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焦炭分析报告报告编号：JC-2021-001报告日期：2021年11月12日1. 检测目的本次检测旨在对样品中的焦炭成分进行分析，确定其各项性质，评估其适宜用途。
2. 样品信息样品名称：焦炭样品来源：本地供应商样品编号：JC-2021-0013. 检测方法本检测采用以下方法：（1）X射线荧光光谱仪（XRF）（2）计量炉4. 检测结果（1）X射线荧光光谱仪（XRF）检测结果元素检测结果（质量百分比）碳（C） 96.8%硫（S） 0.8%氢（H） 1.0%氮（N） 0.1%灰份（灰） 1.3%（2）计量炉检测结果焦炭在计量炉中的重量损失为8.5%。
5. 结果分析（1）X射线荧光光谱仪（XRF）检测结果显示，焦炭中含有高浓度的碳元素，适用于制作高强度和高耐热性的产品。
硫含量相对较低，符合工业标准。
氢、氮含量也较低，适宜于高品质产品制造。
灰份含量较低，可保证生产制造过程中减少不必要的浪费。
（2）通过计量炉检测结果，可知焦炭在高温环境下不易熔化，适用于用于炼钢的高温冶炼过程。
6. 结论综合以上分析结果，本次检测的焦炭样品含碳高、硫含量低、水分少、灰份少，适用于用于制造高强度和高耐热性的产品和炼钢过程。
7. 检测机构检测单位：XXX检测中心联系电话：************地址：XXX市XXX区XXX路XXX号执业许可证号：XXXXX此次检测数据仅限于报告所述的样品，并不代表对其他样品的检测结果。
未经本检测中心书面授权，不得以任何方式向第三方提供此次检测报告。
附录A（规范性）原料焦光学组织的测定方法A.1范围本附录规定了锂离子电池人造石墨类负极材料用原料焦光学组织的测定原理、仪器、试样的采取和制备、分析步骤和结果计算。
A.2术语和定义A.2.1原料焦光学组织用偏光显微镜在油浸物镜下总放大倍数为500～1000倍时，所观察到原料焦组织结构。
A.2.2流线型结构焦炭镜下等色区尺寸宽度＜10μm、长度≥30μm，旋转载物台时交替出现红、黄及绿色，此类型结构≥70%。
A.2.3广域型结构焦炭镜下等色区尺寸宽度≥30μm、长度≥30μm，旋转载物台时交替出现红、黄及绿色，此类型结构≥70%。
A.2.4小片及镶嵌型结构焦炭镜下等色区尺寸宽度＜30μm、长度＜30μm，旋转载物台时交替出现红、黄及绿色，此类型结构≥70%。
A.3原理将待测样品破碎至一定粒度后加入树脂和固化剂混合均匀，倒入模具中。
成型的样品用磨抛机磨平抛光至平整光滑，置于偏光显微镜下，用油浸物镜总放大倍数为500～1000倍时观察原料焦的光学组织结构。
用数点法随机统计各光学组织所占的比例。
A.4仪器和材料A.4.1偏光显微镜，备有起偏镜、物镜、目镜、自动扫描载物台，保证总放大倍数为500～1000倍。
A.4.2载物台移动尺，在横向（X）和纵向（Y）上的移动范围不小于22mm，并且能以等步长移动。
A.4.3树脂和固化剂：满足以下要求的冷镶嵌树脂可以使用。
（a）树脂固化体系可在室温下固化，并且在室温下易于倾倒；（b）树脂在研磨抛光后，能得到完全平整且光滑的表面；（c）在偏光显微镜观察下，原料焦和树脂形成鲜明的对比；（d）固化后树脂表明有足够多的原料焦，以保证可定量分析500个有效点。
A.4.4成型模具：用塑料模具，内径25mm，可多次使用，使用前在模具内部涂上凡士林，方便固化后样品脱模。
A.4.5研磨和抛光设备：带有一个或几个磨盘，能够将砂纸和抛光布固定于磨盘上。
