焦炭指标-焦炭的质量指标及要求

文｜汇锦数能-掌上煤焦

焦炭是固体燃料的一种。由煤在约1000℃的高温条件下经干馏而获得。主要成分为固定碳，其次为灰分，所含挥发分和硫分均甚少。呈银灰色，具金属光泽。质硬而多孔。

基于焦炭在高炉内的行为与作用，在生产中一般对焦炭有如下几项质量指标的要求:

1.粒度

高炉操作顺利与否的一个重要指标是其炉内料层的透气性大小，而它与高炉炉料的均匀性有关，因此，一般要求焦炭粒度不应比矿石粒度大得过多，二者应尽量接近，保持均匀。一般冶金焦的平均粒度以50mm左右为宜，可控制在25~70mm范围内，特别是要提高40~60mm粒级的含量，目前中国出口冶金焦粒度一般以30~80mm，40~90mm两个粒级居多。

2.灰分

焦炭中含有矿物质，其燃烧时矿物质会残留形成灰分，灰分高会对焦炭产生不利影响。当焦炭在焦炉的高温环境中，燃烧产生灰分，灰分的增加破坏焦炭内部结构会使焦炭的裂纹增多，不仅使焦炭的强度降低，也会使焦炭的表面积增大，由于裂纹的增多，使CO2更容易从缝隙扩散到焦炭的内部，加剧热性能变差。

灰分是焦炭中的杂质和惰性物，其主要成分是SiO2、Al2O3等酸性氧化物，由于其熔点高，故在炼铁时只能用CaO等熔剂与它们共生成低熔点化合物才能以熔渣形式排出高炉。因此要求冶金焦的灰分尽量低些。

3.硫分

硫分是焦炭中的有害成分，高炉内由炉料带入的硫分中仅5%~20%随高炉煤气逸出，其余的参加炉内硫循环，只能靠炉渣排出。焦炭含硫高会使生铁含硫提高，降低生铁质量，或增加炉渣碱度使高炉操作指标下降。因此，要求在生产焦炭时尽最大可能选择低硫煤，以降低焦炭的硫分。

4.机械强度、热强度

焦炭强度指标分为机械强度（抗碎强度及耐磨强度）和热强度（反应性及反应后强度）。

焦炭的机械强度是衡量焦炭能否起到支撑骨架的作用，确保高炉操作正常的重要指标。焦炭热强度是反映焦炭在高炉中抵抗化学侵蚀和保护炉料骨架作用能力，是综合衡量与评价焦炭热态稳定性的主要指标，较之机械强度更为重要。

转鼓试验既能测定焦炭的抗碎强度，又能测定焦炭的抗磨损程度，虽然还不能完全地反映出焦炭在高炉内高温状态的全部实际情况，但能反映焦炭在进入高炉前的运输以及在高炉中受机械破坏力的情况，因此得到广泛地应用。相关研究成果显示，焦炭的强度指数每增高1%，高炉生产焦比可下降0.7%~1.5%，生铁产量增加0.5%~1.5%，其影响十分显著。因而希望焦炭的强度越高越好，对冶金焦的要求为：抗碎强度M40要大，而耐磨强度M10要小。

焦炭反应性是指焦炭在使用过程中对所接触气体的化学反应能力，其中焦炭与CO2反应是在高炉中的最主要反应，因此该指标一般都是指焦炭在高温下（1100℃）与CO2反应的能力大小。焦炭的反应后强度则是指焦炭在上述温度与CO2反应一定时间后，用特制的I型小转鼓测得的“剩余”强度。焦炭在使用过程中与CO2反应后，气孔必然产生很大变化，因而强度明显下降，但还必须保持一定强度方可继续使用。中国最新颁布的冶金焦炭质量标准约定，一级冶金焦CRI≤30.0%、CSR≥60.0%，二级冶金焦CRI≤35.0%、CSR≥55.0%。

5.挥发分

挥发分是衡量焦炭成熟程度的一个重要指标，一般要求冶金焦的挥发分要低于1.8%，若挥发分含量高则说明焦炭未成熟。同时，挥发分也是焦化厂污染控制的指标之一，若焦炭挥发分升高，推焦时烟尘放散量会显著增加。因此，一般要尽量保证焦炭挥发分不超过2%。

6.磷含量

由于含磷高的焦炭将使生铁冷脆性变大，因此在炼焦生产中应尽量使配合煤的磷含量要低，一般要求低于0.030%，从而控制焦炭中的含磷量。