1、化工專業備課教案授課班級化工專業15年級1班授課時間課題煉焦的基本知識授課安排4課時課型理論教具多媒體授課教師張君教育教學目標知識目標1、煉焦的基本知識2、焦炭的生成。能力目標能夠熟知焦炭的基本性質情感目標培養學生敢于探索知識的能力教材分析重點焦炭的用途、焦炭的基本性質等內容難點焦炭的生成過程等內容關鍵熟知焦炭的化學產品的產生教法學法教師講授為主，適量的練習。 教學環節及內容安排教法與學法第一、二課時第一、組織教學1、清點學生人數，安定課堂秩序。2、嚴禁學生接打電話、玩手機；第二、講授新課新課程教學要求 一、教學內容1、 焦炭及用途 2、焦炭的基本性質3、焦炭的生成過程 4、化學產品的產生 二

2、、上課要求1、不能遲到、曠到2、不能睡覺3、動手做圖三、考核方式 考勤+作業+期中+期末四、講授新課焦炭的產生任務引入 煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050，經過干燥、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過程叫高溫煉焦（高溫干餾）。由高溫煉焦得到的焦炭用于高爐冶煉、鑄造和氣化。煉焦過程中產生的經回收、凈化后的焦爐煤氣既是高熱值的燃料，又是重要的有機合成工業原料。 班長匯報出勤情況學生配合見PPT 教學內容和過程教法與學法1、 什么是焦炭？ 由煙煤、石油、瀝青或者其他液體碳氫化合物為原料，在隔絕空氣的條件下干餾得到的固體產物都可稱之為廣義的焦炭。二、焦炭及用途焦炭主要用

3、于高爐煉鐵和用于銅、鉛、鋅、鈦、銻、汞等有色金屬的鼓風爐冶煉，在高爐冶煉過程中有供熱、還原、料柱骨架和供碳四種作用。 （1）供熱。高爐冶煉所需要的熱量是由焦炭和噴吹燃料的燃燒及熱風提供的，其中焦炭燃燒提供的熱量占7580。焦炭灰分低，并在下降至風口前仍然保持一定的塊度，是保證燃燒狀態良好的重要條件。 （2）還原劑。高爐中礦石的還原是通過間接還原和直接還原完成的。間接還原反應約從400開始。間接還原是上升的爐氣中的CO還原礦石，使氧化鐵逐步從高價鐵還原成低價鐵一直到金屬鐵，同時產生CO2:3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2Fe3O4+CO3FeO+CO2FeO+COFe+CO2直接還原是在高

4、爐中約850以上的區域開始。由于高溫時生成的CO2立即與焦炭中的碳反應生成CO，從全過程看可以認為是焦炭中的碳直接參與還原過程：FeO+COFe+CO2CO2+C2COFeO+COFe+CO2不論間接還原或直接還原，都是以CO為還原劑。為了不斷補充CO，要求焦炭有一定的反應性。（3）料柱骨架。高爐爐料中以焦炭堆積密度為最小，焦炭體積占爐料總體積的3550。焦炭比較堅固，且在風口區以上始終保持塊狀，因此它是高爐料柱中的骨架，起疏松料柱、保證料柱有良好透氣性的作用，是爐況順行的重要因素。 （4）供碳。生鐵中的碳全部來源于高爐焦，進入生鐵的碳約占焦炭含碳量的79。焦炭中的碳從高爐軟融帶開始滲入生鐵；

5、在滴落帶，滴落的液態鐵與焦炭接觸時，碳進一步滲入生鐵，最后可使生鐵的碳含量達到4左右。見PPT板書教師講解見PPT板書教師講解 教學內容和過程教法與學法高爐焦:高爐焦是專門用于高爐煉鐵的焦炭。高爐焦在高爐中的作用主要有以下幾個方面：(1)作為燃料，提供礦石還原、熔化所需的熱量。對于一般情況下的高爐，每煉lt生鐵需焦炭500Kg左右，焦炭幾乎供給高爐所需的全部熱能。當風口噴吹燃料并鼓入氧氣的情況下，焦炭供給的熱能也約占全部熱能的700%80%。焦炭燃燒所提供的熱量是在風口區產生的，焦炭灰分低、進入風口區仍保持一定塊度是保證燃燒情況良好所必需的條件。(2)作為還原劑，提供礦石還原所需的還原氣體CO