A.4.6研磨砂纸：粒度分别为No.400、No.800、No.1200、No.2000的防水金刚砂子。
八钢焦炭的光学组织特征及其成因分析李培铖 冯进 邱健(新疆八一钢铁集团有限责任公司炼铁分公司)摘 要: 阐述了八钢焦炭呈现以流动型为主、辅以粗粒镶嵌的光学组织特征。
分析认为,炼焦煤的变质程度和煤岩组成是影响焦炭光学组织的重要因素。
焦炭的光学组织与CO2的反应存在着选择性。
关键词: 焦炭;光学组织;成因1 前言煤在炼焦过程中,除析出部分煤气和煤焦油外,大部分残留转化为焦炭。
煤中能软化熔融的活性组分和不软化熔融的惰性组分共同形成焦炭的气孔璧。
用偏光显微镜在油浸或干物镜下(放大倍数一般为400～600倍)所观察到的焦炭气孔璧部分的组织称为焦炭的光学组织。
焦炭的光学组织与焦炭质量之间有很好的相关关系,借助焦炭的光学组织可以推断炼焦煤性质、预测焦炭的冷态强度、深入研究焦炭的热态性能等。
八钢焦化技术人员通过长期的煤岩研究,对现有的原料煤煤质及焦炭的光学组织形成了初步的认识。
此文针对八钢焦炭的光学组织特征进行了成因简析。
2 八钢焦炭的光学组织特征2.1 焦炭光学组织测试方法制取0.061～1.0mm的焦炭试样,用不饱和树脂将焦样粘结,冷态成型,用磨片机、抛光机磨抛制成光片。
采用正交偏光显微镜在500倍下,进行定量分析。
测量点数不少于400点。
焦炭的光学组织根据其光学性质、尺寸大小作如下划分,见表1。
表1 焦炭光学组织分类表序号名称代号 分类特征1各向同性TX无光学各向异性2细粒镶嵌XL有光学异性,<1Λm3粗粒镶嵌CL有光学异性,1～10Λm4流动状LD有光学异性,同色粒状有方向性排列成行,1～10Λm5片状PZ有光学异性,长向及宽向均>10Λm6基础各向异性JC有光学异性,直接来源于煤7类丝+破片S+P呈各向同性或各向异性,直接来源于煤的丝质组和小片惰性物 用光学组织指数O T I来表征焦炭的光学异性程度。
将各向同性、细粒镶嵌、粗粒镶嵌、流动状、片状、基础各向异性、类丝+破片组织分别赋值0、1、2、3、4、4、0,以下式计算O T I值。
焦炭参考试验方法显微强度测定焦炭显微强度在自制显微强度测定仪上测定，取2g粒度为0.6～1.25mm的焦样，装入内装12个Φ8mm钢球的长305mm内径Φ25.4mm的钢管中,以25±0.5r/min的转速转800r。
焦炭经转鼓后,用0.6～0.2mm的圆孔筛,振筛五分钟，称出>0.6mm,0.2～0.6mm焦粒的质量，并分别计算其百分含量,分别以R1，R2表示，并以R1+R2作为显微强度指标(MSI)。
结构强度的测定焦炭结构强度在自制结构强度测定仪上测定，用量筒量取50ml粒度为3～6mm的焦样并称重，装入内装5个Φ15mm钢球的长305mm内径Φ25.4mm的钢管中，以25±0.5r/min的转速转800r。
焦炭经转鼓后，用1mm的圆孔筛振筛五分钟，称出>1mm焦粒的百分含量，以>1mm焦粒的百分含量表示结构强度指标（SSI）。
粒焦反应性测定焦炭反应性在粒焦反应性（PRI）装置上测定，取20g粒度为3～6mm干燥后的焦样，以20～25℃/min速度升温至400℃，通入氮气保护，继续升温至1100℃，切换成二氧化碳气体，流量为0.5L/min，反应时间为120 min。
然后通氮气保护冷却至室温，以反应前后焦样损失质量百分率作为粒焦反应性指标（PRI）。
焦炭反应性CRI和反应后强度测定按照GB1997-1989进行取样，按照GB/T4000-1996进行测定。
