焦?fàn)t焦炭煉焦煤經(jīng)高溫干餾后產(chǎn)生的固體可燃產(chǎn)物稱為焦炭，焦?fàn)t炭焦指用于高爐煉鐵、熔鐵、有色金屬冶煉、鐵合金和炭素制品生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)焦炭。焦?fàn)t焦炭表面具有類金屬光澤，一般略呈銀灰色，堅(jiān)硬而多孔，表面多裂紋。目前山西的焦化廠生產(chǎn)的焦炭按塊度的大小分為以下幾種規(guī)格120mm以上，40-80mm，30-60mm，20-40mm，篩下焦粒及焦粉。我國(guó)炭素廠內(nèi)艾奇遜石墨化爐根據(jù)生產(chǎn)電極的規(guī)格不同分別選用30-60mm和20-40mm兩種規(guī)格的焦炭作為電阻料。焦化廠在分級(jí)處理后的焦粉同時(shí)可作為石墨化爐使用的保溫料，一般石墨化爐的保溫料使用的是0-3mm焦粉。

煤的成焦機(jī)理  煤在高溫下（隔絕空氣）轉(zhuǎn)變成焦炭的過(guò)程十分復(fù)雜，各國(guó)學(xué)者對(duì)成焦機(jī)理提出多種說(shuō)法，比較有影響的是塑性成焦機(jī)理及粘結(jié)成焦機(jī)理。塑性成焦機(jī)理認(rèn)為煉焦煤在加熱時(shí)，煤粒軟化，煤中的有機(jī)質(zhì)熱分解，經(jīng)過(guò)塑性階段逐漸形成半焦、半焦在高溫下進(jìn)一步熱解縮聚、焦塊收縮、表面出現(xiàn)裂紋，*終形成堅(jiān)硬的焦炭。粘結(jié)成焦機(jī)理認(rèn)為煉焦煤中存在著黏性成份（瀝青質(zhì)），當(dāng)加熱時(shí)黏性成份熔化，焦化過(guò)程是一種粘結(jié)過(guò)程，被瀝青質(zhì)粘結(jié)在一起的煤粒經(jīng)過(guò)熔融，熱解和縮聚先形成半焦，半焦進(jìn)一步加熱，不斷釋放出殘余揮發(fā)份，同時(shí)體積收縮而形成焦炭。20世紀(jì)60年代又提出一種新的焦化理論，即中間相成焦機(jī)理，它是從光學(xué)物理的角度研究成焦機(jī)理，認(rèn)為煉焦煤隨著加熱溫度的升高，熔融后首先形成光學(xué)上各相同性的塑性體，然后在其中出現(xiàn)介乎液相與固相之間的中間相液晶。這種液晶在基體中核晶化，核晶長(zhǎng)大、融并、重排、增黏而焦化，*終形成多種形態(tài)無(wú)序疊合的焦炭。

焦炭的物理化學(xué)性質(zhì)  由于煉焦煤配比的不同和干餾溫度的高低，不同產(chǎn)地的冶金焦的質(zhì)量有所區(qū)別，也由于主焦煤的加入量的不同也會(huì)使焦炭的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)各有所異。山西由于是主焦煤的產(chǎn)地，所以在配煤比上焦煤的加入量能達(dá)到30～40%，所以焦炭的質(zhì)量較全國(guó)其它省份為好。焦炭的質(zhì)量指標(biāo)主要體現(xiàn)在化學(xué)成份、化學(xué)性質(zhì)、物理機(jī)械性能三個(gè)方面。

化學(xué)成份 

（1）灰份：焦炭不論作為原料、燃料或還原劑都希望灰份越低越好。對(duì)生產(chǎn)炭素制品而言，原料的電阻率是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。焦炭中灰份在10%以下時(shí)，對(duì)電阻率影響不明顯。大于10%時(shí)有一定的影響，灰份含量過(guò)高往往使焦炭的耐磨強(qiáng)度降低，優(yōu)質(zhì)焦炭的灰份應(yīng)不大于12%。

