1-21-2、图、图1-31-3。图图1-2 1-2 焦炭挥发分与原料煤挥发分的关系焦炭挥发分与原料煤挥发分的关系 图图1-3 1-3 焦炭挥发分与炼焦温度的关系焦炭挥发分与炼焦温度的关系焦炭及其性质焦炭及其性质 焦焦炭炭挥挥发发分分也也是是焦焦化化厂厂污污染染控控制制的的指指标标之之一一，挥挥发发分分升升高高，推推焦焦时时粉粉尘尘放放散散量量显显著著增增加加，烟烟气气量量及及烟烟气气中中的的多多环芳烃含量也增加。环芳烃含量也增加。固定碳是煤干馏后残留的固态可燃性物质，由计算得：固定碳是煤干馏后残留的固态可燃性物质，由计算得：固定碳固定碳=100=100水分灰分挥发分，水分灰分挥发分，%焦炭挥发分的测定方法见国标焦炭挥发分的测定方法见国标200220028080。2 2元素分析元素分析 焦焦炭炭元元素素分分析析是是指指焦焦炭炭按按碳碳、氢氢、氧氧、氮氮、硫硫和和磷磷等等元素组成确定其化学成分时，称为元素分析。元素组成确定其化学成分时，称为元素分析。焦炭及其性质焦炭及其性质 （1 1）碳碳和和氢氢 碳碳是是构构成成焦焦炭炭气气孔孔壁壁的的主主要要成成分分，氢氢则则包包含含在在焦焦炭炭的的挥挥发发分分中中，将将焦焦炭炭试试样样在在氧氧气气中中燃燃烧烧，生生成成的的H H2 2O O和和COCO2 2分分别别用用吸吸收收剂剂吸吸收收,由由吸吸收收剂剂的的用用量量确确定定焦焦样样中中的的碳碳和和氢氢。其其成成分分为为碳碳：92%92%96%96%，氢氢：1%1%1.5%1.5%。结结焦焦过过程程中中，不不同同煤煤化化度度的的煤煤中中C C、H H、N N元元素素含含量量随随干干馏馏温温度度升高而变化的规律如图升高而变化的规律如图1-41-4。从从图图可可以以看看出出，由由不不同同煤煤化化度度的的煤煤制制取取的的焦焦炭炭其其含含碳碳量量基基本本相相同同。氢氢气气量量随随炼炼焦焦温温度度的的变变化化比比挥挥发发分分随随炼炼焦焦温温度度的的变变化化明明显显，且且测测量量误误差差也也小小，因因此此以以焦焦炭炭的的氢氢含含量量可可以更可靠地判断焦炭的成熟程度。以更可靠地判断焦炭的成熟程度。焦炭及其性质焦炭及其性质 （2 2）氮氮 焦焦炭炭中中的的氮氮是是焦焦炭炭燃燃烧烧时时生生成成NONOx x的的来来源源，结结焦焦过过程程中中氮含量变化不大，仅在干馏温度达氮含量变化不大，仅在干馏温度达800800o oC C以上时才稍有降低。以上时才稍有降低。焦焦样样在在催催化化剂剂（K K2 2SOSO4 4+CuSO+CuSO4 4）存存在在的的条条件件下下，能能和和沸沸腾腾浓浓硫硫酸酸反反应应使使其其中中的的氮氮转转化化为为NHNH4 4HSOHSO4 4，再再用用过过量量NaOHNaOH反反应应使使NHNH3 3分分出出。经经硼硼酸酸溶溶液液吸吸收收，最最后后用用硫硫酸酸标标准准溶溶液液滴滴定定，以以确确定定焦焦样样中中的的含含氮氮量量。其其成成分为分为0.5%0.5%0.7%0.7%。图图1 1-4 4 各各种种煤煤的的C C、H H、N N含含量量随随干干馏馏温温度度升升高高而而变变化化的的规规律律焦炭及其性质焦炭及其性质 （3 3）氧氧 焦焦炭炭中中氧氧含含量量很很少少，常常用用减减差差法法计计算算得得到到，其其成分为成分为0.4%0.4%0.7%0.7%。（4 4）硫硫 焦焦炭炭中中的的硫硫包包括括：煤煤和和矿矿物物质质转转变变而而来来的的无无机机硫硫化化物物（FeS FeS、CaSCaS等等），熄熄焦焦过过程程中中部部分分硫硫化化物物被被氧氧化化生生成成的的硫硫酸酸盐盐（FeSOFeSO4 4 CaSOCaSO4 4），炼炼焦焦过过程程中中生生成成的的气气态态硫硫化化物物在在析析出出途途中中与与高高温温焦焦炭炭作作用用而而进进入入焦焦炭炭的的有有机机硫硫，这这些些硫硫的的总总和和称称全全硫硫。