焦炭反应性在块焦反应性（CRI）装置上测定，取200 g粒度为21～25 mm干燥后的焦样，以20～25 ℃/min速度升温至400 ℃，通入氮气保护，继续升温至1100 ℃，切换成二氧化碳气体，流量为0.5 L/min，反应时间为120 min。
然后通氮气保护冷却至室温，以反应前后焦样损失质量百分率作为粒焦反应性指标（CRI），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比作为反应后强度指标（CSR）。
焦炭光学组织与反应性关系的研究1.前言近几十年来，国内外对一些高炉进行解剖研究，取得了焦炭在炉内状况的丰富资料。
认为现行冷态强度不能完全反映焦炭在高炉内的热性质，而焦炭反应性与焦炭在高炉中性状的变化有密切关系，能较好地反映焦炭在高炉中的状况，是评价焦炭热反应性的重要指标。
一般对于焦炭热反应性反应机理的研究，认为焦炭热反应性主要是汽化反应（CO2 +C→2CO）,它消耗炭素，使焦炭气孔壁变薄,促使焦炭强度下降,粒度变小。
此次研究主要是从煤岩学角度剖析焦炭热反应性反应机理,从单种煤焦炭的光学组织研究热反应性,有利于合理进行配煤,提高配合煤的质量,有利于提高焦炭在高炉中的热反应强度。
2.试验部分2.1 试验原料试验主要采用包钢焦化厂现使用的煤种作为原料,根据国家标准对其进行了工业分析、粘结指数和胶质层最大厚度的测定，其数据如表1。
试验方法将单种煤在20公斤焦炉中成焦，其中20公斤焦炉装煤量（干基）为23公斤，装炉煤水分为10±1%，燃烧室温度在1080±10℃，结焦时间为8小时，焦饼中心温度大于950℃。
成焦后留取部分焦炭进行光学组织的测定，其余焦炭按照国家标准进行热反应强度的试验。
试验完成后，将热反应强度测定前和测定后的焦炭分别进行制样，其破碎到粒度为0.2～1.5毫米的焦炭，取5克焦炭加入一定比例的粘结剂、固化剂和促进剂混合搅拌制成焦砖，将其中一个面磨制成合格的光面，在国产HY4显微光度计（海南大学研制）下做焦炭的光学组织分析。
表1 单种煤常规分析数据3.试验结果与讨论3.1单种煤焦炭的光学组织特征将在20公斤焦炉中成焦后的焦炭制成焦砖，在显微光度计下测定400点以上，其光学组织特征如表2。
由数据显示，河杨焦炭的光学组织以细粒镶嵌和中粒镶嵌为主，各向同性、丝炭和破片相对较多。
其原因从表1常规分析可知河杨煤属于1/2ZN，变质程度相对偏低，镜质组在成焦过程中中间相分子的原始顺序化程度低，使球体生长、长大、融并等的发展都受到很大的限制，所以形成以各向同性、细粒镶嵌和中粒镶嵌为主的光学性质。
焦炭光学组织的测定方法一、名词术语1 、焦炭光学组织opticl texture of coke用偏反光显微镜在油浸物镜下总放大倍数为400～600倍时，所观察到的焦炭气孔壁组织（以图谱表示）。
（1）向同性组织isotropic texture煤干馏时活性组分经软化熔融所形成的各方向具有相同光学性质的组织。
结构致密、表面平坦，气孔边缘光滑、插入检板后干涉色为一级红色、转动载物台时颜色不变（以图谱表示）。
（2）各向异性组织anisotropic texture煤干馏时活性组分经软化熔融所形成的形态各异、等色区尺寸大小不同、各方向具有不同光学性质的组织．插入检板后呈现红、黄、绿等不同颜色．转动载物台时颜色交替呈现变化，一般将镜下等色区尺寸相近及形态相似的各向异性组织划分同一类型．a ．细粒镶嵌状组织fine mosaic texture镜下等色区尺寸＜1.0 µm 的组织．旋转载物台时交替呈现红黄色（以图谱表示）。
