钢铁是用煤炼成的吗

必须用焦炭，优点有：焦炭有孔隙、强度高、单位体积燃烧值高、低硫、杂质低。

影响如下：：

1、孔隙——除了焦炭质检间隙帮助燃烧外，孔隙增大了焦炭与空气接触面积，使燃烧更充分。

2、强度高——避免高炉加料的落差大造成的破碎而影响燃烧。

3、燃烧值高——这个就不用说了吧。

4、低硫——硫是有害元素，适当减少当然好了。注意，是适当减少。

5、杂质低——炉渣也就相应减少，带走的热量也就少了，能耗上就小的多了

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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碳元素

含量而用木炭

反应式为：2C+O2（不充足）=高温=2CO

反应式为：Fe3O4（磁铁矿）+4CO=高温=3Fe+4CO2

反应式为：Fe2O3（赤铁矿）+3CO=高温=2Fe+3CO2

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煤炭的加工产品有：

（一）煤的干馏（coal carbonization）

将煤隔绝空气加热，使其分解成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程称为煤的干馏（coal carbonization）。根据加热温度的不同，煤的干馏可分为高温干馏和低温干馏两类。

（1）高温干馏（炼焦） 煤在炼焦炉中隔绝空气于900~1000℃进行干馏的过程称为高温干馏。高温干馏产生焦炭、焦炉气、粗苯和煤焦油。其中焦炭可用于冶金工业炼铁或用来生产电石；而焦炉气则是热值很高的气体燃料，同时也是宝贵的化工原料，它的主要成分（体积分数）是氢（54%～63%）和甲烷（20%～32%）；

粗苯主要由苯、甲苯、二甲苯和三甲苯所组成，也含有少量不饱和化合物、硫化物、酚类和吡啶；将粗苯进行分离精制，可以得到多种重要的芳香烃原料；煤焦油是黑褐色的油状粘稠液体，组成十分复杂，目前已验证出煤焦油中约有400～500种有机物，含有多种重芳烃、酚类、烷基苯、吡啶、萘、蒽、菲及杂环化合物等。煤焦油是生产有机原料较有价值的高温干馏产品之一，可用它来制取塑料、染料、香料、农药、医药、溶剂等产品。

（2）低温干馏  这是煤在较低的温度（500～600℃）下进行干馏的过程。低温干馏产生半焦、低温焦油和煤气等产物。由于终温较低，分解产物的二次热解少，故产生的焦油中除含较多的酚类、烷烃和环烷烃外，芳烃的含量则很少，它是人造石油的重要来源之一，而半焦经气化可制合成气。

（二）煤的气化（coal gasification）

煤的气化（coal gasification）是指以固体燃料煤或焦炭为原料，在高温（900～1300℃）下通入气化剂，使其转化成主要含氢、一氧化碳等混合气体的过程。利用干馏制取化工原料，只能利用煤中一部分有机物质，而煤的气化则可利用煤中几乎全部合碳和氢的物质。煤气化常用的气化剂主要是水蒸气、空气或氧气。生成气体的组成取决于固体燃料性质、气化剂的种类、气化方法和气化条件。

煤的气化是获得基本化工原料———合成气（CO+H2）的重要途径。合成气是合成氨、甲醇以及C1化工产品的基本原料，同时也可作气体燃料（替代天然气SNG）使用，与固体燃料相比它是一种具有广泛用途的理想燃料，不仅输送、使用方便，容易贮存、管理，而且出厂时经过脱硫、脱氰处理，减轻了对环境的污染，热效率也比燃煤高。因而广泛用于钢铁工业、化学工业、商业及民用。煤气化是今后发展煤化工的主要途径。

考古学家证明，我国早在西汉时期就已普遍用煤作燃料，煤首先用于块炼铁的冶炼。在河南巩县铁生沟和古荣镇等西汉冶铁遗址都发现了煤饼和煤屑。在《后汉书》中记载：“县有葛乡，有石炭二顷，可燃以爨。”意思是，该县有一处叫葛乡的地方，那里有二顷地的范围生产石炭，它可用来烧饭。可见，当时用煤烧火做饭在民间已经普及。 到晋代及十六国时期，采煤炼铁已传到边疆。古书《水经注·河水篇》记载：“屈茨北二百里有山（即突厥金山），人取此山石炭，冶此山铁，恒充三十六国用。”说明当时用煤来冶炼铁的规模之大。 古时，人们把煤称为石炭、石涅或石墨等，别看其貌墨黑，却也成为古人赋诗的对象。如南朝陈代的张居正写有“奇香分细雾，石炭捣轻纨”的诗句。唐代李峤存写有“长安分石炭，上党结松心”。

