18世纪中叶后冶铁业 为什么不依赖于木炭了?
18世纪中中叶后叶铁叶为什么不依赖于木炭了?因为18世纪英国的工业率先发,就是工业革命率先起来之后呢,科学技术进步,使这个蒸汽机广泛开始使用,然后就是也产生了新的蒸汽这种形式的这种风机。可以不用木炭,也可以把温度呢提高到很高的一个温度。
1078年,徐州利国监的大铁矿(朝廷所经营的矿山)用煤炼铁。无疑,尽管西亚人最先开始冶铁,但中国人却最先开始用煤炼铁。用煤炼铁的缺点是产品含硫量较高,但由于煤的燃烧值高于木炭,所以能够节省下大量的木炭。在人口增加、铁产量增加和木材日益紧缺的情况下,煤便日益成了炼铁的基本燃料。北宋时期开封城里还有炼制“猛火油”的作坊,这是对石油的加工利用。
是,钢、铁是用煤经过高温炼出来的。是用焦炭冶炼的,焦炭的热量高,杂质低。
现在工业炼钢需要煤的时候是在炼铁。通过炼焦把煤变成焦炭,在高炉中通过还原反应得到铁水。下一步通过转炉炼钢或者电炉炼钢变成钢水,连铸变成钢坯。
普通煤炭的燃烧温度达不到炼钢的温度,需要经过加工才能使用。还有直接用煤来炼钢的,因为煤中所含的有害成分较多,而焦炭比较纯净,适合炼钢炼铁。因为钢铁厂大多都用焦炭来炼。
钢铁行业和煤炭行业关系
1.煤炭行业企业是钢铁行业的上游企业和燃料供应行业,钢铁行业企业是煤炭行业的下游企业和用户。
2.两个行业相互依存,同时相互影响,钢铁产品降价,很快就会波及到煤炭的价格下跌; 钢铁产品涨价,就会带动煤炭价格提升。
焦炭是高炉冶炼过程中的重要原料,占比约45%左右,其他还有球团矿、烧结矿、块矿、石灰石等。关于焦炭,有些人会有疑问,焦炭、煤炭都是高发热量的燃料,甚至有的无烟煤比焦炭热值更高,还比焦炭便宜,为什么高炉不直接用煤炭呢?下面小编通过回答三个问题来解决大家的疑惑。
图1:高炉炉料构成
Q1:What?——焦炭是什么?比煤好在哪儿?跟家里常用的炭一样吗?
通俗说,焦炭就是煤提纯后的产物。焦炭跟煤相比,少了些水儿和气儿,也把别有用处的煤气和对炼铁有害的焦油分离了出去。
日常所说的煤炭一般就是指煤,而家常用的炭一般是木炭。
图2:焦炭、煤炭实物图
Q2:How?——焦炭是怎样加工成的?
把煤隔绝空气放入“烤箱”(焦炉)高温烘烤,随着温度升高,煤先是脱水、脱气,300℃后变软出油(焦油),这会儿的半成品半焦(也叫兰炭)已经可以直接烧了。温度再升高到1000℃左右,半焦再经缩聚就熟化成焦炭了。
焦炭从“烤箱”出来,拿水“喷淋”就是水熄焦,放到有惰性气体的“盒子”里自然冷却就是干熄焦。
图3:典型烟煤热分解示意图
Q3:Why?——为什么要用焦炭?不能直接用煤块吗?
先说说焦炭的用途,焦炭在高炉中有料柱骨架、还原、供碳、和供热四种作用。
料柱骨架:高炉炉料中焦炭堆密度最小,间隙大,体积占炉料总体积的35%-50%。焦炭比较坚固,只要在风口区以上就始终保持块状,这能使料柱有很好的透气性,保持炉况顺行。
还原:焦炭碳含量在85%以上,高温CO2气体与焦炭中的碳反应生成CO,CO进一步还原铁矿石生成铁水。
供碳:生铁碳含量4%左右,全部来源于高炉焦炭,占焦炭含碳量的7%-9%。
供热:焦炭、喷吹燃料的燃烧及外部通入的热风提供了高炉冶炼所需全部热量,其中焦炭燃烧供热占比高达75%-80%。
高炉里的反应发生在“一升一降”之间,即煤气的上升和炉料的下降,这就要求料柱要有很好的透气性,使原料能被还原充分。煤不如焦炭坚固,被压碎后会造成高炉透气性下降。一些无烟煤的热值、碳含量比焦炭还要高,但煤中的磷、硫等有害杂质也比较多,随着燃烧进入铁水会影响后续钢材质量。两相比较下可知,焦炭在高炉中不仅是燃料还是原料,煤在供热性能上可替代焦炭,这一点企业可适当提高喷煤比例,但是还原反应及骨架作用还得靠焦炭,目前暂没有更好的方案可替代。
本回答引用自:
炼铁为啥不直接用煤炭,而将煤炭炼成焦炭?
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我们都很熟悉煤,我国是一个煤资源、煤产量都是名列世界前茅的国家,煤的使用非常普遍。而且我国是掘煤,用煤最早的国家。西汉时期我国已用煤冶铁,战国时的《山海经》已有煤的记载。可见我们的祖先于2300年前就已知道采煤、用煤了。而13世纪,意大利人马可波罗来华看到我国人民用煤冶铁,还十分惊奇并写道:中国有一种“黑石”,郑重其事地描述“黑石”的燃烧状况。英国人则是16世纪才会用煤炼铁。明朝时,我国已用煤炼焦炭并用焦炭炼铁,而西欧直到1735年才懂得炼焦。显然,我国不但是发现、使用石油最早的国家,也是发现、开采、使用煤最早的国家。中华民族实在是一个勤劳、勇敢、智慧的民族,我们的祖国是对世界文明作出了巨大贡献的国家。