b ．中粒镶嵌状组织medium mosaic texture镜下等色区尺寸≥1.0 µm～5.0 µm 的组织。
旋转载物台时交替呈现红、黄及绿色（以图谱表示）c ．粗粒镶嵌状组织coarse mosaic镜下等色区尺寸≥5.0 µm～10.0 µm 的组织。
旋转载物台时交替呈现红、黄及绿色（以图谱表示）d ．不完全纤维状组织incompletely fibrous texture镜下等色区尺寸：宽度＜10.0µm，长度≥10.0µm -30.0µm ，似向一个方向流动的组织，旋转载物台的交替呈现红、黄及绿色（以图谱表示）e ．完全纤维状组织completely fibrous texture镜下等色区尺寸宽度＜10.0um，长度≥30.0um，多呈束状平行排列的组织，旋转载物台时交替出呈现红、黄及绿色（以图谱表示）f . 片状组织leaflet texture镜下等色区尺寸长度及宽度约≥10.0µm的组织旋转载物台时，交替出现红、黄及绿色（以图谱表示）（3）绞质及破片状组织 fusinite and frag mental textuer煤干馏时，不软化熔融的显微组分（惰质组）所形成的组织。
焦炭光学组织的测定与分析马学刚（济南钢铁集团总公司技术中心，山东济南 250101）摘要：在分析了煤变质程度、煤岩相组成等对焦炭光学组织的影响，以及焦炭光学组织与焦炭性质之间的关系的基础上,指出以粒状镶嵌组织为主的焦炭更符合高炉的要求。
关键词：焦炭；光学组织；测定方法；各向异性中图分类号：TF526+.1 文献标识码：B 文章编号：1004-4620(2003)02-0037-03 Measurement and Analysis of Coke Optical TextureMA Xue-gang(The Technical Center of Jinan Iron and Steel Group,Jinan 250101,China)Abstract：On the basis of analyzing the influences of coal degenerative degree and the coal petrographic constituents on coke optical texture and the relation between the coke optical texture and its quality,points out that the coke with grain enchasing texture is according with the needs of blast furnace.Key words：coke;optical texture;measurement method;anisotropy1前言焦炭的光学组织决定了焦炭的冶金性能。
目前，对焦炭冶金性能指标的测定，仅限于宏观性能，如M40、M10等。
因此，对焦化生产中出现的异常现象只能从宏观上去寻找原因，忽视了微观组织对性能的影响。
试图通过对焦炭光学组织的测定与分析探讨焦炭光学组织对性能的影响。
2焦炭的光学组织及其测定方法2.1 分类与命名在偏反光显微镜下可观察到：焦炭由气孔与气孔壁组成。
焦炭本身是一种不均匀的物质，具有多种结构形态，它们的光学性质也不相同。
具体的分类与命名见表1。
2.2 测定原理将由焦炭试样制成的光片置于偏反光显微镜下，用白光入射，在正交偏光下插入石膏检板，用油浸物镜观察焦炭气孔壁的组织。
