鑄造炭為什麼要求磷焦

A. 煤炭為什麼結焦，結焦多和煤炭的優劣有什麼關系

人們通常把開發煤炭資源的企業稱作煤礦，把開采出來的煤礦產品稱為煤炭。我國古代曾稱煤炭為石涅，或稱石炭。它是植物遺體埋藏在地下經過漫長復雜的生物化學、地球化學和物理化學作用轉化而成的一種固體可燃礦產。它不僅是工農業和人民生活不可缺少的主要燃料，而且還是冶金、化工、醫葯等部門的重要原料。據統計，在我國能源生產和消費構成中，煤炭一直居於主導地位，1995年，生產佔75.5%，消費佔75.0%。在國民經濟中，工業、農業、交通運輸的發展都離不開煤炭。隨著近代科學技術的發展和新工藝、新方法的應用，煤炭的用途和綜合利用價值將會越來越大。可以預計，在未來相當長的時期內，煤炭在我國國民經濟中都將佔有相當重要的地位。

一、礦物原料特點

(一) 煤的物理性質
煤的物理性質是煤的一定化學組成和分子結構的外部表現。它是由成煤的原始物質及其聚積條件、轉化過程、煤化程度和風、氧化程度等因素所決定。包括顏色、光澤、粉色、比重和容重、硬度、脆度、斷口及導電性等。其中，除了比重和導電性需要在實驗室測定外，其他根據肉眼觀察就可以確定。煤的物理性質可以作為初步評價煤質的依據，並用以研究煤的成因、變質機理和解決煤層對比等地質問題。
1.顏色
是指新鮮煤表面的自然色彩，是煤對不同波長的光波吸收的結果。呈褐色—黑色，一般隨煤化程度的提高而逐漸加深。
2.光澤
是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。煤化程度越高，光澤越強；礦物質含量越多，光澤越暗；風、氧化程度越深，光澤越暗，直到完全消失。
3.粉色
指將煤研成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃時留下的痕跡，所以又稱為條痕色。呈淺棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重
煤的比重又稱煤的密度，它是不包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重又稱煤的體重或假比重，它是包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重是計算煤層儲量的重要指標。褐煤的容重一般為1.05~1.2，煙煤為1.2~1.4，無煙煤變化范圍較大，可由1.35~1.8。煤岩組成、煤化程度、煤中礦物質的成分和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質含量相同的情況下，煤的比重隨煤化程度的加深而增大。
5.硬度
是指煤抵抗外來機械作用的能力。根據外來機械力作用方式的不同，可進一步將煤的硬度分為刻劃硬度、壓痕硬度和抗磨硬度三類。煤的硬度與煤化程度有關，褐煤和焦煤的硬度最小，約2~2.5；無煙煤的硬度最大，接近4。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物質、煤岩成分、煤化程度等都對煤的脆度有影響。在不同變質程度的煤中，長焰煤和氣煤的脆度較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，無煙煤的脆度最小。
7.斷口
是指煤受外力打擊後形成的斷面的形狀。在煤中常見的斷口有貝殼狀斷口、參差狀斷口等。煤的原始物質組成和煤化程度不同，斷口形狀各異。
8.導電性
是指煤傳導電流的能力，通常用電阻率來表示。褐煤電阻率低。褐煤向煙煤過渡時，電阻率劇增。煙煤是不良導體，隨著煤化程度增高，電阻率減小，至無煙煤時急劇下降，而具良好的導電性。

(二) 煤的化學組成
煤的化學組成很復雜，但歸納起來可分為有機質和無機質兩大類，以有機質為主體。
煤中的有機質主要由碳、氫、氧、氮和有機硫等五種元素組成。其中，碳、氫、氧佔有機質的95%以上。此外，還有極少量的磷和其他元素。煤中有機質的元素組成，隨煤化程度的變化而有規律地變化。一般來講，煤化程度越深，碳的含量越高，氫和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量則與煤的成因類型有關。碳和氫是煤炭燃燒過程中產生熱量的重要元素，氧是助燃元素，三者構成了有機質的主體。煤炭燃燒時，氮不產生熱量，常以游離狀態析出，但在高溫條件下，一部分氮轉變成氨及其他含氮化合物，可以回收製造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃燒時生成硫化物氣體，不僅腐蝕金屬設備，與空氣中的水反應形成酸雨，污染環境，危害植物生產，而且將含有硫和磷的煤用作冶金煉焦時，煤中的硫和磷大部分轉入焦炭中，冶煉時又轉入鋼鐵中，嚴重影響焦炭和鋼鐵質量，不利於鋼鐵的鑄造和機械加工。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時，各種管道和爐壁會遭到強烈腐蝕。將含有砷的煤用於釀造和食品工業作燃料，砷含量過高，會增加產品毒性，危及人民身體健康。
煤中的無機質主要是水分和礦物質，它們的存在降低了煤的質量和利用價值，其中絕大多數是煤中的有害成分。
另外，還有一些稀有、分散和放射性元素，例如，鍺、鎵、銦、釷、釩、鈦、鈾 等，它們分別以有機或無機化合物的形態存在於煤中。其中某些元素的含量，一旦達到工業品位或可綜合利用時，就是重要的礦產資源。
通過元素分析可以了解煤的化學組成及其含量，通過工業分析可以初步了解煤的性質，大致判斷煤的種類和用途。煤的工業分析包括對水分、灰分、揮發分的測定和固定碳的計算四項內容。
1.水分
指單位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、內在水分和結晶水三種存在狀態。一般以煤的內在水分作為評定煤質的指標。煤化程度越低，煤的內部表面積越大，水分含量越高。水分對煤的加工利用是有害物質。在煤的貯存過程中，它能加速風化、破裂，甚至自燃；在運輸時，會增加運量，浪費運力，增加運費；煉焦時，消耗熱量，降低爐溫，延長煉焦時間，降低生產效率；燃燒時，降低有效發熱量；在高寒地區的冬季，還會使煤凍結，造成裝卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時，需要適量的水分才能成型。
2.灰分
是指煤在規定條件下完全燃燒後剩下的固體殘渣。它是煤中的礦物質經過氧化、分解而來。灰分對煤的加工利用極為不利。灰分越高，熱效率越低；燃燒時，熔化的灰分還會在爐內結成爐渣，影響煤的氣化和燃燒，同時造成排渣困難；煉焦時，全部轉入焦炭，降低了焦炭的強度，嚴重影響焦炭質量。煤灰成分十分復雜，成分不同直接影響到灰分的熔點。灰熔點低的煤，燃燒和氣化時，會給生產操作帶來許多困難。為此，在評價煤的工業用途時，必須分析灰成分，測定灰熔點。
3.揮發分
指煤中的有機物質受熱分解產生的可燃性氣體。它是對煤進行分類的主要指標，並被用來初步確定煤的加工利用性質。煤的揮發分產率與煤化程度有密切關系，煤化程度越低，揮發分越高，隨著煤化程度加深，揮發分逐漸降低。
4.固定碳
測定煤的揮發分時，剩下的不揮發物稱為焦渣。焦渣減去灰分稱為固定碳。它是煤中不揮發的固體可燃物，可以用計算方法算出。焦渣的外觀與煤中有機質的性質有密切關系，因此，根據焦渣的外觀特徵，可以定性地判斷煤的粘結性和工業用途。

