焦炭性质北京科技大学冶金与生态工程学院孔德文焦炭性质 10. 焦炭的显微结构 11. 焦炭的高温性能?焦炭: 是由粘结性煤在隔绝空气的条件下干馏所得到的多孔性固体块状物,用肉眼可以观察到焦炭表面的裂纹和孔隙结构。?焦体: 沿大裂纹裂开的焦块内还含有微裂纹,沿微裂纹分开即是焦炭的焦体,焦体是由气孔和气孔壁构成。?焦质: 气孔壁是煤干馏所得到的固体产物,称为焦质,它是焦炭中实体部分。焦炭的裂纹和气孔结构对焦炭其它性质有很大的影响,尤其是焦炭的机械强度和反应性能。 1 焦炭的外观与孔结构①焦炭裂纹②焦炭气孔率③气孔平均直径与孔径分布④焦炭的多孔性与煤质关系 1 焦炭的外观与孔结构焦炭中的裂纹分为纵裂纹和横裂纹两种?纵裂纹: 炼焦生产规定裂纹面与焦炉炭化室炉场面垂直的裂纹称为纵裂纹; ?横裂纹: 裂纹面与焦炉炭化室炉墙面平行的裂纹称为横裂纹。?评价方法: 裂纹度?测量方法: 将方格(1× 1cm) 框架平放在焦块上,量出纵裂纹的投影长度即得,一次试验用 25块焦样, 取其统计平均值。①焦炭裂纹 1 焦炭的外观与孔结构计算方法: 利用焦炭的真密度和视密度,还可以用比孔容积来表示,即单位重量焦炭内部气孔的总容积。②焦炭气孔率 1 焦炭的外观与孔结构焦炭中气孔体积与焦炭总体积比的百分数大孔: 直径大于 100 μm的气孔; 中孔: 直径为 20~ 100 μm的气孔; 微孔: 直径小于 20μ m 的气孔。对于焦炭中的微孔,可采用气相吸附法测定其孔径分布;而对于大孔,则采用压汞法进行测定,其原理是利用汞的表面张力较大的性质,当施加外压力将汞压入微小气孔中时,气孔的直径与所需施加的压力之间存在对应的关系,而且可由施加的外压力大小计算出对应的孔径尺寸。③焦炭气孔直径与孔径分布 1 焦炭的外观与孔结构式中 r ——外加压力 p时,汞能压入的气孔的最小直径, m; p ——外加压力, Pa ; σ——汞的表面张力, J/m 2; θ——汞与焦炭的接触角。测定过程中,逐步增加汞的压力,可以使汞进入更加微小的气孔,这样由汞的体积变化可测出孔径分布曲线,进一步计算出气孔平均直径。 p r ?? cos 2??压汞法 1 焦炭的外观与孔结构研究表明,焦炭的孔结构主要由煤在炼焦过程的塑性阶段内决定的,气孔的生成机理可划分为 4个阶段: ?煤的颗粒内生成小气孔; ?当煤颗粒间的空隙完全被填满时,颗粒内的气孔增大,接着是气孔膨胀和固体熔融; ?固体熔融后,气孔增大到最大尺寸; ?气孔收缩,导致在固化温度范围区间内形成结构紧密的气孔结构,孔结构与炼焦温度的关系见图 1-1 。④焦炭的多孔性与煤质关系 1 焦炭的外观与孔结构在工业应用上,希望冶金焦和铸造焦的气孔率尽可能低, 从而降低焦炭的反应性,提高焦炭质量。在特定的炼焦条件下,焦炭的气孔率主要取决于煤焦煤的煤质质条件。一般情况下,焦炭的气孔率与煤的挥发份产率成正比,即随煤化程度的增加,所得焦炭的气孔率下降。 1 焦炭的外观与孔结构④焦炭的多孔性与煤质关系
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