根据等色区尺寸、形态、突起等特征进行鉴定。
用数点法统计各光学组织的体积百分数。
2.3 试样的采取和制备2.3.1试样的采取和粉碎取样按GB1997-89规定进行。
将破碎到1mm的试样混匀，缩分出40～50g，粒度必须全部小于1.0mm(方孔筛)，弃去其中小于0.071mm 级细粒。
但不应过分粉碎,要求小于0.071mm级细粒不得多于总量的15%。
取0.071～1.0mm级试样4～5g用于制片。
2.3.2光片的制备光片的制备方法按原煤炭部推荐标准MT116.1-86规定进行。
粉焦光片直径不得小于22mm，其中胶结物所占体积应小于1/3。
抛光后表面应光洁，无明显麻点，无擦痕和污物，光学组织的界面应清晰、特征分明[1]。
2.4 测定方法2.4.1调节显微镜将试样放置在带有胶泥的载片上压平后置于载物台上，调整好焦距，然后矫正物镜中心；调节光源、孔径光圈和视域光圈，使视域亮度适中，光线均匀，成像清晰；调节起偏镜和检偏镜，使之正交，插入石膏检板(1λ)，使视域呈现一级红的干涉色。
表1 焦炭光学组织划分类别焦炭光学组织来源类别镜下特征由煤中熔融组分形成的组织各向同性气孔边缘平滑、表面平坦镶嵌状细粒镶嵌状各向异性单元尺寸小于1.0μm中粒镶嵌状各向异性单元尺寸：1.0～5.0μm 粗粒镶嵌各向异性单元尺寸：5.0～10.0μm状纤维状不完全纤维状各向异性单元尺寸：宽小于10.0μm，长10.0～30.0μm完全纤维状各向异性单元尺寸：宽小于10.0μm，长不小于30.0μm片状各向异性单元尺寸长及宽均不小于10.0μm由煤中惰性组分形成的组织丝质及破片状保持煤中原有丝质结构及其它一些小片状惰性结构，呈各向同性或各向异性其它组织基础各向异性由高煤化度的贫煤及无烟煤形成的组织等色区尺寸与颗粒尺寸接近热解炭沿焦炭气孔及裂隙周边所形成的气相沉积，多呈镶边状，亦见有镶嵌状2.4.2对粉焦光片的测定确定移动步长，保证400个以上有效测点均匀布满全片，点距以0.3～0.5mm、行距一般以0.5～0.8mm为宜。
从试样的一端开始，鉴定十字丝交点下的物质属何种光学组织，记入相应的计数键中，随后按预定的步长沿固定方向移动一步，若遇胶结物、气孔、裂隙、光学组织中的胞腔作为无效点，不予统计。
当一行测定结束时，以预定的行距移动一行，继续进行该行的测定，直到测点布满全片为止。
3结果与讨论3.1 影响焦炭光学组织的因素影响焦炭光学组织的因素主要有煤的变质程度、岩相组成以及加工条件等。
3.1.1煤变质程度的影响对焦炭光学组织影响最大的是煤变质程度。
煤变质程度升高，其焦炭中的各向同性结构逐渐减少，各向异性结构逐渐增多，微晶的大颗粒结构也逐渐增多(见图1～4)。
图1 各向同性组织(×500)图2 中粒镶嵌状组织(×500)图3 粗粒镶嵌状组织(×500)图4 完全纤维状组织(×500)小于0.80)，形成各向同性组织较多变质程度较低的烟煤(镜质组反射率Rmax的焦炭。
随煤变质程度增加,焦炭中各向同性组织减少,粒状镶嵌组织增多。
当煤的镜质组反射率达1.6时焦炭中的纤维组织最多,且片状组织也明显增多。
气煤形成以各向同性结构为主的焦炭;肥焦煤形成的焦炭各向异性明显,其中以粒状镶嵌结构、纤维状结构较多。
3.1.2煤岩相组成的影响焦炭光学组织中的丝质与破片状，主要由丝质组转化而来。
煤中的丝碳基本上以原来的形状保存在焦炭中。
丝碳化基质基本上转变为破片状结构。
稳定组由于大部分析出，仅少量保存在焦炭中，成焦后以原来的形状形成气孔。
镜质组是形成焦炭光学组织的主要成分。