(三)煤的工藝性質
為了提高煤的綜合利用價值，必須了解、研究煤的工藝性質，以滿足各方面對煤質的要求。煤的工藝性質主要包括:粘結性和結焦性、發熱量、化學反應性、熱穩定性、透光率、機械強度和可選性等。
1.粘結性和結焦性
粘結性是指煤在干餾過程中，由於煤中有機質分解，熔融而使煤粒能夠相互粘結成塊的性能。結焦性是指煤在干餾時能夠結成焦炭的性能。煤的粘結性是結焦性的必要條件，結焦性好的煤必須具有良好的粘結性，但粘結性好的煤不一定能單獨煉出質量好的焦炭。這就是為什麼要進行配煤煉焦的道理。粘結性是進行煤的工業分類的主要指標，一般用煤中有機質受熱分解、軟化形成的膠質體的厚度來表示，常稱膠質層厚度。膠質層越厚，粘結性越好。測定粘結性和結焦性的方法很多，除膠質層測定法外，還有羅加指數法、奧亞膨脹度試驗等等。粘結性受煤化程度、煤岩成分、氧化程度和礦物質含量等多種因素的影響。煤化程度最高和最低的煤，一般都沒有粘結性，膠質層厚度也很小。
2.發熱量
是指單位重量的煤在完全燃燒時所產生的熱量，亦稱熱值，常用106J/kg表示。它是評價煤炭質量，尤其是評價動力用煤的重要指標。國際市場上動力用煤以熱值計價。我國自1985年6月起，改革沿用了幾十年的以灰分計價為以熱值計價。發熱量主要與煤中的可燃元素含量和煤化程度有關。為便於比較耗煤量，在工業生產中，常常將實際消耗的煤量摺合成發熱量為2.930368×107J/kg的標准煤來進行計算。
3.化學反應性
又稱活性。是指煤在一定溫度下與二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反應能力。它是評價氣化用煤和動力用煤的一項重要指標。反應性強弱直接影響到耗煤量和煤氣的有效成分。煤的活性一般隨煤化程度加深而減弱。
4.熱穩定性
又稱耐熱性。是指煤在高溫作用下保持原來粒度的性能。它是評價氣化用煤和動力用煤的又一項重要指標。熱穩定性的好壞，直接影響爐內能否正常生產以及煤的氣化和燃燒效率。
5.透光率
指低煤化程度的煤(褐煤、長焰煤等)，在規定條件下用硝酸與磷酸的混合液處理後，所得溶液對光的透過率稱為透光率。隨著煤化程度加深，透光率逐漸加大。因此，它是區別褐煤、長焰煤和氣煤的重要指標。
6.機械強度
是指塊煤受外力作用而破碎的難易程度。機械強度低的煤投入氣化爐時，容易碎成小塊和粉末，影響氣化爐正常操作。因此，氣化用煤必須具備較高的機械強度。
7.可選性
是指煤通過洗選，除去其中的夾矸和礦物質的難易程度。我國現行的選煤方法，詳見第四節。

二、用途與技術經濟指標

(一) 煤的工業分類
1958年，國家頒布了以煉焦用煤為主的分類方案，為工業部門合理使用煤炭資源創造了有利條件，但在實踐中也出現了一些問題。在認真分析研究和吸收國外先進分類方法的基礎上，為了使各項分類的技術經濟指標最能反映煤的質量特點，達到更加合理地利用煤炭資源的目的，1986年，國家重新頒布了從褐煤到無煙煤的全面技術分類標准，將自然界中的煤劃分為14大類，其中，褐煤和無煙煤又分別劃分為2個和3個小類(表2.2.1)。這就是我國現行的煤炭分類國家標准。
表 2.2.1中國煤炭分類國家標准 (GB5751-86)

