焦碳是一种常见的工业原料，它是由煤炭通过高温干馏（在无氧气的条件下加热）而制成的。它主要用于钢铁生产中的炼焦炉中，作为还原剂和碳源。

焦煤制备

焦煤是生产焦碳的主要原料。焦煤是指经过洗选和破碎的、灰分和硫分含量较低的煤炭。优质的焦煤具有高发热量、低灰分、低硫分和适当的挥发分等特性。

干馏过程

焦碳的生产过程称为干馏，具体步骤如下：

1. 装炉：将洗选后的焦煤装入专门的大型烘炉（称为焦炉）中。
2. 通入热量：在炉体外部加热，炉温逐渐升高到 1000-1200 摄氏度。
3. 挥发分逸出：随着温度升高，煤炭中的水分和挥发性物质（如焦油、氨水和煤气）逸出，形成焦炉煤气。
4. 焦化反应：煤炭中的挥发分逸出后，剩余的碳原子重新排列形成稳定的芳香环结构，形成焦碳。
5. 冷却：干馏完成后，将焦炉内的焦碳排出炉外，并放入冷却塔中冷却。

焦碳的特性

焦碳具有以下主要特性：

• 外观：黑色或灰黑色，表面呈多孔状。
• 结构：由石墨结构和无定形碳组成。
• 硬度：高，为 5-6 级。
• 导电性：好，具有金属光泽。
• 热稳定性：高，能承受高温。

焦碳的用途

焦碳的主要用途如下：

• 炼焦：在钢铁生产中，焦碳作为炼焦炉中的还原剂和碳源，与铁矿石反应生成铁水。
• 铸造：用于铸造行业，作为铸件的碳源和脱氧剂。
• 耐火材料：用于制作耐火砖和耐火制品，具有优异的耐热性能。
• 其他用途：还可用于化工、电力、电子等多个领域。

焦碳的分类

焦碳按其质量和用途可分为如下几类：

• 冶金焦：用于炼焦炉中的焦炭，要求具有良好的强度、高发热量和低灰分。
• 铸造焦：用于铸造行业的焦炭，要求具有高碳含量、低硫含量和形状规则。
• 耐火焦：用于制作耐火材料的焦炭，要求具有高碳含量、低灰分和高抗热震性。
• 电极焦：用于制作石墨电极的焦炭，要求具有高碳含量、低灰分和高纯度。