6、。高爐中礦石還原是通過間接和直接還原完成的。間接還原是上升的爐氣中的CO還原礦石，使氧化鐵逐步從高價鐵還原成低價鐵，一直到金屬鐵，同時產生CO2：間接還原反應約從400開始，直接還原在高爐中約850以上的區域開始。由于高溫時生成的CO2又立即與焦炭中的碳反應生成CO，所以從全過程看，可以認為是焦炭中的碳直接參與還原過程：不論間接或直接還原，都是以CO為還原劑，為了不斷補充CO，需要焦炭有一定的反應性。(3)對高爐爐料起支撐作用并提供一個爐氣通過的透氣層。焦炭比較堅固，且在風口區以上始終保持塊狀，因此它是高爐爐料的骨架。焦炭在高爐中比其他爐料的堆密度小，具有很大空隙度，因為焦炭體積占爐料總體積的

7、。35%50%左右，所以起到疏松作用，使高爐中氣體流動阻力小，氣流均勻，成為高爐順行的必要條件，高爐焦要求一定塊度組成和強度指數，就是為了在高爐中有良好的透氣性。(4)供碳作用，生鐵中的碳全部來源于高爐焦炭，進入生鐵中的碳約占焦炭中含碳量的7%10%。焦炭中的碳從高爐軟融帶開始滲入生鐵；在滴落帶，滴落的液態鐵與焦炭接觸時，碳進一步滲入鐵內，最后可使生鐵的碳含量達到4%左右。見PPT板書教師講解 教學內容和過程教法與學法鑄造焦 :鑄造焦是化鐵爐熔鐵的主要燃料。其作用是熔化爐料并使鐵水過熱，支撐料柱保持其良好的透氣性。因此，鑄造焦應具備塊度大、反應性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強度

8、、灰分和硫分低等特點。 氣化焦:是專用于生產煤氣的焦炭，也就是質量要求沒有冶金焦高的焦碳。主要用于固態排渣的固體床煤氣發生爐內，作為氣化原料，生產以CO和H2為可燃成分的煤氣。氣化焦要求灰份低、熔點高、塊度適當和均勻。其一般要求如下：固定碳大于80%；灰份小于15%；灰熔點大于1250；揮發份小于3%；粒度15-35%和大于35mm兩級。氣化過程的主要反應有： C+O2CO2+408177KJCO2+C2CO-162142KJC+H2OCO+H2-118628KJC+2H2OCO2+2H2-755115DJ  因為產生CO和H2的過程均是吸熱反應，需要的

9、熱量由焦炭的氧化、燃燒提供，因此氣化焦也是氣化工程的熱源。電石焦:是在生產電石的電弧爐中作導電體和發熱用的焦炭。電石焦具有灰份低、反應性高、電阻率大和粒度適中等特性，其化學成分和粒度一般應符合如下要求:固定碳大于84%，灰份小于14%，揮發份小于2%，硫份小于1。5%，磷分小于0.04%，水分小于1.0%，粒度根據生產電石的電弧爐容量而定。電石焦是焦炭的一種， 焦炭是煉焦煤經過高溫干餾，脫除了揮發份以后的可燃固體，是質地堅硬、多孔、有裂紋、呈銀灰色的塊狀碳質材料。生產方法和用途不同，焦炭的品種和質量也有所不同，按用途可分為冶金焦、鑄造焦、化工焦、鐵合金焦等。電石用焦加入電弧爐中，在電弧熱和電阻