(1) 分類指標及其符號Vr為乾燥無灰基揮發分(%)；Hr為乾燥無灰基氫含量(%)；GR.I(簡記G)為煙煤的粘結指數；Y為煙煤的膠質層最大厚度；PM為煤樣的透光率(%)；b為煙煤的奧亞膨脹度(%)；Q-A.GNGW為煤的恆濕無灰基高位發熱量(MJ/kg)。
(2) 煤類的編碼各類煤用兩位阿拉伯數碼表示。10位表示煤的揮發分，個位數在無煙煤及褐煤表示煤化程度，在煙煤表示結粘性。

(二) 各煤類的主要特徵和用途

1.褐煤
它是煤化程度最低的煤。其特點是水分高、比重小、揮發分高、不粘結、化學反應性強、熱穩定性差、發熱量低，含有不同數量的腐殖酸。多被用作燃料、氣化或低溫干餾的原料，也可用來提取褐煤蠟、腐殖酸，製造磺化煤或活性炭。一號褐煤還可以作農田、果園的有機肥料。
2.長焰煤
它的揮發分含量很高，沒有或只有很小的粘結性，膠質層厚度不超過5mm，易燃燒，燃燒時有很長的火焰，故得名長焰煤。可作為氣化和低溫干餾的原料，也可作民用和動力燃料。
3.不粘煤
它水分大，沒有粘結性，加熱時基本上不產生膠質體，燃燒時發熱量較小，含有一定的次生腐殖酸。主要用作製造煤氣和民用或動力燃料。
4.弱粘煤
水分大，粘結性較弱，揮發分較高，加熱時能產生較少的膠質體，能單獨結焦，但結成的焦塊小而易碎，粉焦率高。這種煤主要用作氣化原料和動力燃料。
5. 1/2中粘煤
它具有中等粘結性和中高揮發分。可以作為配煤煉焦的原料，也可以作為氣化用煤和動力燃料。
6.氣煤
揮發分高，膠質層較厚，熱穩定性差。能單獨結焦，但煉出的焦炭細長易碎，收縮率大，且縱裂紋多，抗碎和耐磨性較差。故只能用作配煤煉焦，還可用來煉油、製造煤氣、生產氮肥或作動力燃料。
7.氣肥煤
它的揮發分和粘結性都很高，結焦性介於氣煤和肥煤之間，單獨煉焦時能產生大量的氣體和液體化學物質。最適合高溫干餾製造煤氣，更是配煤煉焦的好原料。
8.肥煤
具有很好的粘結性和中等及中高等揮發分，加熱時能產生大量的膠質體，形成大於25mm的膠質層，結焦性最強。用這種煤來煉焦，可以煉出熔融性和耐磨性都很好的焦炭，但這種焦炭橫裂紋多，且焦根部分常有蜂焦，易碎成小塊。由於粘結性強，因此，它是配煤煉焦中的主要成分。
9. 1/3焦煤
它是介於焦煤、肥煤和氣煤之間的過渡煤，具有很強的粘結性和中高等揮發分，單獨用來煉焦時，可以形成熔融性良好、強度較大的焦炭。因此，它是良好的配煤煉焦的基礎煤。
10.焦煤
具有中低等揮發分和中高等粘結性，加熱時可形成穩定性很好的膠質體，單獨用來煉焦，能形成結構緻密、塊度大、強度高、耐磨性好、裂紋少、不易破碎的焦炭。但因其膨脹壓力大，易造成推焦困難，損壞爐體，故一般都作為煉焦配煤使用。
11.瘦煤
具有較低揮發分和中等粘結性。單獨煉焦時，能形成塊度大、裂紋少、抗碎強度較好，但耐磨性較差的焦炭。因此，用它加入配煤煉焦，可以增加焦炭的塊度和強度。
12.貧瘦煤
揮發分低，粘結性較弱，結焦性較差。單獨煉焦時，生成的焦粉很多。但它能起到瘦化劑的作用。故可作煉焦配煤使用，同時，也是民用和動力的好燃料。
13.貧煤
具有一定的揮發分，加熱時不產生膠質體，沒有粘結性或只有微弱的粘結性，燃燒火焰短，煉焦時不結焦。主要用於動力和民用燃料。在缺乏瘦料的地區，也可充當配煤煉焦的瘦化劑。
14.無煙煤
它是煤化程度最高的煤。揮發分低、比重大、硬度高、燃燒時煙少火苗短、火力強。通常作民用和動力燃料。質量好的無煙煤可作氣化原料、高爐噴吹和燒結鐵礦石的燃料，以及製造電石、電極和炭素材料等。