它的性质对焦炭光学组织起着决定性的影响，决定着焦炭光学组织的类型及各向同性与各向异性的比例。
3.1.3加工条件的影响热解温度升高，焦炭光学组织中各向异性组织增加，当达到3000℃时，则完全转化为石墨型的晶体结构[2]。
3.1.4中间相历程的影响煤中不同显微煤岩组分所经历的中间相历程不同，形成了不同的焦炭光学组织。
煤中的活性组分(镜质组与稳定组)，在350℃左右时分解为气相与一部分液相(为各向同性)，而惰性组分保持原来的形态。
随着热分解与热缩合的进行，从液相中形成一部分中间相(各向异性)，其余部分仍为各向同性的液相，到500℃左右时形成半焦。
中间相固化后形成各向异性结构。
各向同性的液相部分及惰性组分构成了焦炭中的各向同性结构。
这两种结构一起构成了焦炭物质。
由此可见：焦炭中的各向异性结构都经历过中间相过程，焦炭中的各向同性结构由未形成中间相的液相及惰性物质所形成。
焦炭中各向异性的比例主要取决于中间相的数量。
各向异性的强弱则与中间相的片状稠环的聚合程度有关。
中间相只能由活性组分形成。
因此，镜质组的性质在很大程度上决定着能否形成中间相、中间相的数量及小球体的聚合程度。
煤镜质组的性质又取决于变质程度。
低变质程度煤芳构化程度低，热解时易形成较多的小分子气体产物，其层片的直径小，杂原子多，化学缩聚活性大，易形成交连键而随机取向，不易形成中间相。
所以即使熔融，也只能形成光学各向同性的焦炭。
高变质程度煤加热时不熔融，不存在形成中间相的条件。
高变质程度煤中的某些活性组分本身就含有一定尺寸、一定形状和在一定程度上呈三维排列的分子。
这些分子在炭化时只要使其分子结构发生微妙的变化即可转化为光学各向异性焦炭，这就是焦炭光学组织中的基础各向异性组织、较强各向异性结构的片状组织。
中等煤化度的烟煤其镜质组结构趋于二维有序排列，交连键少。
热解产物的化学活性适中，液相的流动性和温度区间都较大，有利于中间相的形成和发展、加热时软化熔融，形成胶质体，固化后形成各种镶嵌结构和流动型结构。
3.2 焦炭光学组织对焦炭性质的影响3.2.1对宏观性质的影响焦炭光学组织中镶嵌组织以及不完全纤维有一定的连续性，但在中间相长大过程中稍有融并，是相互形成分子层扭曲而锲合的交界面。
这种结构具有一定层状方位但又不太规则，因此可以给予微裂纹的延伸以最大的阻力，所以具有运动光学组织的焦炭强度比较高。
纤维和片状组织由于层片排列比较整齐，微裂纹很容易在层片间延伸，因此这种组织的焦炭强度相对比较低。
3.2.2对焦炭反应性的影响焦炭与CO反应过程中，当没有催化剂时，不同2组织有不同的反应活性。
各光学组织的反应活性以下列次序依次减弱：各向同性组织-惰性组织-细粒镶嵌组织-粗粒镶嵌组织-纤维组织-片状组织。
因此，具有纤维和片状组织的焦炭反应性最低。
3.2.3对抗碱金属侵蚀能力的影响当焦炭吸附碱金属后，碱金属对焦炭与CO2的反应有催化作用，使焦炭的反应性急剧增加。
焦炭与KOH反应的程度，随光学组织中各向异性组织增多而增加，而具有各向同性组织的焦炭抗碱金属侵蚀的能力最强。
4结语随着高炉喷煤量的增大，焦炭在高炉内不仅起着热源、还原剂、渗碳剂的作用，更重要的是作为料柱的骨架。
这就要求焦炭既要有较高的强度和抗碱金属侵蚀的能力，又要具有较低的反应性。
因此，以粒状镶嵌组织为主的焦炭更符合高炉对焦炭的要求。
在炼焦生产中，首先要保证进厂炼焦煤的质量，杜绝混煤特别是搭配成的所谓的焦煤进厂，因为这样的煤在实际生产工艺过程中的行为与其牌号所标称的性质相去甚远；其次，要保证各项工艺操作制度的落实。