工工业业上上通通常常用用重重量量法法测测定定。其其成成分分为为0.7%0.7%1.0%1.0%。高高炉炉焦焦的的硫硫约约占占整整个个高高炉炉炉炉料料中中硫硫的的80%80%90%90%，炉炉料料中中的的硫硫仅有仅有5%5%20%20%随高炉煤气逸出，其余的硫靠炉渣排出。随高炉煤气逸出，其余的硫靠炉渣排出。一一般般焦焦炭炭含含硫硫每每增增加加0.1%0.1%，高高炉炉焦焦比比约约增增加加1.2%1.2%2.0%2.0%，高高炉炉熔熔剂剂用用量量约约增增加加2%2%，生生铁铁产产量量约约减减少少2.0%2.0%2.5%2.5%。一一些国家对高炉焦含硫指标规定如表些国家对高炉焦含硫指标规定如表1-31-3所示。所示。焦炭及其性质焦炭及其性质表表1-3 1-3 几个国家的高炉焦硫分指标几个国家的高炉焦硫分指标国国 别别中中 国国美美 国国德德 国国法法 国国英英 国国日日 本本I I级级IIII级级IIIIII级级指标值指标值/%/%0.0.6 60.0.8 81.4040252525251010灰分灰分A Ad d/%/%不大于不大于12.0012.0012.0112.0113.5013.5013.5113.5115.0015.00硫分硫分S St t，d d/%/%不大于不大于0.600.600.610.610.800.800.810.811.001.00机械强度机械强度抗碎强度抗碎强度M M2525/%/%（旧国标旧国标M M4040）大于大于92.092.0（8080）92.092.088.1(7688.1(7680)80)88.088.083.0(7283.0(7276)76)耐磨强度耐磨强度M M1010/%/%不大于不大于7.07.08.58.510.010.0挥发分挥发分V Vdafdaf/%/%不大于不大于1.91.9水分含量水分含量M Mt t/%/%4.04.01.01.05.05.02.02.0不大于不大于12.012.0焦末含量焦末含量/%/%不大于不大于4.04.05.05.012.012.0注：水分只作为生产操作中控制指标，不作质量考核依据。注：水分只作为生产操作中控制指标，不作质量考核依据。焦炭及其性质焦炭及其性质第二节第二节 高炉炼铁高炉炼铁 焦焦炭炭主主要要用用于于高高炉炉冶冶炼炼，其其次次还还用用于于铸铸造造、气气化化、和和生生产产电电石石等等，它它们们对对焦焦炭炭有有不不同同的的要要求求。但但高高炉炉炼炼铁铁用用焦焦炭炭（冶冶金金焦）的质量要求为最高，用量也最大。焦）的质量要求为最高，用量也最大。一、高炉冶炼过程一、高炉冶炼过程 1.1.高炉内总体状况高炉内总体状况 高炉是由耐火材料砌筑而高炉是由耐火材料砌筑而成成竖式圆筒形炉体竖式圆筒形炉体，外有，外有钢板制成炉壳加固密封，钢板制成炉壳加固密封，内嵌冷却器保护，炉子自内嵌冷却器保护，炉子自上而下依次分为上而下依次分为炉喉、炉炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸身、炉腰、炉腹和炉缸五五部分。炉缸部分设有风口部分。炉缸部分设有风口、铁口和渣口，炉喉以上、铁口和渣口，炉喉以上为装料装置和煤气封盖及为装料装置和煤气封盖及导出管。导出管。53高炉结构高炉结构54高炉生产工艺流程焦炭及其性质焦炭及其性质 根根据据炼炼铁铁过过程程的的特特点点，炉炉型型各各段段结结构构不不同同。