(三) 工業用煤的質量要求
煤的工業用途非常廣泛，歸納起來主要是冶金、化工和動力三個方面。同時，在煉油、醫葯、精密鑄造和航空航天工業等領域也有廣闊的利用前景。各工業部門對所用的煤都有特定的質量要求和技術標准。簡要介紹如下:
1.煉焦用煤
煉焦是將煤放在干餾爐中加熱，隨著溫度的升高(最終達到1 000℃左右)，煤中有機質逐漸分解，其中，揮發性物質呈氣態或蒸汽狀態逸出，成為煤氣和煤焦油，殘留下的不揮發性產物就是焦炭。焦炭在煉鐵爐中起著還原、熔化礦石，提供熱能和支撐爐料，保持爐料透氣性能良好的作用。因此，煉焦用煤的質量要求，是以能得到機械強度高、塊度均勻、灰分和硫分低的優質冶金焦為目的。國家對冶金焦用煤有專門的質量標准，見表2.2.2。
表 2.2.2冶金焦用煤質量標准 (GB397-65)見上圖
2氣化用煤
煤的氣化是以氧、水、二氧化碳、氫等為氣體介質，經過熱化學處理過程，把煤轉變為各種用途的煤氣。煤氣化所得的氣體產物可作工業和民用燃料以及化工合成原料。常用的制氣方法有兩種:①固定床氣化法。目前國內主要用無煙煤和焦炭作氣化原料，製造合成氨原料氣。要求作為原料煤的固定碳＞80%，灰分(Ag)＜25%，硫分(SgQ)≤2%，要求粒度要均勻，25~75mm，或19~50mm，或13~25mm，機械強度＞65%，熱穩定性S+13＞60%，灰熔點(T2)＞1 250℃，揮發分不高於9%，化學反應性愈強愈好。②沸騰層氣化法。對原料煤的質量要求是:化學反應性要大於60%，不粘結或弱粘結，灰分(Ag)＜25%，硫分(SgQ)＜2%，水分(WQ)＜10%，灰熔點(T2)＞1 200℃，粒度＜10mm，主要使用褐煤、長焰煤和弱粘煤等。
3.煉油用煤
一般以褐煤、長焰煤為主，弱粘煤和氣煤也可以使用，其要求取決於煉油方法。①低溫干餾法，是將煤置於550℃左右的溫度下進行干餾，以製取低溫焦油，同時還可以得到半焦和低溫焦爐煤氣。煤種為褐煤、長焰煤、不粘煤或弱粘煤、氣煤。對原料煤的質量要求是:焦油產率(Tf)＞7%，膠質層厚度＜9mm，熱穩定性S+13＞40%，粒度6~13mm，最好為20~80mm 。②加氫液化法，是將煤、催化劑和重油混合在一起，在高溫高壓下使煤中有機質破壞，與氫作用轉化成低分子液態或氣態產物，進一步加工可得到汽油、柴油等燃料。原料煤主要為褐煤、長焰煤及氣煤。要求煤的碳氫化(C/H)＜16，揮發分＞35%，灰分(Ag)＜5%，煤岩的絲炭含量＜2%。
4.燃料用煤
任何一種煤都可以作為工業和民用的燃料。不同工業部門對燃料用煤的質量要求不一樣。蒸汽機車用煤要求較高，國家規定是:揮發分(Vr)≥20%，灰分(Ag)≤24%，灰熔點(T2)≥1 200℃，硫分(SgQ)長隧道及隧道群區段≤1%，低位發熱量2.09312×107~2.51174×107J/kg以上。發電廠一般應盡量用灰分(Ag)＞30%的劣質煤，少數大型鍋爐可用灰分(Ag)20%左右的煤。為了將優質煤用於發展冶金和化學工業，近年來，我國在開展低熱值煤的應用方面取得了較快的進展，不少發熱量僅有8 372.5J/ kg左右的劣質煤和煤矸石也能用於一般工廠，有的發電廠已摻燒煤矸石達30%。
煤的其他用途還很多。如，褐煤和氧化煤可以生產腐殖酸類肥料；從褐煤中可以提取褐煤蠟供電氣、印刷、精密鑄造、化工等部門使用；用優質無煙煤可以製造碳化硅、碳粒砂、人造剛玉、人造石墨、電極、電石和供高爐噴吹或作鑄造燃料；用煤瀝青製成的碳素纖維，其抗拉強度比鋼材大千倍，且重量輕、耐高溫，是發展太空技術的重要材料；用煤瀝青還可以製成針狀焦，生產新型的電爐電極，可提高電爐煉鋼的生產效率等等。總之，隨著現代科學技術的不斷進步，煤炭的綜合利用技術也在迅速發展，煤炭的綜合利用領域必將繼續擴大。

三、礦業簡史

(一) 古代煤礦業簡史
我國是世界上發現、利用煤炭最早的國家。1973年，在遼寧省沈陽市北陵附近新石器時代的新樂遺址下層發現了為數不少的精煤製品。其中有:圓泡形飾25件，耳（王當）形飾6件，圓珠15件，和這些煤製品同時出土的還有碎煤精、精煤半成品和煤塊97塊。這些煤製品，經過前遼寧省煤田地質勘探公司科研所鑒定，「呈弱油脂光澤，均一狀結構，硬度、韌性均很大為其特點」，很容易用火柴點燃，燃燒時發出明亮而帶黑煙的火焰，並發出一種燒橡皮的氣味。經過工業分析和元素分析證明，其原料就是燭煤。這是世界上用煤最早的確鑿證據，也是說明我國早在六七千年前就已發現並開始利用煤炭的歷史見證。
50年代中期和70年代中期，考古工作者先後在陝西省4處西周墓中出土了煤雕製品，其中，寶雞市茹家莊一處就出土了200餘枚之多。據此可以判斷，早在西周時期，作為當時全國政治、經濟中心的陝西地區，煤炭已經被開采利用。
戰國時期，除繼續利用煤炭雕刻生活用品外，還在當時的著作中出現了關於煤的記載。先秦時期的地理著作《山海經》就有3處有關石涅的記載:一處見於該書的《西山經》，「女床之山，其陽多赤銅，其陰多石涅」；另二處見於《中山經》，「岷山之首，曰女幾之山，其上多石涅」，「又東一百五十里，曰風雨之山，其上多白金，其下多石涅」。據有關專家考證，女床之山，女幾之山，風雨之山，分別位於今陝西鳳翔、四川雙流、什邡和通江、南江、巴中一帶。古今對照，以上各地均有煤炭產出，證明《山海經》的記載基本是對的，同時，說明當時這些地方的煤炭已被發現，而且已積累了一些找煤的初步地質知識。
西漢至魏晉南北朝，出現了一定規模的煤井和相應的採煤技術，煤的用途，不僅用作生產燃料，而且還用於冶鐵；不僅能夠利用原煤，而且還把粉煤進行成型加工成煤餅，從而提高了煤炭的使用價值。煤的產地不僅在北方，而且在南方，甚至新疆也都有了產煤的記載。同時，煤雕工藝在這時已初步普及。
隋、唐至元代，煤炭開發更為普遍，用途更加廣泛，冶金、陶瓷等行業均以煤作燃料，煤炭成了市場上的主要商品，地位日益重要，人們對煤的認識更加深化。特別應該指出的是，唐代用煤煉焦開始萌芽，到宋代，煉焦技術已臻成熟。1978年秋和1979年冬，山西考古研究所曾在山西省稷山縣馬村金代磚墓中發掘出大量焦炭。1957年冬至 1958年4月，河北省文化局文物工作隊在河北峰峰礦區的硯台鎮發掘出3座宋、元時期的煉焦爐遺址。焦炭的出現和煉焦技術的發明，標志著煤炭的加工利用已進入了一個嶄新的階段。
從明朝到清道光20年(1840年)的時間里，當時的封建統治者比較重視煤炭的開發，對發展煤炭生產採取了一些措施，礦業管理政策也發生了某些利於煤業的變化，煤炭行業的各個環節，比以前都有較大的進步。煤炭開發技術得到了發展，形成了豐富多彩的中國古代煤炭科學技術。盡管當時都是手工作業煤窯，但因其開采利用早於其他國家，因此，17世紀以前，中國煤炭技術和管理許多方面都處於世界領先地位，這是值得我們自豪的。但是，日益衰敗腐朽的封建制度終於阻礙了古代煤業的繼續前進，這就導致了中國近代煤礦的誕生。

