挥发份对焦炭质量的影响

高温下混煤燃烧挥发分与焦炭交互作用及评价方法
混煤燃烧挥发分指的是混合物的碳氢化合物的蒸发行为，即汽油、天然气和煤
精矿等。

有关它们在高温下交互作用的行为，普遍认为，焦炭与混煤挥发分交互作用时，会将挥发分中部分有害成分转化为其他成分，改变产品及环境的污染特征。

在混煤燃烧挥发分与焦炭交互作用的研究中，实验是不可或缺的部分。

实验的
主要内容有：首先，混煤挥发分和焦炭比例对结果的影响：焦炭和混煤挥发分的比例是否可以影响其成分和性质的变化；其次，混煤挥发分和焦炭反应温度的影响：反应温度升高是否会促进混煤挥发分的催化分解等。

实验结果可以为煤炭热解剂选择以及理论分析奠定基础。

通过实验，对混煤燃烧挥发分与焦炭交互作用的控制及其影响因素进行分析，
可以衡量煤炭供应和环境要求之间的平衡。

此外，就可以得出结论：在混煤燃烧挥发分与焦炭交互作用时，可以通过改变反应温度、混煤挥发分的比例来调节反应过程，以达到有效的脱硫、脱硝，减少环境污染的目的。

在总结上述实验研究结果时，应该从挥发分质量的变化，焦炭有效成分的形成
以及污染物的排放等方面评价。

同时，应深入了解混煤挥发分与焦炭性质的相关性，通过系统研究实现完善的混煤挥发分及焦炭性能评价方法。

总结而言，混煤燃烧挥发分与焦炭交互作用是一项重要的技术，可以用于解决
煤炭的供应需求与环境要求之间的矛盾，实现经济环境双赢、清洁发展。

在实施过程中，应根据不同情况制定科学合理的评价和控制措施，以保证混煤挥发分与焦炭性质之间的有效调节。

入炉煤挥发份对焦炭成本影响分析彭陈辉1 徐伟伟2（1.技术中心；2.焦化厂）1 前言近几年来，中国钢铁市场持续低迷，钢价持续下跌，钢厂亏损日益加剧，钢厂必须不断降低成本才能确保生存。

在钢铁联合企业中，焦化厂以冶金焦为主要产品，如何想办法降低焦炭成本无疑是焦化工序首先要考虑的问题。

炼焦过程是煤在焦炉炭化室隔绝空气经过高温干馏转化为焦炭和焦炉煤气的过程。

从焦炉出来的荒煤气中含有水蒸汽、焦油雾、苯族烃、硫化物、氰化物、氨、萘及其它化合物。

焦化工序在对煤气进行冷却净化的过程中得到焦油、粗苯、硫铵等化产品及硫膏、萘等工业废渣。

净化后的煤气一部分返回焦炉用于加热，其余外送去民用及轧钢等工序，多余部分煤气用于发电。

焦化工序炼焦煤原料成本即炼焦煤耗占工序成本的70%以上，而煤气及化产品收益可以冲抵一部分生产成本。

入炉煤挥发份高低直接影响炼焦煤耗及煤气和化产品收率。

根据物料平衡，入炉煤挥发份升高，则结焦率下降，炼焦煤耗升高，相应的煤气及焦油、粗苯等收率提高，反之亦然。

在当前市场价格下，焦化工序是追求较低的炼焦煤耗多生产焦炭，还是承担较高的炼焦煤耗但多产煤气和化产品，配合煤挥发份控制在什么范围，可以提高综合收益降低吨焦综合成本，是一个重要课题。

2 焦炭成本构成焦炭成本主要由以下几部分构成：原料成本、煤气与化产品回收收益、干熄焦蒸汽发电等其它收益、燃料动力消耗、固定成本、变动性制造费用等。

表1为2015年6月份焦化工序成本测算表，该月焦化配合煤挥发份为28%，对应的结焦率为77.36%，炼焦耗干煤为1292.7kg/t焦。

2015年6月入炉煤单价761元/t干煤，吨焦原料成本为983.74元，与挥发份相关联的煤气及化产品回收收益为553.93元/t焦，冲抵收益后的原料成本为429.81元/t焦，其它与挥发份非相关的燃料动力及固定成本等合计为383.4元/t焦，全焦综合成本为813.21元/t焦。