10、熱的高溫(1800-2200)作用下，和石灰石發生復雜的發應，生成熔融狀態的碳化鈣，也就是電石。電石焦在加工電石過程中，是需要脫水干燥，然后經過粉碎加工，最后經過特定條件和石灰石發生反應生成碳化鈣，在這個工藝中，石灰石和電石焦都是必須經過事先加工才能夠應用，通過磨粉機等設備進行粉磨，才能讓其充分接觸反應。見PPT板書教師講解 教學內容和過程教法與學法 一、焦炭的基本概念  1、焦炭的定義  焦炭是一種質地堅硬、多孔、呈銀灰色，并有不同粗細裂紋的碳質固體塊狀材料，其真密度約180195，堆積密度約400520kgm3，由C、H、0、N、S、P等元

11、素組成，在高爐煉鐵中起還原劑、發熱劑和料柱骨架的作用。 第二章 焦炭的基礎知識  2、焦炭的指標  2.1 硫份（St，d）  硫是生鐵冶煉的有害雜質之一，它使生鐵質量降低。由高爐爐料帶入爐內的硫有 11% 來自礦石，3.5% 來自石灰石，82.5% 來自焦炭，所以焦炭是爐料中硫的主要來源。焦炭硫份的高低直接影響到高爐煉鐵生產。當焦炭硫份大于1.6% ，硫份每增加 0.1% ，焦炭使用量增加1.8%，石灰石加入量增加 3.7%

12、, 礦石加入量增加 0.3% 高爐產量降低 1.52.0%. 冶金焦的含硫量規定不大于 1% ，大中型高爐使用的冶金焦含硫量小于 0.40.7% ，我廠要求焦炭硫份控制在0.8%以內。  2.2 磷份（P）  焦炭中的磷份在煉鐵中大部分轉入鐵中，生鐵含磷使其冷脆性變大，用于轉爐煉鋼時，因采用酸性熔渣，磷難以除掉，生鐵含磷應低于0.010.015%，用于平爐煉鋼時，因系堿性熔渣，磷可做燃料燒掉，煤煉焦時磷全部轉入焦炭，若要求低磷焦炭，必須控制焦炭含磷，我廠對

13、磷不做要求。灰份（Ad）  焦炭燃燒后的殘余物為灰份，主要成分是二氧化硅、三氧化二鋁等酸性氧化物，在煉焦過程中全部轉入焦炭。灰份含量增高，在高爐冶煉過程中，為造渣所消耗的石灰石和熱量將增加，高爐利用系數降低，焦比增加。焦炭灰份增加1%，焦炭用量增加22.5% 因此，焦炭灰份的降低是十分必要的。   2.4 揮發份（Vdaf）  將焦炭加熱到850以上，即從焦炭中析出揮發物，剩余部分為固定碳和灰份。根據焦炭的揮發份含量可判斷焦炭成熟度。如揮發份大于 1.9% ，則表示焦炭成熟不好，焦炭耐

14、磨性差，使高爐透氣性差，可能引起掛料，增加吹損，破壞高爐操作制度等惡果見PPT板書教師講解 教學內容和過程教法與學法揮發份小于 0.50.7%, 則表示過火，過火焦易碎，容易落入熔渣中，造成排渣困難、風口燒壞等現象，一般成熟的冶金焦揮發份為 1% 左右。水份（Mt）  焦炭在102105烘箱中干燥到橫重后損失量即為水份。水份波動會使焦炭計量不準，從而引起爐況波動。此外，焦炭水份提高會使 M偏低， M10 偏高，給轉鼓指標帶來誤差。焦炭的物理機械性質  3.1 篩分組成

15、0; 為使高爐透氣性好，焦炭塊度要求均勻。焦爐生產的焦炭通常分為40mm焦炭，2540mm的冶金焦，1025mm的小塊焦和10mm的粉焦四級，全焦中冶金然產率通常為93%左右，小塊焦為23%，粉焦為45%。為鑒定焦炭塊度的均勻性，可用篩孔為110×110、80×80、60×60、40×40、25×25和10×10mm的一套篩子進行篩分試驗，冶金焦塊度的均勻性可用下式表示：             

