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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蕞低温度。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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