3 配合煤挥发份变化对炼焦煤耗及煤气与化产品收率的影响结焦率是入炉煤经高温干馏后所获得的焦炭数量占入炉煤量的百分比，结焦率的倒数即为干煤单耗。

影响焦炭质量因素的探讨焦炭产品质量优劣直接影响钢铁产品质量和成本。

要想改善焦炭质量，达到提高焦炭强度、密度的目的,只能从结焦机理、炼焦工艺等方面寻找途径。

从结焦机理看,在干馏过程中煤质软化→熔融→膨胀→固化→收缩→成焦这一过程是必经的。

在这一过程中,只要配合煤具有良好的熔融性、粘结性,使固体物质空隙填满,固、液体物质充分附着,是可以提高密度和强度的。

从生产工艺看,如能合理控制结焦过程,也会对气孔率等产生较大影响。

因此看出,配合煤性质是影响焦炭质量的内部因素,是基础;生产工艺是影响焦炭质量的外部因素,是保证。

只有合理调节内因,控制外因才可获得理想焦炭产品。

一、影响焦炭质量煤的因素1. 配合煤煤化程度参数代表煤化程度的指标有挥发分Vdaf和镜煤平均最大反射率Rmax。

二者之间存在明显线性相关关系,其关系式为:Rmax = 2.35 - 0.041Vdaf挥发分容易测定,且可按加成性计算,因此只需对挥发分重点分析。

挥发分对焦炭质量的主要影响是:(1)挥发分过高,收缩度大,易造成焦炭平均粒度呈条状减小;抗碎强度降低;焦炭气孔壁薄,气孔率增大。

(2)挥发分偏低,收缩度小,易造成炉墙压力增大,还可能造成难推焦,损坏焦炉设备。

因此,在配煤中挥发分应作为重要参数调控。

挥发分Vdaf一般控制24%～30%较为适宜。

2. 配合煤粘结性参数表征配合煤粘结性的指标主要有膨胀度b、流动度MF和胶质层厚度Y等。

在配合煤中由于各单种煤煤化程度区间不同,其塑性温度区间也不同,这就使不同配合煤具有不同膨胀度和流动度,且配合煤的膨胀度、流动度不具有可加成性,配煤时需要实际测定。

膨胀度、流动度表征了煤质中活性物的含量和性质,其量值大小对焦炭密度强度存在影响。

因其测定较复杂,不将其作为主要参数控制。

但一般配合煤应控制膨胀度b不小于50%。

胶质层厚度Y较直观地表征了配合煤中胶质体的含量。

要炼制好的焦炭首先需要有足够量的胶质体来充分浸润、粘结煤中固化物质。

焦炭质量控制标准及考核办法焦炭是一种重要的煤炭制品，具有高热值、低灰分、低硫分和低挥发分的特点，被广泛用于冶金、化工、电力等行业。

为了确保焦炭的质量符合要求，有必要对其进行严格的质量控制和考核。

本文将介绍焦炭质量控制的标准及考核办法。

一、焦炭质量控制标准焦炭质量控制标准是对焦炭质量进行评价和监控的基准。

目前，国内使用的焦炭质量标准主要包括以下几个方面的指标：1. 挥发分：挥发分是衡量焦炭燃烧性能的重要指标，对于冶金和化工行业的应用而言尤为重要。

一般来说，挥发分较低的焦炭燃烧性能较好，但过低的挥发分也会影响焦炭的可燃性。

因此，国内质量标准规定焦炭的挥发分一般控制在8%~13%之间。

2. 硫分：焦炭中的硫分对冶金、化工行业的应用有一定的影响。

高硫分的焦炭容易造成产品中硫含量过高，对生产设备和环境都会造成一定的腐蚀。

国内质量标准规定焦炭的硫分一般不超过0.6%。

3. 灰分：灰分是测量焦炭中无机物含量的指标。

高灰分的焦炭会增加冶炼过程中的温度和能耗，降低产品的质量。

因此，国内质量标准规定焦炭的灰分一般不超过1.5%。

4. 全硫：全硫是硫分和硫化物的总量，也是焦炭质量的重要指标之一。

国内质量标准通常规定焦炭的全硫含量不超过1.0%。

5. 抗压强度：抗压强度是评价焦炭机械强度的指标，对焦炉操作和高炉冶炼都有一定的影响。

国内标准通常要求焦炭的抗压强度不低于70%。

二、焦炭质量考核办法为了确保焦炭质量，需要对焦炭生产企业进行质量考核。

焦炭质量考核办法应包括以下几个方面：1. 抽样检测：对焦炭生产企业进行定期的抽样检测，以评估其焦炭产品的总体质量水平。

抽样检测的指标包括挥发分、硫分、灰分、全硫、抗压强度等。

2. 过程控制：焦炭生产企业应建立完善的过程控制系统，确保焦炭生产过程中各项指标在一定的范围内。

通过监控生产过程中的温度、时间、料层结构等参数，及时调整生产工艺，避免出现质量问题。

3. 产品追溯：焦炭生产企业应建立焦炭产品的追溯系统，对每一批次的产品进行记录和管理。

配合煤指标对焦炭质量的影响在进行炼焦配煤操作时，对配合煤的主要质量指标要求包括:化学成分指标即灰分、硫分和磷含量，工艺性质指标即煤化度和粘结性，煤岩组分指标和工艺条件指标即水分、细度、堆密度等。