16、 (4080)  K=     (80)+(2540)  式中(4080)、(80)、(2540)為該等級焦炭占冶金焦的重量百分比，K值越大，焦炭塊度均勻性越好。高爐最適宜的焦炭粒級，應視高爐溶劑、原料情況而定。我國過去對焦炭粒度要求為：對大型高爐（ 13002000 立方米）焦炭粒度大于 40mm；中、小高爐焦炭粒度大于 25mm。但目前一些 鋼 廠的試驗表明，焦炭粒度在 4025mm為好。焦炭塊度均勻，空隙大，阻力小，高爐

17、爐況運行良好。焦炭生產工藝流程：  在上一章我們已經了解，原煤經過洗選后即可以作為洗精煤煉焦，但仍需要做一定的工藝處理，才能達到煉焦要求，通常把原料煤在煉焦前進行的工藝處理過程稱為備煤工藝過程。這個過程是在備煤作業區（原稱備煤車間）來進行完成的。原料煤主要經過配合、粉碎、調濕、除雜等一系列過程使之達到煉焦要求之后，通過皮帶被輸送到煤塔供煉焦作業區使用。煤的熱解過程：  配合好的洗精煤進入焦爐，就開始了所謂的煉焦過程。煉焦過程簡單的說：就是配合煤的高溫干餾。即把煉焦配煤在常溫下裝入炭化室后，煤在隔絕空氣的條件下受到來自爐墻和爐底(10001100 

18、;)的熱流加熱。煤料即從炭化室墻到炭化室中心方向，一層一層地經過于燥、預熱、分解、產生膠質體、膠質體固化、半焦收縮和半焦轉變為焦炭的過程。見PPT板書教師講解 教學內容和過程教法與學法煤的熱解過程大體可分力以下幾個階段：1、干燥和預熱：200以前是煤的干操和預熱階段，同時析出吸附在煤上的二氧化碳、甲烷等氣體。  2、開始分解：200350煤開始分解。由于側鏈的斷裂和分解，產生氣體和液體，350前主要分解出化合水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等氣體，焦油蒸出量很少。  3、生成膠質體：350450時由于側鏈的斷裂生成大且的液體、高沸點焦油蒸汽和固體微粒，并形成

19、一個多分散相的膠體系統：即膠質體，凡是能生成膠質體的煤都有粘結性。  4、膠質體固化：450550膠質體中的液體進一步分解，一部分以氣態析出，一部分固化并與碳原子平面網格結合在一起，生成半焦。  5、半焦收縮：550650，半焦進一步析出氣體而收縮，同時產生裂紋。  6、生成焦炭；650950，半焦繼續析出氣體，主要是碳原子平面網格周圍的氫析出，因而半焦繼續收縮，平面網格間縮合、變緊，最后生成焦炭。在此階段析出的焦油蒸汽與熾熱的焦炭相遇，部分進一步熱分解，析出的游離碳沉積在焦炭上，逸出的蒸汽成分與低溫狀態下的不同，這個再分解過程叫做二

20、次熱分解。      煤的開始分解、膠質體生成及固化溫度，隨煤種不同而異，一般來說，隨變質程度加深，開始分解溫度、膠質體固化溫度變高。四、煤的結焦機理  上面對煤的熱解過程的概述只能說明煤煤熱解的基本情況，并不反應真正的熱解狀態，事實上熱解過程中既存在側鏈的斷裂，同時也發生還原性的聚合、縮合作用，既存在鍵的斷裂、聚合等化學反應，同時也發生熱解產物（固體、液體、氣體）所組成的分散體系中，不溶解顆粒的再分散及吸附分散介質的表面作用；既有化學鍵間的作用又由于被分解出氣體不易透過膠質體而產生的壓力作用等。因此熱解過程是由許多同時進行的過程所進行，熱解過成的每一階段也并非絕然分開，而是相互交叉的。再加上配合煤是由各種牌號的煤按照不同的比例組成的，因此加熱時配合煤相互間更發生根復雜的交叉的物理化學作用。對于這樣一個復雜的矛盾過程，我們必需抓住主