(二) 近代煤礦業簡史

1840年鴉片戰爭以後，中國的門戶被迫開放，進入了半封建半殖民地社會，開始出現近代航運業和機器工業，需要大量煤炭，而舊式手工煤窯生產已遠遠不能適應需要，因此，清廷洋務派積極醞釀引進西方先進的採煤技術和設備，於是近代煤礦開始出現。近代煤礦的主要標志，一是資本主義經營方式；二是在提升、通風、排水三個生產環節上使用以蒸汽為動力的提升機、通風機和排水機，其他生產環節仍然靠人力和畜力。這種技術狀況差不多一直延續到1949年，其中即或有所變化，也只是局部的、微小的。這是近代煤礦區別於古代手工煤窯和現代機械化礦井的主要技術特徵。
我國最早的近代煤礦是台灣的基隆煤礦和河北的開平煤礦。基隆煤礦是清政府兩江總督沈葆禎僱用英國煤師開辦的，1876年興建，1878年出煤，年產量約3~5萬t，因經營管理不善，投產不久產量就日漸下降，1884年中法戰爭時，礦井被炸，停止生產。開平煤礦是直隸總督李鴻章1876年命唐廷樞等籌建的，1877年籌辦，1881年建成唐山礦，以後又建成林西、西山等礦，到1894年，平均日產達到1 500t，最高日產達2 000t。這期間還先後開辦了規模大小不同、壽命長短不一的近代煤礦14個，或官辦，或官商合辦，或官督商辦，都有官僚資本主義性質。因管理不善、資金不足、規模很小，大多數都歸於失敗。
1894年中日甲午戰爭之後，中國國勢益衰，列強乘勢接踵而來，外國資本大量侵入中國煤礦。1898年4月，中德簽訂的《膠澳租借條約》規定:「德國在山東境內自膠州灣修築南北兩條鐵路，鐵路沿線兩旁各三十華里(15km)以內的礦產，德商有開采權。」此後，英、俄、法、日相繼攫得了類似的權利。據不完全統計，從1895~1912年間，帝國主義攫取中國煤礦權的條約、協定和合同共42項(包括其他礦藏)，涉及遼、吉、黑、滇、桂、川、皖、閩、黔、魯、浙、晉、冀、熱、豫、鄂、藏、新等19省。開辦了開平、灤州、焦作、孟縣、平定州(現平定縣)、潞安、澤州、平陽府屬煤礦、本溪湖、臨城等規模較大的煤礦。外資煤礦的產量佔中國當時近代煤礦總產量的83.2%，基本上控制了中國的煤炭工業。帝國主義的侵略激起了中國人民的反抗，從1903年起，掀起了收回礦權運動，1911年達到高潮。中國的愛國紳商，不滿利源外流，在人民開展收回礦權的斗爭的運動中，集資開辦了一批煤礦。官僚買辦見開煤礦有利可圖，不願坐失良機，亦想方設法開辦煤礦。於是，從1895~1936年中國近代煤礦呈現出發展的趨勢。
1937年「七·七」事變後，日本帝國主義侵佔了我國的絕大多數煤礦，包括外資經營的，都陸續被其霸佔，開采方式完全是掠奪性的。從1931~1945年，日本共霸佔我國大小煤礦200多處，掠奪煤炭4.2億t，被其破壞的煤炭資源不計其數。
抗日戰爭時期，國民政府資源委員會直轄煤礦29處，還採取資助經費等辦法，鼓勵私人開辦煤礦，共59處，年總產量約為600多萬t。在解放區，也辦了一些小煤窯，供當地軍民作燃料。據戰後統計，晉、察、冀邊區共有小煤窯473個，日產煤炭共計2 739t。
1945年抗日戰爭勝利後，日本霸佔的煤礦小部分由解放區人民政府接管，大部分被國民黨政權接管。解放戰爭初期，受政治、軍事形勢多變的影響，有些煤礦幾經易手，處於停產或半停產狀態。1947年以後，國民政府逐步崩潰，直到1949年新中國誕生，這些煤礦才陸續回到人民政府手中，但已遭到嚴重的破壞。

