PDF《20172022年中国焦炭产业集》

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二、说明、目录、

图表目录 1炼焦产业概述 焦炭(coke)是炼焦煤料经高温干馏得到的可燃固体产物,是质地坚硬、多孔、有裂纹、 呈银灰色的块状炭质材料.在炼焦生产中,以黏结性煤为主的装炉煤,在室式炼焦炉中干馏 至900~1050℃,煤料经过热解、缩聚、固化和收缩等结焦过程而成为焦炭(通常称为高温焦 炭). 焦炭按用途可分为冶金焦、气化焦和电石用焦等.冶金焦是高炉用焦、铸造焦、铁合金焦 和有色金属冶炼用焦的统称.冶金焦占中国目前焦炭用量的90%.而挥发分较高的烟煤和褐 煤在干馏终点温度为700~500℃下的固体产物称为半焦(semicoke),在一些地区又俗称为兰 炭或干馏炭.由于半焦生产使用的原料煤性质、干馏设备和干馏工艺(内热式和外热式)以 及干馏时间和温度等因素不同,半焦质量差异很大.半焦的外观呈黑色至暗黑色、无光泽、 质软、脆,具有开放气孔,其强度比高温焦炭小、视密度和真密度也较高温焦炭低.半焦挥 发分含量因干馏终点温度不同而异,一般为10%~20%.半焦以其优良的低灰、低硫、高活性 等品质在电石、铁合金、造气等产业中被广泛使用. 焦化行业是重要的煤资源加工利用的能源转换产业.进入21世纪,在钢铁等产业发展的强 力拉动下,炼化行业发展有了质的飞跃,已基本形成了以&

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常规机焦炉生产高炉炼铁用 冶金焦;

以热回收焦炉生产机械铸造用铸造焦;

以立式炉、回转炉、转底炉等中低温干馏炉 加工低变质煤生产电石、铁合金、化肥与化工等用焦炭,构建了世界上最为完整、对煤资源 开发利用最为广泛、煤炭的价值潜力挖掘最为充分,独具中国特色的焦化工业体系&

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. 副产的炼焦煤气是优质的燃料和化工原料;

煤焦油及焦化苯等是炼焦生产的独特化学品,为 化学工业的发展提供了丰富的稀缺资源.巨大的需求拉动和科技进步的支撑,我国炼焦行业 实现了由焦炭生产大国向炼焦技术强国的转变.焦炭产量占世界2/3以上、焦炭出口在世界焦 炭贸易中占有重要地位.中国炼焦行业已成为世界最具影响力的产业之一. 2焦炭的种类与用途 焦炭按照煤料干馏的最终温度不同,可分为高温干馏焦炭及中低温干馏的半焦(俗称兰炭 ).按其用途又分为冶金焦(包括高炉焦、铸造焦和铁合金焦)、气化焦、电石用焦及民用 焦(未解决散烧煤烟尘污染而开发的低排放焦炭). 2.1冶金焦 2.1.1高炉焦 高炉焦是专门用于高炉炼铁的焦炭.焦炭在高炉中的作用主要有以下几个方面: (1)作燃料.提供矿石熔化、还原所需的热量.由于高炉采用喷煤及富氧等节焦措施不 同,高炉每吨生铁需要约300~500kg/t焦炭.占高炉炼铁供热量的70%~100%.高炉是巨大的竖 炉结构,焦炭在炉腰风口燃烧,提供高炉所需的全部热量,要求焦炭具有良好的冷热强度、 耐磨和块度.为获取更大热量,要求焦炭灰分尽可能低. (2)作还原剂.提供铁矿石还原所需要的还原性气体CO.高炉中的矿石还原是通过直接 和间接还原完成的.间接还原是上升炉气中的CO还原矿石.使氧化铁逐步从高价铁还原成低 价铁,一直到金属铁,同时产生CO2.间接还原的温度在400℃即开始进行.直接还原是指矿 石中的铁氧化物直接与焦炭(C)发生反应,高价铁还原成金属铁.这一过程是在高炉的温 度850℃以上区域进行的.研究认为,直接还原也是焦炭(C)燃烧生成CO2,CO2又立即与 焦炭(C)反应生成CO,再对铁的氧化物进行还原,生产金属铁.从学术的角度认为,是焦 炭(C)直接参与还原.无论是间接还原还是直接还原,都可以看作是以CO为还原剂.为了 不断地使焦炭转换CO2&

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CO,需要焦炭具有一定的反应活性. (3)高炉的骨架作用.焦炭坚硬的品质,且在整个炉料的运行下降过程始终保持块状, 只在高炉的风口附近才被燃烧殆尽.支撑高炉炉气的顺畅上升.由此可见,焦炭在高炉中起 到了炉料的骨架作用.因焦炭的堆密度在高炉炉料中最小,具有很大的空隙度,焦炭体积约 占炉料总体积的35%~50%左右,在炉体中起到疏松作用,使得高炉中气体流动均匀顺畅,成 为高炉生产顺利运行的必要条件.因此高炉焦要有一定的块(粒度)和强度等指标. (4)铁中碳元素提供者.生铁中的碳全部由焦炭提供,高炉生铁中碳含量约为4%. 由于焦炭质量对高炉操作有很重要的影响,高炉大型化及节能高效等综合因素对焦炭质量要 求越来越高.世界上许多国家和企业对高炉焦的质量制定了标准. 2.1.2铸造焦 铸造焦是专门用于熔化铁炉熔铁的焦炭,是化铁炉熔化铸造铁的主要燃料.其作用是熔化 炉料并使铁水过热达到铸造要求,支撑料柱保持其良好的透气性.因此铸造焦应具有块度大 、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度,还应具有低灰、低硫、影响铸件质量 的有害杂质少等特点.中国和世界上一些国家都制订了铸造焦的质量标准.中国铸造焦标准 为GB8729&

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88. 2.1.3铁合金焦 铁合金焦是适用于矿热炉冶炼铁合金的焦炭.铁合金焦在矿热炉中作为固态还原剂参与还 原反应.反应主要在炉子中下部的高温区进行.而焦炭中的灰成分对不同种类的铁合金质量 影响应多加注意.铁合金焦炭的质量要求是,固定碳含量高、灰分低、灰分中的Al2O3 和P2O5等含量要少,焦炭反应性好,焦炭电阻率,特别是高温电阻率要大,挥发分要低、有 适当的强度和粒度、水分少而稳定.中国铁合金焦炭的标准是《铁合金专用焦炭质量标准》 . 2.2气化焦 气化焦是专门用于生产煤气的焦炭.主要应用于固态排渣的气化炉.气化的煤气用途各有 不同,如化工合成气或加热燃料气等.因为焦炭气化所获取的主要有效成分CO和H2等的反 应过程均为吸热反应,........