焦煤炼成焦炭是因为它含有较高的碳元素,在隔绝空气的条件下加热到1000℃左右时,会发生热解反应,生成固体的焦炭和挥发性的气体。这个过程称为干馏或炭化。
焦煤练成焦炭的过程是一个复杂且精细的工业过程,主要通过高温干馏实现,这个过程不仅涉及到物理变化,还涉及到化学变化,最终将焦煤转化为具有特定性质和用途的焦炭,以下是对这一过程的详细阐述:
一、焦煤的特性与选择
焦煤是一种富含碳的煤炭,其主要成分是碳、氢、氧、氮和硫,在高温下,焦煤经过干馏过程,即在没有氧气的环境中加热,其中的挥发性物质被蒸发,剩余的固体部分就是焦炭,焦煤的选择对于焦炭的质量至关重要,通常需要选择粘结性好、挥发分适中的焦煤作为原料。
二、炼焦过程
1、预处理:焦煤在进入焦炉之前,通常需要经过破碎和筛分,以确保其粒度均匀,便于后续处理。
2、装煤与隔绝空气:将处理好的焦煤装入焦炉内,并隔绝空气,这是为了确保在高温下焦煤能够进行干馏反应,而不是燃烧。
3、高温干馏:焦炉内部温度可高达1000℃以上,焦煤在这样的高温下逐渐分解,挥发性物质(如煤气、焦油等)被蒸发出来,剩余的固体部分逐渐形成焦炭,这个过程可以分为几个阶段,包括干燥、热解、熔融、固化、形成半焦和收缩等。
4、冷却:形成的焦炭需要通过冷却系统进行快速冷却,以防止其再次燃烧或分解。
5、出焦与筛焦:冷却后的焦炭从焦炉中推出,并进行筛分,以去除不符合要求的小块焦炭和灰分。
三、焦炭的性质与用途
焦炭是一种高强度、低孔隙率、高热稳定性的多孔碳质材料,它呈银灰色,具金属光泽,质硬而多孔,主要成分为固定碳,其次为灰分,所含挥发分和硫分均甚少,发热量大多为26380~31400kJ/kg(6300~7500kcal/kg)。
焦炭主要用于高炉炼铁,作为提供热量的燃料和还原剂,它还可用于铸造、有色金属冶炼、制备水煤气,以及制取合成气等。
四、技术难点与挑战
1、温度控制:焦炉内部的温度控制是焦炭质量的关键,温度过高会导致焦炭过烧,而温度过低则会导致焦炭质量不均匀。
2、挥发性物质的回收:在干馏过程中,焦煤中的挥发性物质如焦油、氨和硫化氢等需要被有效回收,这些物质不仅具有经济价值,还需要妥善处理以减少环境污染。
3、焦炭的强度和密度:焦炭的强度和密度直接影响其在高炉中的使用效果,如何通过优化干馏条件来提高焦炭的强度和密度是一个重要的研究课题。
4、环保要求:随着环保法规的日益严格,焦化企业在生产过程中需要采取更多的环保措施,如减少废气排放、废水处理等,这不仅增加了技术难度,也提高了生产成本。
焦煤练成焦炭的过程是一个复杂且精细的工业过程,涉及到多个环节和技术难点,通过不断优化工艺参数和采用先进的技术手段,可以有效克服这些技术难点,提高焦炭的质量和生产效率。