(三) 現代煤礦業簡史

據不完全統計，新中國建國時，各地人民政府從舊中國共接收了約40個煤礦企業，200處礦井和少數幾個露天礦。它們主要分布在東北、華北和華東的山東、安徽兩省，除少數幾處外，規模都很小，設備簡陋，技術落後，加上長期戰爭的破壞，已是千瘡百孔，一片衰微破敗的景象。例如，山西大同煤礦9對礦井全部被水淹沒，機器設備破壞無遺，井下沒有一個完好的工作面，地面沒有一間完整的廠房，沒有一部機器可以正常運轉，沒有一條巷道可以正常通車，生產完全停頓；遼寧撫順煤礦的西露天礦和龍鳳礦井已被水淹，基本停產；河南焦作煤礦18個坑口中11個完全破壞，7個僅剩井架，已完全停產；山東淄博、棗庄，山西陽泉等較大的煤礦也是一片廢墟。新中國的煤礦業就是在這樣一個爛攤子上起步的。
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回答者:hzj121121 - 舉人 四級 3-5 09:52

提問者對於答案的評價:
謝謝，讓我收獲很大。

B. 焦炭問題

1.煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經過乾燥、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終製成焦炭，這一過程叫高溫煉焦（高溫干餾）。由高溫煉焦得到的焦炭用於高爐冶煉、鑄造和氣化。煉焦過程中產生的經回收、凈化後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。

冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦和有色金屬冶煉用焦的統稱。由於90%以上的冶金焦均用於高爐煉鐵，因此往往把高爐焦稱為冶金焦。

鑄造焦是專用與化鐵爐熔鐵的焦炭。鑄造焦是化鐵爐熔鐵的主要燃料。其作用是熔化爐料並使鐵水過熱，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、灰分和硫分低等特點。
2.焦炭質量的評價 ：
1、焦炭中的硫分：硫是生鐵冶煉的有害雜質之一，它使生鐵質量降低。在煉鋼生鐵中硫含量大於 0.07% 即為廢品。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。焦炭硫分的高低直接影響到高爐煉鐵生產。當焦炭硫分大於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%, 礦石加入量增加0.3% 高爐產量降低1.5—2.0%. 冶金焦的含硫量規定不大於 1%，大中型高爐使用的冶金焦含硫量小於 0.4—0.7% 。
2、焦炭中的磷分：煉鐵用的冶金焦含磷量應在0.02—0.03% 以下。
3、焦炭中的灰分：焦炭的灰分對高爐冶煉的影響是十分顯著的。焦炭灰分增加1%，焦炭用量增加 2—2.5% 因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。
4、焦炭中的揮發分：根據焦炭的揮發分含量可判斷焦炭成熟度。如揮發分大於1.5%，則表示生焦；揮發分小於 0.5—0.7%, 則表示過火，一般成熟的冶金焦揮發分為1%左右。
5、焦炭中的水分：水分波動會使焦炭計量不準，從而引起爐況波動。此外，焦炭水分提高會使M04偏高，M10偏低，給轉鼓指標帶來誤差。
6、焦炭的篩分組成：在高爐冶煉中焦炭的粒度也是很重要的。我國過去對焦炭粒度要求為：對大焦爐（1300—2000 平方米）焦炭粒度大於 40 毫米；中、小高爐焦炭粒度大於 25 毫米。但目前一些鋼廠的試驗表明，焦炭粒度在40—25 毫米為好。大於 80 毫米的焦炭要整粒，使其粒度范圍變化不大。這樣焦炭塊度均一，空隙大，阻力小，爐況運行良好。
3.山西太原

C. 煤炭和焦炭有何本質區別

煤炭和焦炭的本質區別是形成的方法不一樣：

1 煤炭是古代植物埋藏在地下經歷了復雜的生物化學和物理化學變化逐漸形成的固體可燃性礦物。煤炭是一種固體可燃有機岩，主要由植物遺體經生物化學作用，埋藏後再經地質作用轉變而成。

2 焦炭是煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經過乾燥、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終製成的，這一過程叫高溫煉焦（高溫干餾）。

3 由高溫煉焦得到的焦炭用於高爐冶煉、鑄造和氣化。煉焦過程中產生的經回收、凈化後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。

(3)鑄造炭為什麼要求磷焦擴展閱讀：

焦炭是固體燃料的一種。由煤在約1000℃的高溫條件下經干餾而獲得。主要成分為固定碳，其次為灰分，所含揮發分和硫分均甚少。呈銀灰色，具金屬光澤。質硬而多孔。

其發熱量大多為26380～ 31400kJ/kg(6300～7500kcal/kg)。按用途不同，有冶金焦炭、鑄造用焦和化工用焦三大類。按尺寸大小，又有塊焦、碎焦和焦屑等之分。主要用於冶煉鋼鐵或其他金屬，亦可用作製造水煤氣、氣化和化學工業等的原料。

焦炭物理性質包括焦炭篩分組成、焦炭散密度、焦炭真相對密度、焦炭視相對密度、焦炭氣孔率、焦炭比熱容、焦炭熱導率、焦炭熱應力、焦炭著火溫度、焦炭熱膨脹系數、焦炭收縮率、焦炭電阻率和焦炭透氣性等。