高高炉炉炉炉料料中中的的铁铁矿矿石石（天天然然矿矿、烧烧结结矿矿、球球团团矿矿）、焦焦炭炭和和助助熔熔剂剂（石石灰灰石石或或白白云云石石）从从炉炉顶顶依依次次分分批批装装入入炉炉内内，送送风风系系统统将将800800以以上上的的高高温温空空气气（或或富富氧氧空空气气）由由位位于于炉炉缸缸上上部部的的风风口口鼓鼓入入炉炉内内，使使焦焦炭炭在在风风口口前前的的回回旋旋区区内内激激烈烈燃燃烧烧而而放放热热,并并使使高高炉炉下下部部形形成成自自由由空空间间，上上部部的的炉炉料料借借重重力力稳稳定地下降，从而构成连续的高炉冶炼过程。定地下降，从而构成连续的高炉冶炼过程。56高炉高炉炉内炉内炉料炉料状况状况及反及反应应渗碳反应 Fe+2 CO=Fe C+CO2 脱硫反应CaSO4+SiO2=CaSiO3+SO3渣铁反应FeS+CaO=CaS+FeOFeO+C=Fe+CO焦炭及其性质焦炭及其性质 燃燃烧烧放放出出的的热热量量是是高高炉炉冶冶炼炼过过程程的的主主要要热热源源，占占冶冶炼炼所所需需热热量量的的75%75%80%80%，反反应应后后生生成成的的COCO作作为为高高炉炉冶冶炼炼过过程程的的主主要要还还原原剂剂，使使铁铁矿矿石石中中的的铁铁氧氧化化物物还还原原，因因此此，自自下下而而上上煤煤气气温温度度逐逐渐渐降降低低（图图1-71-7b b）。从从风风口口开开始始，由由于于煤煤气气中中COCO2 2与与焦焦炭炭反反应应及及铁铁氧氧化化物物被被高高温温焦焦炭炭直直接接还还原原产产生生大大量量COCO，所所以以煤煤气气中中COCO含含量量逐逐渐渐增增加加，到到炉炉腹腹以以上上部部位位则则由由于于COCO与与铁铁氧氧化化物物间间接接还还原原生生成成COCO2 2而而逐逐渐渐降降低低(图图1-71-7c)c)。焦炭及其性质焦炭及其性质 炉炉料料在在下下降降过过程程中中，经经预预热热、脱脱水水、间间接接还还原原、直直接接还还原原而而转转化化为为金金属属铁铁，温温度度逐逐渐渐升升高高。铁铁矿矿石石中中的的脉脉石石（主主要要成成分分为为SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3的的高高熔熔点点化化合合物物）同同熔熔剂剂作作用用形形成成低低熔熔点点化化合合物物炉炉渣渣。铁铁水水和和炉炉渣渣在在向向下下流流动动过过程程中中相相互互作作用用，进进行行脱脱硫硫等等反反应应，到到炉炉缸缸下下部部，二二者者借借互互不不溶溶性性和和密密度度差差异异而而分分离离，并并分分别别从从渣渣口口和和铁铁口口定定期期放放出出炉炉外外。产产生生的的高高炉炉煤煤气气从从炉炉顶顶导导出出，经经冷冷却却除除尘尘制制成成净净煤煤气气。炉炉料料在在高高炉炉内内的的下下降降时时间间称称冶冶炼炼周周期期，约约5 58 8小小时时。高高炉炉内内煤气从燃烧生成到流出炉外共约煤气从燃烧生成到流出炉外共约4 46 6小时。小时。综综上上，高高炉炉的的基基本本功功能能是是将将铁铁矿矿石石预预热热、还还原原、造造渣渣、脱硫、熔化、渗碳，从而得到合格的铁水。脱硫、熔化、渗碳，从而得到合格的铁水。焦炭及其性质焦炭及其性质 2.2.高炉炼铁的化学反应高炉炼铁的化学反应 在在风风口口区区，焦焦炭炭燃燃烧烧生生成成COCO2 2并并放放出出大大量量热热，温温度度可可达达1500150018001800，使铁、渣完全熔化而分离。，使铁、渣完全熔化而分离。C+OC+O2 2=CO=CO2 2+399.440MJ+399.440MJ 温度在温度在11001100以上的炉腹及炉腰地带即以上的炉腹及炉腰地带即区内，煤气区内，煤气中的中的COCO2 2与焦炭作用生成与焦炭作用生成COCO并吸收热量。