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簡要了解焦炭的化學(xué)性質(zhì)

簡要了解焦炭的化學(xué)性質(zhì)

  1 焦炭反應(yīng)性
焦炭與二氧化碳、氧和水蒸汽等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的能力。焦炭在高爐冶煉過程中,與CO2、O2和水蒸汽發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng):
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)
由于焦炭與O2和H2O的反應(yīng)有與CO2反應(yīng)相類似的規(guī)律,大多數(shù)國家都用焦炭與CO2間的反應(yīng)特性評定焦炭反應(yīng)性。焦炭反應(yīng)性與焦炭塊度、氣孔結(jié)構(gòu)、光學(xué)組織、比表面積、灰分的成分和含量等有關(guān);還因測定是所采用的條件,如反應(yīng)溫度、反應(yīng)氣組成、反應(yīng)氣流量和壓力等因素而成改變。所以,評定炭的反應(yīng)性必須在規(guī)定的條件下(GB4000-83)進(jìn)行試驗, 以反應(yīng)后失重百分?jǐn)?shù)作為反應(yīng)指數(shù)(Cr)。反應(yīng)后的焦炭在直徑130mm,長700mm的I型轉(zhuǎn)鼓中以20r/min速度轉(zhuǎn)動600轉(zhuǎn),然后用10mm篩子篩分,測量篩上物占裝入轉(zhuǎn)鼓的反應(yīng)后焦炭量的百分?jǐn)?shù)作為反應(yīng)后強(qiáng)度Sar,多數(shù)國家要求Cr<30%~35%,Sar>48%~50%。在反應(yīng)條件一定的情況下,焦炭反應(yīng)性主要受煉焦煤料的性質(zhì)、煉焦工藝、所得焦炭的結(jié)構(gòu)以及焦炭灰成分的影響。
降低焦炭反應(yīng)性的措施。一般認(rèn)為,在煉焦配煤中適當(dāng)多用低揮發(fā)分煤和中等揮分煤,少用高揮發(fā)煤;提高煉焦終溫;悶爐操作;增加裝爐煤散密度,調(diào)整裝爐煤的粒度組成;干法熄焦;提高焦炭光學(xué)各向異性組織含量;降低氣孔比表面積;降低焦炭灰分(金屬氧化物具有正催化作用,B2O3具有負(fù)催化作用)。有的學(xué)者認(rèn)為,配用低變質(zhì)程度、弱黏結(jié)性的氣煤類煤煉成的焦炭含有大量的各向同性結(jié)構(gòu),有著良好的抗高溫堿侵蝕性能。
  2 焦炭的燃燒性
作為燃料是焦炭的主要用途,發(fā)熱量、著火溫度等是焦炭的重要參數(shù)。
(1)焦炭的發(fā)熱量。焦炭的發(fā)熱量是用氧彈量熱計測定的,按GB-213標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,操作精細(xì),誤差可在125J/g以內(nèi)。焦炭中的碳、氫、硫、氮都能與氧化合,由其反應(yīng)熱可以計算出焦炭的發(fā)熱量,其值在33400~33650J/g。對焦炭CO2反應(yīng)性有影響的各因素對焦炭的燃燒性也具有相同的影響。
(2)焦炭的著火點。 焦炭的著火點是指焦炭在干燥的空氣中產(chǎn)生燃燒現(xiàn)象的*低溫度。測定焦炭著火點的方法,習(xí)慣上采用1943年布萊登和賴?yán)热嗽O(shè)計的方法,高爐焦著火溫度為550~650℃。
  3 焦炭抗堿性
它是焦炭在高爐冶煉過程中抵抗堿金屬及其鹽類作用的能力。雖然焦炭本身的鉀、鈉堿金屬含量很低(約0.1%~0.3%),但在高爐冶煉過程中,由礦石帶入大量的鉀、鈉,并富集在焦炭中(可高達(dá)3%以上),對焦炭反應(yīng)性、焦炭機(jī)械強(qiáng)度和焦炭結(jié)構(gòu)均會產(chǎn)生有害的影響,危及高爐操作。提高焦炭抗堿能力的措施有:
(1)采取各種措施降低焦炭與CO2的反應(yīng)性,提高反應(yīng)后強(qiáng)度。
(2)從高爐操作采取措施,降低高爐爐身上部溫度,減少堿金屬在高爐的循環(huán),從而降低焦炭中的鉀、鈉富集量。
(3)煉焦煤料適當(dāng)配用低變質(zhì)程度弱黏結(jié)性氣煤類煤。

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