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简要了解焦炭的化学性质

简要了解焦炭的化学性质

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+O2 →CO2＋393.3 (kJ•mol-1)
C+1/2O2→CO＋110.4 (kJ•mol-1)
C+CO2 → 2 CO－172.5 (kJ•mol-1)
C+H2O → CO＋H2 －131.3 (kJ•mol-1)
由于焦炭与O2和H2O的反应有与CO2反应相类似的规律，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（GB4000－83）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Cr<30%～35%，Sar>48%～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、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GB－213标准进行，操作精细，误差可在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33400～33650J/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*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550～650℃。
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。

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