并吸收热量。COCO2 2+C=2CO-165.6MJ+C=2CO-165.6MJ 此处焦炭的消耗约为此处焦炭的消耗约为35%35%，同时未被还原的，同时未被还原的FeOFeO与与SiOSiO2 2作用生成炉渣并开始熔化，还原后生成的海绵铁则与焦炭作用生成炉渣并开始熔化，还原后生成的海绵铁则与焦炭作用，渗碳熔化，炉料体积变小，为此炉腹按炉腹角向下作用，渗碳熔化，炉料体积变小，为此炉腹按炉腹角向下逐渐收缩，以利炉料稳定下降。逐渐收缩，以利炉料稳定下降。焦炭及其性质焦炭及其性质 炉炉身身下下部部温温度度为为80080011001100的的区区内内，同同时时存存在在铁铁的的氧氧化化物物与与碳碳之之间间的的直直接接还还原原反反应应，到到11001100以以上上因因COCO2 2几几乎乎100%100%与焦炭作用生成与焦炭作用生成COCO，从全过程看是直接还原反应：从全过程看是直接还原反应：FeO+CO=Fe+CO FeO+CO=Fe+CO2 2+13.59MJ +13.59MJ +CO +CO2 2+C=2CO165.6MJ +C=2CO165.6MJ FeO+C=Fe+CO-152.01MJ FeO+C=Fe+CO-152.01MJ 直直接接还还原原的的铁铁量量占占铁铁氧氧化化物物还还原原的的总总铁铁量量之之比比称称直直接接还原度还原度 ，一般高炉的，一般高炉的 =0.35 =0.350.500.50。焦炭及其性质焦炭及其性质 炉炉料料边边下下降降边边升升温温膨膨胀胀，为为此此炉炉身身以以炉炉身身角角向向下下逐逐渐渐扩扩大大，以以利利顺顺行行。炉炉身身上上部部，温温度度低低于于800800的的区区内内，主要是铁的氧化物与主要是铁的氧化物与COCO之间的间接还原反应。之间的间接还原反应。3 3FeFe2 2O O3 3+CO=2Fe+CO=2Fe3 3O O4 4+CO+CO2 2+37.09MJ +37.09MJ Fe Fe3 3O O4 4+CO=3FeO+CO+CO=3FeO+CO2 2-20.87MJ-20.87MJ FeO+CO=Fe+CO FeO+CO=Fe+CO2 2+13.59MJ+13.59MJ 间间接接还还原原反反应应的的特特点点是是得得到到的的气气体体产产物物为为COCO2 2，总总的的热热效应是放热。效应是放热。从从以以上上反反应应可可以以看看出出，直直接接还还原原大大量量吸吸热热，不不利利于于高高炉炉内内的的热热能能利利用用，又又因因碳碳溶溶反反应应使使焦焦炭炭气气孔孔壁壁削削弱弱，所所以以应发展间接还原。应发展间接还原。焦炭及其性质焦炭及其性质 整整个个高高炉炉炉炉体体，从从料料钟钟落落位位高高度度到到铁铁口口中中心心线线的的距距离离称称为为有有效效高高度度H H，其其间间的的容容积积称称为为高高炉炉的的有有效效容容积积（V V），我我国国定定型型设设计计的的中中小小型型高高炉炉有有5555m m3 3，255 255 m m3 3和和620 620 m m3 3 等等，大大型型高高炉炉有有1053 1053 m m3 3、1513 1513 m m3 3、2500 2500 m m3 3及及近近期期从从国国外外引引进进的的4000 4000 m m3 3的的大大高高炉炉。有有效效高高度度是是决决定定COCO和和热热能能利利用用效效率率的的主主要要因因素素，高高炉炉产产量量则则决决定定于于有有效效容容积积及及它它的的利利用用率率。