焦炭的物理性質與其常溫機械強度和熱強度及化學性質密切相關。焦炭的主要物理性質如下：

平均比熱容為 0.808kj/（kgk）（100℃），1.465kj/（kgk）（1000℃）

熱導率為 2.64kj/（mhk）（常溫），6.91kj/（mhk）（900℃）；

著火溫度（空氣中）為 450-650℃；

乾燥無灰基低熱值為 30-32KJ/g；

質量指標

1 、焦炭中的硫分：硫是生鐵冶煉的有害雜質之一，它使生鐵質量降低。在 煉鋼生鐵 中硫含量大於 0.07% 即為廢品。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。焦炭硫分的高低直接影響到高爐煉鐵生產。當焦炭硫分大於 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%，礦石加入量增加 0.3% 高爐產量降低 1.5 — 2.0%. 冶金焦的含硫量規定不大於 1% ，大中型高爐使用的冶金焦含硫量小於 0.4 — 0.7%。

2 、焦炭中的磷分：煉鐵用的冶金焦含磷量應在 0.02 — 0.03% 以下。

3 、焦炭中的灰分：焦炭的灰分對高爐冶煉的影響是十分顯著的。焦炭灰分增加 1% ，焦炭用量增加 2 — 2.5% 因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。

4 、焦炭中的揮發分：根據焦炭的揮發分含量可判斷焦炭成熟度。如揮發分大於 1.5% ，則表示生焦；揮發分小於 0.5 — 0.7%，則表示過火，一般成熟的冶金焦揮發分為 1% 左右。

5 、焦炭中的水分：水分波動會使焦炭計量不準，從而引起爐況波動。此外，焦炭水分提高會使 M40 偏高， M10 偏低，給轉鼓指標帶來誤差。

6 、焦炭的篩分組成：在高爐冶煉中焦炭的粒度也是很重要的。中國過去對焦炭粒度要求為：對大焦爐（1300 — 2000 平方米）焦炭粒度大於 40 毫米；中、小高爐焦炭粒度大於 25 毫米。但一些 鋼 廠的試驗表明，焦炭粒度在 40 — 25 毫米為好。大於 80 毫米的焦炭要整粒，使其粒度范圍變化不大。這樣焦炭塊度均一，空隙大，阻力小，爐況運行良好。

煤炭是世界上分布最廣闊的化石能資源，主要分為煙煤和無煙煤、次煙煤和褐煤等四類。世界煤炭可采儲量的60%集中在美國（25%）、蘇聯加盟共和國（23%）和中國（12%），此外，澳大利亞、印度、德國和南非4 個國家共佔29%，上述7國或地區的煤炭產量佔世界總產量的80%，已探明的煤炭儲量在石油儲量的63倍以上，世界上煤炭儲量豐富的國家同時也是煤炭的主要生產國。

煤炭分類表

根據國家科委推薦的《中國煤炭分類方案》，我國煤炭分為十大類，一般將瘦煤、焦煤、肥煤、氣煤、弱粘結、不粘結、長焰煤等統稱為煙煤；貧煤稱為半無煙煤；揮發分大於40%的稱為褐煤。

無煙煤可用於製造煤氣或直接用作燃料，煙煤用於煉焦、配煤、動力鍋爐和氣化工業；褐煤一般用於氣化、液化工業、動力鍋爐等。

炭

1.木炭：是一種多孔性物質，多孔性物質的表面積必然很大。物質的表面積越大，它吸附其他物質的分子也就越多，吸附作用也就越強烈。如果在製取木炭時不斷地通入高溫水蒸氣，除去沾附在木炭表面的油質，使內部的無數管道通暢，那麼木炭的表面積就會更大。經過這樣加工的木炭，叫做活性炭。顯然，活性炭比木炭有更強的吸附作用。

2.焦炭：煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經過乾燥、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終製成焦炭，這一過程叫高溫煉焦（高溫干餾）。由高溫煉焦得到的焦炭用於高爐冶煉、鑄造和氣化。煉焦過程中產生的經回收、凈化後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。

3. 活性炭：是一種非常優良的吸附劑，它是利用木炭、竹炭、各種果殼和優質煤等作為原料，通過物理和化學方法對原料進行破碎、過篩、催化劑活化、漂洗、烘乾和篩選等一系列工序加工製造而成。

它具有物理吸附和化學吸附的雙重特性，可以有選擇的吸附氣相、液相中的各種物質，以達到脫色精製（蔗糖脫色）、消毒除臭和去污提純等目的。使用前經過燒灼能提高其吸附效果，原理是燒灼可以使其內部管道內附著的油脂或其他他國家標准，如：美國ASTM，日本JIS，德國DIN標准等。

4.炭黑：一種無定形碳。輕、松而極細的黑色粉末，表面積非常大，范圍從10-3000m2/g，是有機物（天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經不完全燃燒或受熱分解而得的產物。

D. 如果要鑄造一噸鋼材它需要碳硅錳磷硫各需要多少請詳細一點謝，

這個問題問的太不專業了，首先鋼材是分材質的，也就是對應的牌號，而不同的牌號對C,SI,MN,P,S是有不同的元素含量要求的，按相應標准執行即可。

E. 鑄造焦炭為什麼要求磷

眾所周知，硫、磷在金屬中是有害物質，由於硫分在焦炭加工中就被脫出，所以對此項指標沒有要求，但磷在這個過程中沒有被有效去除，所以這是鑄造廠或冶煉廠的工藝要求。磷可使金屬強度降低，會導致金屬「冷脆」，所以要控制焦炭磷的含量，防止磷深入金屬中。