煤液化：煤气。

煤干馏：焦炉气、粗氨水、粗苯（主要成分：苯、甲苯、二甲苯）、煤焦油（主要成分：苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青）、焦炭。

煤

煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩，这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下，较硬的形式的煤可以被认为是变质岩，例如无烟煤。煤主要是由碳构成，连同由不同数量的其它元素构成，主要是氢，硫，氧和氮。

煤炭的优缺点

优点：煤炭资源量丰富，且因世界各地都有煤炭矿藏，因此开采及供给皆很稳定，价钱也较石油及天然气便宜。

缺点：煤炭的发热量比石油或天然气小，煤炭在燃烧时，所排放出的二氧化碳量高于石油及天然气。产量有限，是不可再生能源。

用途

煤做为燃料

煤用于炼焦，可以产生煤焦油及氨水。焦碳是用于炼铁的重要原料。煤焦油可提取多种工业用的重要化合物。很多人以为煤气是从煤制造出来的，但事实是煤气是从原油提炼出来的石脑油再加以提炼而成的。煤也可以直接汽化，生成水煤气（一氧化碳和氢的混合物），直接用做清洁燃料。

煤，尤其是烟煤（任何挥发分较高的煤）直接作为燃料会冒出黑烟，浪费其中挥发分并造成大气污染，英国由于气候多雾，对污染尤其敏感，早在20世纪初即颁布法律禁止将原煤直接作为燃料，只能燃烧焦碳或半焦。

焦煤和焦炭利用

焦碳作为炼铁的重要原料，对生铁的质量有关键的作用，如果含硫和磷高，会严重降低生铁质量，灰分高会降低热值。因此用于炼焦的煤必须经过洗选，以降低其灰分和硫含量。炼出的焦碳必须选大块坚实的，不能在高炉中被压碎，以便可以通风。选出的碎焦只能做燃料，碎焦做燃料发热量大，不冒烟，是很好的燃料。

煤的气化

煤气化可用于产生合成气，这是一种一氧化碳(CO)和氢气(H2)气体的混合物。通常合成气被用于燃烧于燃气轮机产生电力，但是，通过费托合成工艺，合成气的通用性也允许它被转换成运输燃料如汽油和柴油。煤气化联合费托技术被南非的萨索尔化学公司使用，从煤和天然气生产汽车用的燃料。

煤的液化

煤液化被用来从煤生产液体合成燃料: 甲烷，和石油化工产品。煤液化分为直接液化和间接液化两种。直接液化意味着碳化和氢化。间接液化就是先把煤进行气化，生成水煤气，再合成乙烷、乙醇等燃料，也可以进一步合成燃油。

化工品的生产

煤炭是生产许多化肥及其它化工产品的重要原料。生产这些产品的主要途径是煤气化产生合成气。直接从合成气生产初级化学产品包括甲醇，氢气和一氧化碳，它们是化工产品的基本成分，从中可以继续生产衍生化学产品的整个化工产品频谱的制造，包括烯烃，乙酸，甲醛，氨，尿素等。作为初级化学品和高价值的衍生产品的前体，合成气的通用性提供了的一种选择，使用相对便宜的煤炭，以产生广泛的有高价值的商品。

从历史上看，煤的化工品生产已经自1950年代已经被使用，并已建立市场。根据2010年的全球气化数据库，在当前的和计划中的气化炉的调查，2004年至2007年化工生产提高了产品的气化份额从37%到45%。从2008年到2010年，22%新增气化炉是被用于化工生产。

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。

煤液化：煤气。煤干馏：焦炉气、粗氨水、粗苯（主要成分：苯、甲苯、二甲苯）、煤焦油（主要成分：苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青）、焦炭。

煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩，这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下，较硬的形式的煤可以被认为是变质岩，例如无烟煤。煤主要是由碳构成，连同由不同数量的其它元素构成，主要是氢，硫，氧和氮。

在历史上，煤被用作能源资源，主要是燃烧用于生产电力和／或热，并且也可用于工业用途，例如精炼金属，或生产化肥和许多化工产品。

作为一种化石燃料，煤的形成是古代植物在腐败分解之前就被埋在地底，转化成泥炭，然后转化成褐煤，然后为次烟煤，之后烟煤，最后是无烟煤。煤产生之碳氢化合物经过地壳运动空气的压力和温度条件下作用，产生的碳化化石矿物，亦即，煤炭就是植物化石。这涉及了很长时期的生物和地质过程。