衡衡量量高高炉炉操操作作水水平平的的主主要要经经济济技技术术指指标标有有高高炉炉有有效效容容积积利利用用系数（系数（）：）：=,t ,t铁铁/（m m3 324h24h）(1)(1)焦炭及其性质焦炭及其性质焦比（焦比（c c）：）：c c=，t t焦焦/（t t铁）铁）（2 2）冶炼强度冶炼强度 ：,t t焦焦/(/(m m3 324h)24h)（3 3）将式（将式（1 1）和（）和（2 2）合并得：）合并得：（4）焦炭及其性质焦炭及其性质 式式（4 4）表表明明：扩扩大大高高炉炉生生产产能能力力的的途途径径是是增增大大炉炉容容（V V），降降低低焦焦比比和和提提高高冶冶炼炼强强度度。当当高高炉炉容容积积增增大大到到原原炉炉容容积积的的2 2倍倍时时，风风口口个个数数最最多多增增加加到到原原风风口口个个数数的的2 21/21/2倍倍，所所以以在在增增大大炉炉容容的的同同时时，提提高高冶冶炼炼强强度度的的可可能能性性不不大大，因因此应该设法提高焦炭质量，以降低焦比。此应该设法提高焦炭质量，以降低焦比。3 3造渣脱硫造渣脱硫 造造渣渣的的主主要要目目的的：一一是是使使铁铁矿矿石石中中的的脉脉石石和和焦焦炭炭中中的的灰灰分分（其其中中大大部部分分为为高高熔熔点点的的酸酸性性氧氧化化物物，如如SiOSiO2 2熔熔点点为为17131713、AIAI2 2O O3 3为为20252025）与与溶溶剂剂（如如CaOCaO、MgOMgO）作作用用，生生成成熔熔点点较较低低，流流动动性性好好的的液液态态炉炉渣渣，从从而而与与铁铁水水分分开开，由由炉炉中中放放出出，以以除除去去炉炉料料带带入入的的杂杂质质；二二是是利利用用造造渣渣脱脱硫硫和和控制硅、锰等元素的还原，以获得合格的生铁。控制硅、锰等元素的还原，以获得合格的生铁。焦炭及其性质焦炭及其性质 （1 1）高高炉炉冶冶炼炼过过程程中中硫硫的的动动态态 高高炉炉中中的的硫硫主主要要由由焦焦炭炭带带入入，一一般般为为炉炉料料中中总总硫硫量量的的80%80%以以上上。焦焦炭炭中中的的硫硫，大大多多以以硫硫碳碳复复合合体体形形态态与与焦焦炭炭物物质质结结合合在在一一起起，也也有有一一些些以以硫硫化化铁铁和和硫硫酸酸盐盐存存在在于于灰灰分分中中。铁铁矿矿石石和和熔熔剂剂中中的的硫硫，主主要要呈呈（FeSFeS2 2）形形态态，也也有有少少量量的的CaSOCaSO4 4等等硫硫化化物物。在在高高炉炉中中焦焦炭炭带带入入的的硫硫约约有有10%10%20%20%以以SOSO2 2和和H H2 2S S的的形形态态随随煤煤气气流流出出炉炉外外，约约有有50%50%70%70%在在风风口口燃燃烧烧生生成成SOSO2 2，但但在在随随煤煤气气流流经高炉下部高温区时，被焦炭还原成硫蒸气：经高炉下部高温区时，被焦炭还原成硫蒸气：SOSO2 2+2C=2CO+S+2C=2CO+S焦炭及其性质焦炭及其性质 铁矿石和熔剂中的铁矿石和熔剂中的FeS2被高温煤气加热分解：被高温煤气加热分解：FeS2FeS+S 这这些些硫硫蒸蒸气气在在随随煤煤气气上上升升过过程程中中又又被被CaO、海海棉棉铁铁和和铁铁氧氧化化物物吸吸附附而而随随炉炉料料下下降降。生生铁铁中中的的硫硫以以FeS的的形形态态溶溶于铁水中，只有在铁水滴穿渣层时被部分脱除。于铁水中，只有在铁水滴穿渣层时被部分脱除。（2）影影响响生生铁铁含含硫硫的的因因素素铁铁水水和和熔熔渣渣互互不不相相溶溶，脱脱硫反应只能在铁水和炉渣的接触面上进行：硫反应只能在铁水和炉渣的接触面上进行：FeS+（CaO）（CaS）+FeOFeO+CFe+CO在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的炼炼铁铁生产过程，其产品为生产过程，其产品为直接还原铁直接还原铁（即（即DRI），也），也称海绵铁。