F. 焦炭的區分和區別

焦炭分為冶金焦跟氣化焦，通過以下方法來區分：

一、指代不同

1、冶金焦：是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦和有色金屬冶煉用焦的統稱。

2、氣化焦：指專用於生產煤氣的焦炭。

二、用途不同

1、冶金焦：主要用於高爐煉鐵和用於銅、鉛、鋅、鈦、銻、汞等有色金屬的鼓風爐冶煉，起還原劑、發熱劑和料柱骨架作用。

2、氣化焦：主要用於固態排渣的固定床煤氣發生爐內，作為氣化原料，生產以CO和H2為可燃成分的煤氣。

三、特點不同

1、冶金焦：在高爐煉鐵、鑄造化鐵和固定床氣化過程中，都要與二氧化碳、氧和水蒸氣發生化學反應。由於焦與氧和水蒸氣的反應有與二氧化碳的反應類似的規律，因此大多數國家都用焦炭與二氧化碳間的反應特性評定焦炭反應性。

2、氣化焦：產生CO和H2的過程均是吸熱反應，需要的熱量由焦炭的氧化、燃燒提供，因此氣化焦也是氣化過程的熱源。氣化焦要求灰分低、灰熔點高、塊度適當和均勻。

G. 冶金焦炭與化工焦炭有什麼區別

1、用途不同。

冶金焦炭（也稱冶金焦），主要用於高爐煉鐵和用於銅、鉛、鋅、鈦、銻、汞等有色金屬的鼓風爐冶煉，起還原劑、發熱劑和料柱骨架作用。

化工焦炭（也稱化工焦），主要用於化工氣化造氣。

2、質量要求不同。

冶金焦必須具有適當的化學性質和物理性質，包括冶煉過程中的熱態性質。

化工氣化用焦，對強度要求不嚴，但要求反應性好，灰熔點較高；

3、對氣孔率指標要求不同。

一般冶金焦氣孔率要求在40～45%；化工焦氣孔率要求在30%左右。

冶金焦氣孔率高，強度低；化工焦氣孔率低，強度高。

(7)鑄造炭為什麼要求磷焦擴展閱讀：

1、冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦和有色金屬冶煉用焦的統稱。由於90%以上的冶金焦均用於高爐煉鐵，因此往往把高爐焦稱為冶金焦。

2、焦炭物理性質包括焦炭篩分組成、焦炭散密度、焦炭真相對密度、焦炭視相對密度、焦炭氣孔率、焦炭比熱容、焦炭熱導率、焦炭熱應力、焦炭著火溫度、焦炭熱膨脹系數、焦炭收縮率、焦炭電阻率和焦炭透氣性等。

3、氣孔率是焦炭氣孔體積占總體積的百分數，它影響到焦炭的反應性和強度。

H. 生鐵鑄件的磷超標,怎麼降低,含碳量如何增加.

看來你是沖天爐熔煉，增碳可以讓鐵水在爐缸中停留時間長些。脫磷要造鹼性渣（加石灰），但效果不會很好。因為沖天爐脫硫、磷很困難。根本的辦法是調整爐料的成分。

I. 高爐冶煉對焦炭質量提出哪些要求

焦炭在高爐內作用包括：（1）料柱骨架；（2）還原；（3）發熱；（4）滲碳。
因此，對於焦炭的質量要求有：
（1）強度要求：冷、熱強度指標（M40、M10、CRI、CSR）均較好；粒度均勻合適，粉末少。
（2）成分要求：固定碳含量高、灰分含量低、水分含量低、揮發分含量低、熱值高，K、Na、Zn含量低、S、P含量低、有害雜質元素含量低等。

J. 鑄造焦炭可以家用嗎可以再普通爐子上取暖嗎

鑄造焦炭不可以家用，不可以放到普通爐子上取暖。因為鑄造用焦炭質量低劣，燃燒揮發的毒性物質會對人體產生危害。

鑄造焦炭是指沖天爐熔鐵用焦。孔隙率小、似比重大、塊度大而均勻，這些都不同於冶金焦炭。至於灰分，含硫量，強度等則是一切焦炭的共同要求。鑄造焦炭與冶金焦炭的要求也是一致的。主要成分為固定碳，其次為灰分，所含揮發分和硫分均甚少。呈銀灰色，具金屬光澤。質硬而多孔。

(10)鑄造炭為什麼要求磷焦擴展閱讀：

鑄造焦炭的質量指標：

1、焦炭中的磷分：煉鐵用的冶金焦含磷量應在0.02~0.03%以下。

2、焦炭中的灰分：焦炭的灰分對高爐冶煉的影響是十分顯著的。焦炭灰分增加1%，焦炭用量增加2~2.5%因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。

3、焦炭中的揮發分：根據焦炭的揮發分含量可判斷焦炭成熟度。如揮發分大於1.5%，則表示生焦；揮發分小於0.5~0.7%，則表示過火，一般成熟的冶金焦揮發分為1%左右。

5 、焦炭中的水分：水分波動會使焦炭計量不準，從而引起爐況波動。此外，焦炭水分提高會使M40偏高，M10偏低，給轉鼓指標帶來誤差。

6 、焦炭的篩分組成：在高爐冶煉中焦炭的粒度也是很重要的。中國過去對焦炭粒度要求為：對大焦爐焦炭粒度大於40毫米；中、小高爐焦炭粒度大於25毫米。但一些 鋼 廠的試驗表明，焦炭粒度在40~25毫米為好。大於80毫米的焦炭要整粒，使其粒度范圍變化不大。這樣焦炭塊度均一，空隙大，阻力小，爐況運行良好。