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二氧化碳气氛下的焦炭反映行为 焦炭的作用与用途 1.1、焦炭在高炉中的作用 焦炭在高炉中有一下几个方面的作用： 1.发热剂：焦炭在风口前燃烧放出热量而产生高温，它使高炉内各种化学反应得以进行，并使渣、铁熔化。高炉冶炼所消耗的热量70—80%是由焦炭燃烧来提供的。 2.还原剂：焦炭中的固定碳C和它燃烧后产生的CO、H2与铁矿石中的各级氧化物反应后，将铁还原出来。铁矿石还原所需的还原剂几乎全部由燃料所供给。 3.料柱骨架：高炉内的铁矿石和熔剂下降到高温区时，全部软化并熔化成液体，而焦炭则既不软化也不熔化，所以它可以作为高炉内料柱的骨架来支撑上部的炉料。焦炭在高炉料柱中约占整个体积的三分之一至二分之一，焦炭又是多孔的固体，同时它又起着改善料柱透气性的作用。 4.渗碳的作用：使工件增碳表面层经淬火和低温回火后，能获得高硬度、耐磨性和疲劳强度，而工件心部仍有高的塑性和韧性。铁的溶碳，在高炉炼铁过程中焦炭中的碳是逐步渗透到生铁中。一般铸造生铁含碳3.9%左右，炼钢生铁在4.3%左右。生铁渗碳消耗焦炭7%～10%。 1.2、焦炭的其他用途 焦炭通常按用途分为冶金焦（包括高炉焦、铸造焦和铁合金焦等）、气化焦和电石用焦等 1.2.1.、 气化焦是专用于生产煤气的焦炭。主要用于固态排渣的固体床煤气发生炉内，作为气化原料，生产以CO和H2为可燃成分的煤气。气化过程的主要反应有： C+O2→CO2+408177KJ CO2+C→2CO-162142KJ C+H2O→CO+H2-118628KJ C+2H2O→CO2+2H2-755115DJ ??? 因为产生CO和H2的过程均是吸热反应，需要的热量由焦炭的氧化、燃烧提供，因此气化焦也是气化工程的热源。气化焦要求灰份低、熔点高、块度适当和均匀。其一般要求如下：固定碳大于80%；灰份小于15%；灰熔点大于1250℃；挥发份小于3%；粒度15-35%和大于35mm两级。冶金焦虽可以用作气化焦，但由于受炼焦煤资源和价格等的限制，一般不用冶金焦制气。以高挥发份粘结煤为原料生产的气煤焦，块度小，强度低，不适用于高炉冶炼，但它的气化反应性好，可取代气化焦用于制气。 1.2.2.、电石用焦是在生产电石的电弧炉中作导电体和发热用的焦炭。电石用焦加入电弧炉中，在电弧热和电阻热的高温（1800-2200℃）作用下，和石灰石发生复杂的发应，生成熔融状态的碳化钙（电石）。其生成过程可用下列发应式表示： CaO+3C→CaC2+CO-46.52KJ ??? 电石用焦应具有灰份低、反应性高、电阻率大和粒度适中等特性，还要尽量除去粉末和降低水分。其化学成分和粒度一般应符合如下要求：固定碳大于84%，灰份小于14%，挥发份小于2%，硫份小于1。5%，磷分小于0.04%，水分小于1.0%，粒度根据生产电石的电弧炉容量而定： 电炉容量/KV·A粒度/mm ＜50003-12 5000-100003-15 10000-200003-18 ＞200003-20 粒度合格率要求在90%以上。 2．焦炭发展的历史与应用前景 中国是世界上最早发现并利用煤炭的国家，也是世界上最早用煤炭炼焦用于冶炼生铁的国家。据考证，南宋年间，中国北方就有用煤炭炼焦的历史记录。但受当时经济发展水平的限制，中国的炼焦和炼铁工业一直处于手工作坊式经营，未能形成一种产业。??? 真正煤炭炼焦的诞生地在英国??? 十七世纪末，英国资本主义经济迅猛发展，极大地刺激了对钢铁的需求，也促使人们开始探索新的炼铁技术以提高产量。近代炼焦和焦炭炼铁技术正是在这一背景下应运而生的。??? 1709年，英国人亚伯拉罕·达比（Abraham Darby，1678-1717）尝试以廉价的焦炭代替当时在英国已日益匮乏的木炭用于高炉炼铁。达比取得了巨大的成功，不但提高了生铁的产量，降低了成本，还大大提高了生铁的质量。??? 达比的突破具有划时代的意义，经常被后世视为是引燃世界工业革命的火种，因为它完全改变了当时英国工业的格局和发展历程。钢铁时代的真正到来??? 到十八世纪五十年代，随着焦炭炼铁技术被广泛采纳以及炼焦技术的逐渐成熟，原来以木炭为燃料的铁厂纷纷从林区迁往煤矿附近，以降低成本和扩大产量，使得为刚刚诞生的蒸汽机、机车、铁路和机械的生产提供充足原料成为可能。??? 在近代焦炭炼铁技术诞生后的几十年内，英国相继出现了铸铁的铁轨、机车轮和蒸汽机缸甚至铸铁的轮船，亚伯拉罕家族的铁厂也成了十八世纪英国最成功的炼铁及铸造企业。亚伯拉罕还发现焦炭在高炉内比木炭有更好的支撑性，并利用焦炭的这一特点建造出了比以往更大的高炉。据记载，由于焦炭大大提高了铸铁的强度，亚伯拉罕的长子在继承父业以后生产的薄铸铁几乎包揽了英国蒸汽机缸的铸造合同。??? 到十八世纪七十年代，铁已经基本上取代木材成为