该产品未经熔化，仍保持称海绵铁。该产品未经熔化，仍保持矿石矿石外形，外形，由于还原失氧形成大量气孔，在由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜显微镜下观察团下观察团形似海绵而得名。海绵铁的特点是含碳低形似海绵而得名。海绵铁的特点是含碳低（1%），并保存了矿石中的脉石。），并保存了矿石中的脉石。焦炭及其性质焦炭及其性质 在在高高炉炉操操作作条条件件下下，由由于于渣渣、铁铁接接触触面面少少，接接触触时时间间短短，扩扩散散慢慢，故故上上述述可可逆逆反反应应远远不不能能达达到到平平衡衡，铁铁水水中中的的硫就不能全部转入炉渣中。生铁中的含硫量可下式计算：硫就不能全部转入炉渣中。生铁中的含硫量可下式计算：（1-1-1414）焦炭及其性质焦炭及其性质式中式中 SS生铁含硫量，生铁含硫量，%；S S料料、S S煤煤炉料带入和煤气带走的硫分，炉料带入和煤气带走的硫分，kgkg；Q Q铁铁生铁量，生铁量，kgkg；n n渣铁比，渣铁比，%；l ls s硫的分配系数；硫的分配系数；（）表示渣中；表示渣中；表示铁水中。表示铁水中。焦炭及其性质焦炭及其性质 由由式式1-14可可知知：当当其其它它条条件件一一定定时时，炉炉料料带带入入的的硫硫分分越越多多，则则生生铁铁含含硫硫量量越越高高，为为了了制制得得低低硫硫生生铁铁，首首先先应应降降低低硫硫负负荷荷（炼炼一一吨吨生生铁铁所所需需炉炉料料带带入入的的硫硫分分，kg硫硫/（t生生铁铁）。因因此此铁铁矿矿石石宜宜用用经经过过焙焙烧烧的的人人造造富富矿矿，焦焦炭炭要要控控制制硫硫分分，故故降降低低焦焦比比是是降降低低硫硫负负荷荷的的重重要要途途径径。随随煤煤气气流流走走的的硫硫越越多多，生生铁铁含含硫硫量量就就越越低低，采采用用自自熔熔性性烧烧结结矿矿，大大大大减减少少炉炉料料中中游游离离的的CaO是是增增加加煤煤气气中中硫硫含含量量的的有有效效途途径径。渣渣铁铁比比高高，则则脱脱硫硫效效率率高高，但但焦焦比比增增加加。硫硫的的分分配配系系数数越越大大，则则脱脱硫硫效效率率越越高高，生生铁铁含含硫硫量量就就越越低低。值主要取决于炉渣的流动性，即取决于其组成和温度。值主要取决于炉渣的流动性，即取决于其组成和温度。焦炭及其性质焦炭及其性质 （3）炉炉渣渣脱脱硫硫的的实实质质硫硫化化物物的的稳稳定定性性排排列列次次序序是是CaS、MnS、FeS。炉炉渣渣脱脱硫硫的的目目的的是是将将熔熔于于铁铁水水中中的的FeS转转化化为为不不熔熔于于铁铁水水中中的的硫硫化化物物，并并转转入入炉炉渣渣。首首先先铁铁水水中中的的FeS向向炉炉渣渣内内扩扩散散，即即FeS（FeS），已已扩扩散散到到炉炉渣渣中中的的FeS与与炉炉渣渣中中的的氧氧化化物物作作用用，生生成成更更稳稳定定的的硫硫化化物物。例例如如：（FeS）+（CaO）=（CaS）+（FeO），由由于于炉炉渣渣中中的的FeO又又与与焦焦炭炭或或铁铁水水中中的的碳碳作作用用，FeO+C=Fe+CO，从从而而促促使使反反应应向向脱脱硫硫方方向向进进行行。因因此此反反应应的的全全过过程程是是FeS+CaO+C=CaS+Fe+CO141230kJ。焦炭及其性质焦炭及其性质 其其中中提提高高硫硫化化铁铁从从铁铁水水中中向向炉炉渣渣扩扩散散的的速速率率，是是整整个个过过程程的的关关键键。