（2）硫份：焦炭作為炭素生產(chǎn)石墨化爐中的電阻料，其中的硫份對(duì)制品不會(huì)產(chǎn)生影響，它不會(huì)由于焦炭的含硫量高而使電極焙燒坯在石墨化過(guò)程中開(kāi)裂。所以高溫石墨化爐可以使用高硫焦來(lái)作為爐用電阻料。

（3）揮發(fā)份：焦炭的揮發(fā)份表示焦炭的干餾溫度和高溫下的受熱均勻程度。焦?fàn)t焦炭的揮發(fā)份一般在1.5%左右。如揮發(fā)份較高，則焦炭的強(qiáng)度會(huì)降低，會(huì)減少焦炭在石墨化爐中的循環(huán)使用的次數(shù)，同時(shí)也會(huì)增加石墨化爐運(yùn)行的成本。

（4）水份： 焦炭的水份與熄焦操作及焦炭的塊度大小有關(guān)，目前焦化廠出廠的焦炭水份大約在5%左右。

（5）固定炭 焦炭的固定炭在石墨化爐中使用時(shí)是一個(gè)比較重要的指標(biāo)，因?yàn)榻固康墓潭ㄌ康母叩蛯⒅苯佑绊懡固康碾娮杪?，同時(shí)也影響焦炭的強(qiáng)度。一般情況下，石墨化爐用焦炭的固定炭不小于82%。

化學(xué)性質(zhì) 

主要是指焦炭的反應(yīng)性和抗堿性，焦炭的反應(yīng)性為焦炭與CO2、O2及水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能力。焦炭的反應(yīng)性與焦炭的塊度、孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積及灰份組成有關(guān)。灰份中的堿金屬氧化物對(duì)焦炭與CO2的反應(yīng)起催化作用，而SiO2及AL2O3起抑制作用?？箟A性為抵抗與堿金屬及其鹽類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能力。堿金屬及其鹽類在一定的條件下浸入焦炭中的空隙中，使焦炭疏松化，出現(xiàn)開(kāi)裂或熔蝕。這對(duì)使用焦炭為原料的高爐炭塊的使用壽命有明顯的影響，因此20世紀(jì)80年代之后生產(chǎn)的高爐炭塊的配方中已經(jīng)減少或不再使用焦炭。

物理機(jī)械性能  

（1）焦炭的密度：焦炭的真密度一般為1.70～1.85g/cm3，干燥焦炭的體積密度0.88～1.08 g/cm3，塊焦的堆積密度取決于焦塊的體積密度和焦塊堆積后的空隙多少，25mm以上的中塊焦其堆積密度一般在400～520 ㎏/m3之間。

（2）焦炭的石墨化度。焦炭與瀝青焦、石油焦相比較，較難石墨化。但是加熱到高溫其石墨化度也在不斷提高，這可以從石墨化爐中的電阻料（焦炭）的電阻率不斷下降而得到證明。

（3）機(jī)械強(qiáng)度，焦炭的機(jī)械強(qiáng)度包括抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)，兩者又密切相關(guān)，焦炭的機(jī)械強(qiáng)度又直接影響到高爐冶煉的正常進(jìn)行，也會(huì)影響到以焦炭為原料的炭素制品的機(jī)械強(qiáng)度。目前鑒定焦炭機(jī)械強(qiáng)度的方法主要為轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)法，可同時(shí)得出抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)。

（4）電阻率。煤的電阻率極大，而焦炭要小的多，焦炭的電阻率和焦化溫度有直接關(guān)系，因此靠近炭化室壁的焦炭一般電阻率較小，面遠(yuǎn)離炭化室壁的焦炭，因焦化溫度較低而電阻率較大。同一爐次煉出的焦炭其中的大塊焦、中塊焦及15mm以下的焦粒的電阻率均有一定的區(qū)別。一般是大塊焦和小塊焦的電阻率較大，而中塊焦的電阻率要小一些，這是因?yàn)椴煌箟K的焦炭的形成過(guò)程不一樣。中塊焦主要來(lái)自焦化溫度較高的部位，焦體有較發(fā)達(dá)的裂紋，強(qiáng)度較大，耐磨性較好，大塊焦一般來(lái)自焦化溫度較低的部位，焦體裂紋不發(fā)達(dá)，而且耐磨性差，受到碰擊后容易碎裂成小塊焦和焦粉。