(1)配合煤的灰分煤中灰分在炼焦后全部残留于焦炭中，配煤的灰分指标是按焦炭规定的灰分指标经计算得来的，即配煤灰分(A煤),焦炭灰分(A焦) × 全焦率(K, %)不同用途的焦炭对灰分的要求各不相同，一般认为，炼冶金焦和铸造焦时，灰分为7%~8%比较适合，炼气化焦时，则为15%左右。

(2) 配合煤的硫分煤中硫分约有60%~70%转入焦炭，因配合煤的产焦率为70%~80%，故焦炭硫分约为配合煤硫分的80%~90%。

由此可根据焦炭对硫分的要求计算出配合煤硫分的上限。

(3)配合煤的磷含量由于含磷量高的焦炭将使生铁冷脆性变大，因此生产中要求配合煤的含磷量低于0.05%，中国的冶金焦和铸造焦出口时，外商对磷含量的要求十分严格，气化焦对磷含量一般没有特殊要求。

(4)配合煤的煤化度表述煤的变质程度最常用的指标是挥发分Vdaf和平均最大反射率 max，两者之间有密切的联系。

确定配合煤的煤化度控制值应从需要、可能、合理利用资源、经济实效等方面综合权衡。

配合煤的挥发分对焦炭的最终收缩量、裂纹度及化学产品的产量、质量有直接影响。

从兼顾焦炭质量以及焦炉煤气和炼焦化学产品产率出发，各国通常将装炉煤挥发分控制在28%~32%范围内。

制取大型高炉用焦炭的常规炼焦配合煤，煤化度指标控制的适宜范围是 max,1.2%~1.3%，相当于Vdaf,26%~28%。

但还应视具体情况，并结合粘结性指标的适宜范围一并考虑。

气化焦用煤的挥发分应大于30%。

(5)配合煤的粘结性配合煤的粘结性指标是影响焦炭强度的重要因素。

各国用来表征粘结性的指标各不相同。

常用的指标有煤的膨胀度b、煤的流动度MF、胶质层指数y、X和粘结指数G，这些指数大，表示粘结性强。

挥发份对焦炭质量的影响
一般情况下，配煤挥发份过高或者过低，都会使得焦炭质量强度指标下降，最终导致冶金焦率降低、小粒焦和粉焦率升高。

这是因为煤的变质程度过高或者过低，都会使其粘结性和结焦性下降，只有变质程度适中的煤才具有较好的粘结性和结焦性；而煤的挥发份高低标志着其变质程度的高低；一般说来，煤的挥发份越高其变质程度就越小，煤的挥发份越小其变质程度就越大。

正因为如此，所以无烟煤挥发份太小、变质程度太高和长焰煤挥发份太高、变质程度太低均缺乏粘结性和结焦性，都不能高配比大量用于炼焦生产。

回过头来分析，为什么A、B两公司自投产以来，焦炭冶金焦率较低、粉焦率一直较高？究其原因，主要是这炼焦配煤加入的弱粘结性、高挥发份煤种配比偏高所致。

2005年1～9月份，A和B两公司配煤挥发份平均值分别是：32%、31.02%。

如此之高的配煤挥发份，不仅会使焦炭强度指标如：M40下降、M10上升，随之会使冶金焦率下降、焦粉率加大，还会使配煤结焦率降低（炼焦生产煤焦比加大）。

这样，特别是对于焦炉煤气还未得到完全、合理利用的焦化企业而言，过高的配煤挥发份，会使定量配合煤炼焦生产所取得的产值降低，使其应当得到的、并且相当可观的企业利润而白白流失掉。