提提高高炉炉缸缸和和炉炉渣渣的的温温度度，一一方方面面有有利利于于吸吸热热的的脱脱硫硫反反应应向向右右进进行行；另另一一方方面面降降低低炉炉渣渣黏黏度度，有有利利于于铁铁水中的水中的FeSFeS通过界面向炉渣扩散。通过界面向炉渣扩散。炉炉渣渣组组成成主主要要由由总总碱碱度度 或或碱碱度度 表表示示。一一般般低低硫硫焦焦炼炼铁铁，总总碱碱度度约约为为1.11.11.251.25，碱碱度度为为1.21.21.41.4。适适当当提提高高碱碱度度和和总总碱碱度度有有利利于于脱脱硫硫，但但碱碱度度过过高高会会使使炉炉渣渣黏黏度度增增加加，影影响响料料柱柱的的透透气气性性，引引起起结结瘤瘤，烧烧坏坏风风口、渣口，焦比过高等不正常炉况，脱硫效率反而降低。口、渣口，焦比过高等不正常炉况，脱硫效率反而降低。焦炭及其性质焦炭及其性质 用用白白云云石石（MgOMgO3 3CaCOCaCO3 3）代代替替部部分分石石灰灰石石来来增增加加炉炉渣渣中中MgOMgO的的含含量量，可可以以提提高高炉炉渣渣的的稳稳定定性性，使使之之具具有有良良好好的的流动性，有利于造渣脱硫。流动性，有利于造渣脱硫。炉炉渣渣中中的的CaSCaS含含量量高高于于6.5%6.5%时时，炉炉渣渣黏黏度度和和熔熔化化温温度度明明显显提提高高，故故一一般般规规定定炉炉渣渣中中CaSCaS的的许许可可浓浓度度为为5.5%5.5%6.5%6.5%。但但实实际际生生产产条条件件下下，CaSCaS的的浓浓度度远远低低于于该该值值。此此外外由由于于渣渣铁铁界界面面上上脱脱硫硫条条件件很很差差，一一般般硫硫的的分分配配系系数数 ，炼炼钢用生铁约为钢用生铁约为10%10%30%30%，而铸造用生铁约为，而铸造用生铁约为30%30%70%70%。焦炭及其性质焦炭及其性质 二、料柱构造及对焦炭的要求二、料柱构造及对焦炭的要求 1.1.料柱构造料柱构造 高高炉炉内内自自上上而而下下的的温温度度总总趋趋势势是是逐逐渐渐升升高高，但但高高炉炉内内的的等等温温线线并并非非沿沿横横截截面面呈呈水水平平状状，而而是是因因高高炉炉炉炉型型、原原料料品品位位和和操操作作参参数数等等因因素素，等温线可呈等温线可呈“”形或倒形或倒“”形（图形（图1-81-8）。）。图图1 1-8 8 高高炉炉内内不不同同温温度度区区域域示示意意 焦炭及其性质焦炭及其性质 料料柱柱上上部部低低于于11001100的的区区域域，炉炉料料保保持持入入炉炉前前的的固固体体块状，焦炭与煤气流分配层作用，该区域称块状，焦炭与煤气流分配层作用，该区域称块状带块状带。料料柱柱中中部部温温度度在在1100110013501350的的部部位位，焦焦炭炭和和矿矿石石仍仍保保持持层层层层相相间间，但但矿矿石石从从外外表表到到内内部部逐逐渐渐软软化化熔熔融融，靠靠焦焦炭炭层层支支撑撑才才不不至至于于聚聚堆堆，该该区区域域称称软软融融带带。由由于于高高炉炉内内中中心心气气流流与与边边缘缘气气流流速速度度以以及及温温度度的的差差异异，使使软软融融带带的的形形状状同同等等温温线线相相对对应应，也也呈呈倒倒“”形形或或“”形形。在在软软融融带带内融着层几乎不透气，上升煤气几乎全部从焦炭缝隙流过。内融着层几乎不透气，上升煤气几乎全部从焦炭缝隙流过。焦炭及其性质焦炭及其性质 料料柱柱中中下下部部温温度度高高于于13501350的的部部位位，此此处处仅仅焦焦炭炭呈呈固固块块状状，熔熔化化的的铁铁水水和和炉炉渣渣则则沿沿焦焦炭炭层层缝缝隙隙向向下下流流动动并并滴滴落落，高高温温煤煤气气则则沿沿粘粘附附有有铁铁水水和和熔熔渣渣的的焦焦炭炭层层缝缝隙隙向向上上流流动动。