这一点，通过如下分析就会显而易见。

高炉对焦炭标准高炉对焦炭质量的要求主要有以下几个方面：1. 灰分：焦炭中的灰分含量会影响高炉的透气性，因此需要控制灰分的含量。

根据不同的高炉容积和生产需求，灰分含量要求在一定的范围内。

例如，鞍钢2500m³的高炉对焦炭的质量要求为：灰分%\~%。

2. 硫分：焦炭中的硫分含量过高会影响高炉中铁水的含硫量，因此需要控制硫分的含量。

根据不同的高炉容积和生产需求，硫分含量要求在一定的范围内。

例如，当焦炭硫分大于%，硫份每增加%，焦炭使用量增加%，石灰石加入量增加%，矿石加入量增加%，高炉产量降低\~%。

3. 挥发分：焦炭中的挥发分含量会影响高炉的加热制度，因此需要控制挥发分的含量。

根据不同的高炉容积和生产需求，挥发分含量要求在一定的范围内。

4. 强度：焦炭的强度是影响高炉生产的重要因素之一。

如果焦炭强度不足，会导致高炉内焦炭粉化，影响高炉的透气性和产量。

因此，需要控制焦炭的强度。

例如，马钢以300m³和2500m³高炉入炉焦和风口焦的性能进行对比研究。

从入炉焦对比发现，高炉容积由300m³提高到2500m³，焦炭的CRI由%降低到%，而CSR由%提高到%。

这一变化说明高炉容积增大，对焦炭的热性能要求提高。

5. 粒度：焦炭的粒度也会影响高炉的生产。

如果焦炭粒度过小，会导致高炉内气流不畅，影响高炉的透气性；如果焦炭粒度过大，会导致高炉内焦炭堆集，影响高炉的加热制度。

因此，需要控制焦炭的粒度。

总的来说，不同规模的高炉对焦炭质量的要求不同，但都包括灰分、硫分、挥发分、强度和粒度等方面。

在实际生产中，需要根据高炉的具体情况来制定相应的焦炭质量标准。

灰分,挥发分和固定碳的关系(一)灰分、挥发分和固定碳的关系1. 简介灰分、挥发分和固定碳是煤炭化学性质的三个重要指标，它们之间有着密切的关系。

在本篇文章中，我们将对这三者的关系进行简述。

2. 灰分灰分是煤炭中不能燃烧的无机部分，主要由矿物质组成，包括一些金属氧化物、硅酸盐等。

灰分的含量越高，煤炭的燃烧效率越低，且在燃烧过程中会产生更多的烟雾、颗粒物等有害物质。

3. 挥发分挥发分是煤炭中在加热过程中能够挥发出来的部分，主要包括水分、揮發性有机物等。

挥发分的含量高低直接影响着煤炭的燃烧性能。

较高的挥发分含量能提高煤炭的燃烧速率，但也会增加煤炭的燃烧过程中的烟雾和气味。

4. 固定碳固定碳是煤炭中的主要有机物质，是煤炭中不挥发的部分，煤炭的燃烧能量主要来自于固定碳。

固定碳含量高低主要决定了煤炭的燃烧热值，常用来评估煤炭的质量。

较高的固定碳含量通常意味着较高的煤炭燃烧效率和较高的能量输出。

5. 关系解释•灰分与挥发分：灰分和挥发分呈负相关关系，即灰分较高的煤炭通常具有较低的挥发分含量。

这是因为煤炭中的无机物质主要以灰分的形式存在，而这些无机物质往往是不能燃烧的。

因此，灰分含量高的煤炭在燃烧过程中会产生较多的灰渣。

•灰分与固定碳：灰分与固定碳呈负相关关系，即灰分较高的煤炭通常具有较低的固定碳含量。

这是因为灰分主要由无机物质组成，而固定碳主要是有机物质，两者的组成成分不同。

因此，含有较高灰分的煤炭通常燃烧热值相对较低。

•挥发分与固定碳：挥发分与固定碳呈负相关关系，即挥发分较高的煤炭通常具有较低的固定碳含量。

这是因为在煤炭的挥发分中包含着有机物质，而这些有机物质有一部分会在加热过程中分解成挥发性气体。

因此，含有较高挥发分的煤炭通常燃烧产生的固体残渣较少。

总的来说，灰分、挥发分和固定碳之间存在着复杂的相互关系，不同的煤炭样品在这三个指标上可能会有不同的分布情况。

了解和把握这些关系有助于我们更好地评估煤炭的燃烧性能和质量特性。

（焦化厂）影响冶金焦炭质量的因素对焦炭的质量控制，这里主要是针对冶金焦炭的质量控制。

这对钢铁企业中的高炉炼铁是非常重要的，因为钢铁企业中的焦化厂所进行煤干馏得到的焦炭主要是供给高炉炼铁用的。

对焦炭的质量控制，也就是对不利焦炭质量的因素的控制，深层研究也就是对作为炼焦炭的煤和炼焦工艺过程有关因素的控制。

（1）配合煤的成份和性质对焦炭质量的影响配合煤的成份和性质决定了焦炭中的固定（C）、灰份（Adt）、硫份（Sed）和磷份（P）的含量。

而焦炭的块度和强度在很大程度上也是取决于原料煤的成份和性质。

配合煤是由各种单种煤配制而成，也就是说原料煤的成份和性质决定了配合煤的成份和性质。

如：配合煤中的硫份和灰份低，说明单种煤的硫份和灰份低，所炼出的焦炭的硫份和灰份也低。

比如：在配合煤中增加高挥发份，低变质程度的气煤所炼出的焦炭细长，块度小，若在配合煤中增加焦煤和瘦煤，炼出的焦炭就会使收缩裂纹减少，块度增大。

若在配合煤中配有含无机物矿物质增多（也就是所说的灰份）也就会影响焦炭的强度。

这说明配合煤的成份和性质是由各单种煤的成份和性质决定的，除此外，配合煤的粉碎细度也会影响焦炭的强度，粉碎细度影响堆比重，由于煤的结构复杂，所粉碎的细度也不一定一样，故此对细度的要求不能一概而论（一般要粉碎粒度小于3mm的要控制在80±3%为好）。

（2）炼焦加热制度对焦炭质量的影响炼焦加热制度是影响焦炭质量因素之一，而影响焦炉的加热制度的主要因素是炼焦的加热速度和结焦末期的温度，加热速度和结焦末期的温度都与结焦时间有关，结焦时间愈短则加热速度愈快，标准温度就愈高，而结焦末期温度也就高。

通过生产实践研究表明：当加快结焦速度时，可使煤在干馏过程中使胶质体的流动性增加，炼出块度小的坚固焦炭，这是好的一面，但是加快结焦速度，也会使焦炭收缩裂纹增加，焦炭的块度变小，强度降低，这又是不利的一面。

公司的55孔大型6米焦炉设计的结焦时间为19小时，若结焦时间小于设计结焦时间1小时，则大块焦（>40mm粒度）就降低约6%左右，当然不同的配煤比也有所不同。

焦炭耐磨强度标准一、灰分焦炭的灰分是指存在于焦炭试样中全部灰分的质量，以Ad%表示。

灰分对高炉操作是不利的，它不仅降低了焦炭的固定碳含量，还因灰分的熔点较低，而使焦炭在高温下易于软化和熔融，不利于高炉的透气性和透液性。

二、硫分焦炭的硫分是指存在于焦炭中的硫的质量分数，以Ts%表示。

焦炭含硫高会增加高炉中生成SO2和SO3的数量，对焦炭的脱硫操作是不利的。

三、挥发分焦炭的挥发分是指在900℃左右灼烧时分解出来的挥发物质量占样品的质量分数，以Vdaf%表示。

挥发分的含量与焦炭的变质程度有关，也随热解终温的变化而变化。

当挥发分含量增大时，焦炭的块度减小，强度下降，反应性增加，焦炭易碎成粉末状。

因此，对冶金焦炭来说，挥发分含量应较低。

四、机械强度焦炭的机械强度是反映焦炭抵抗外来力对其分割的性能指标，包括落下强度和耐磨强度。

1.落下强度：将焦炭试样从一定高度（例如5m）自由落下至焦炭堆中不碎裂的块数占总试验块数的百分数来表示。

落下强度是焦炭在运输和使用过程中抵抗破损的能力。

2.耐磨强度：以磨损量或磨损率和试样磨损前的质量比来表示。

耐磨强度是反映焦炭在使用过程中抵抗摩擦力破坏的能力。

耐磨强度低，说明焦炭的耐磨性能差。

通常根据使用要求对焦炭的落下强度和耐磨强度划分为3个级别：即一级冶金焦、二级冶金焦和三级冶金焦。

优质冶金焦要求落下强度在85%以上，耐磨强度在45%以下。

五、焦炭结构焦炭的结构主要指其宏观组织和孔隙结构。

宏观组织指焦炭内气孔的大小、形状、数量以及分布规律。

孔隙结构指贯穿于焦炭气孔壁中的裂纹、溶沟、溶孔以及孔径大小和分布等。

良好的焦炭结构能使其强度提高，因此对焦炭结构的研究对改进炼焦技术和提高焦炭质量具有重要意义。

六、焦炭热处理热处理是提高焦炭强度和抗碎强度的有效手段之一。

通过热处理可以改变焦炭的结构和性能，使其具有更高的强度和更低的反应性。

热处理对焦炭的影响主要表现在以下几个方面：1.改变孔隙结构和表面性质；2.改变内部结构；3.改变宏观组织；4.减少内部裂纹和微裂纹。