该该区区域域称称滴滴落落带带。在在滴滴落落带带下下方方的的中中心心部部位位，有有一一个个缓缓慢慢移移动动的的呆呆滞滞焦焦炭炭层层（也也称称死死料料层层），这这主主要要是是当当焦焦炭炭移移动动时由软融带上层滑落下来，经受剧烈碳溶反应的焦炭组成。时由软融带上层滑落下来，经受剧烈碳溶反应的焦炭组成。进进入入滴滴落落带带以以下下风风口口前前的的焦焦炭炭在在高高速速热热气气流流的的吹吹动动下下剧剧烈烈回回旋旋并并猛猛烈烈燃燃烧烧形形成成回回旋旋的的风风口口区区，风风口口区区的的周周边边是是焦焦块块、焦焦屑屑、铁铁水水和和风风口口区区边边界界层层形形成成动动平平衡衡。风风口口区区焦焦炭炭空空气气燃燃烧烧生生成成的的COCO2 2，在在流流经经边边界界层层时时与与灼灼热热焦焦炭炭反反应应，几乎全部转化为几乎全部转化为COCO，提供铁氧化物还原所需的还原剂。提供铁氧化物还原所需的还原剂。焦炭及其性质焦炭及其性质 2.2.焦炭的作用焦炭的作用 焦焦炭炭燃燃烧烧产产生生的的热热能能是是高高炉炉冶冶炼炼过过程程的的主主要要热热源源，燃燃烧反应生成的烧反应生成的COCO作为高炉冶炼过程的主要还原剂。作为高炉冶炼过程的主要还原剂。由由于于焦焦炭炭位位于于风风口口区区以以上上地地区区，始始终终处处于于固固体体状状态态，在在高高炉炉中中其其体体积积占占高高炉炉体体积积的的35%35%50%50%。所所以以对对上上部部炉炉料料起起支支承承作作用用，并并成成为为煤煤气气上上升升和和铁铁水水、熔熔渣渣下下降降所所必必不不可可少的高温疏松骨架。少的高温疏松骨架。焦焦炭炭在在风风口口区区内内不不断断燃燃掉掉，使使高高炉炉下下部部形形成成自自由由空空间间，上部炉料稳定下降，从而形成连续的高炉冶炼过程。上部炉料稳定下降，从而形成连续的高炉冶炼过程。焦炭及其性质焦炭及其性质 综综上上，焦焦炭炭在在高高炉炉中中则则起起着着热热能能源源、还还原原剂剂和和疏疏松松骨骨架三个作用。架三个作用。近近年年来来，为为降降低低焦焦炭炭消消耗耗，增增加加高高炉炉产产量量，改改善善生生铁铁质质量量，采采用用了了在在风风口口喷喷吹吹煤煤粉粉、重重油油、富富氧氧鼓鼓风风等等强强化化技技术术。焦焦炭炭的的热热能能源源、还还原原剂剂作作用用可可在在一一定定程程度度上上被被部部分分取取代代。但但作作为为高高炉炉料料柱柱的的疏疏松松骨骨架架不不能能被被取取代代，而而且且随随高高炉炉大型化和强化冶炼，该作用更显重要。大型化和强化冶炼，该作用更显重要。3 3高炉焦的质量要求高炉焦的质量要求 各国对高炉焦的质量均提出了一定的要求，且已形成各国对高炉焦的质量均提出了一定的要求，且已形成了相应的标准。表了相应的标准。表1-51-5列出了一些国家（或企业）的高炉列出了一些国家（或企业）的高炉焦质量标准（或达到水平）。焦质量标准（或达到水平）。综综上上，高高炉炉焦焦要要求求灰灰低低、硫硫低低、强强度度高高、粒粒度度适适当当且且均匀、气孔均匀、致密、反应性适度、反应后强度高。均匀、气孔均匀、致密、反应性适度、反应后强度高。焦炭及其性质焦炭及其性质 表1-5各国高炉焦质量标准 指标中国俄罗斯日本美国德国英国法国波兰水分（Mt）/%4.012.053536挥发分（Vad）/%1.91.4.80.71.1灰分（Aad）/%12.0015.00101210126.610.89.810.286.710.111.512.5硫分（St,ad）/%0.601.001.792.000.60.541.110.91.225,40408025801575202051408020634080406040转鼓强