焦炭氣孔結構

焦炭氣孔主要在炭化過程的膠質(zhì)體階段形成，當煤在炭化過程中熱解析出揮發(fā)氣體的速度大于氣體擴散逸出的速度時，部分未逸出氣體在新產(chǎn)生的膠質(zhì)體內(nèi)部形成了氣孔。同時，膠質(zhì)體充滿顆粒間的空隙，導致膠質(zhì)體膨脹。隨著炭化溫度仁升，膠質(zhì)體流動度增大，體系表面張力變小，氣孔開始長大。在氣泡密集的部位也會出現(xiàn)氣孔合并，形成大氣孔。在最大膨脹溫度時，氣孔達到最大尺寸。然后，在接近固化溫度時，伴隨著半焦收縮，氣孔變小。半焦生成后，溫度在600-1000℃之間時，由于H₂、CH₄等小分子物質(zhì)逸出，也形成一部分氣孔。焦炭氣孔結構的形成取決于原料煤的性質(zhì)(如揮發(fā)分、粘結性、流動性和活性組分含量等)裝爐煤散密度、裝爐方式、加熱速度、炭化終溫和結焦時間等工藝因素。到的大氣孔(尺寸為幾毫米)外，肉眼不能辯認的氣孔可分為宏觀氣孔、過渡氣孔和微氣孔。由于研究的目的不同，氣孔的尺寸的劃分也各不相同。一般將小于10nm的氣孔稱作微氣孔。大于這個尺寸的氣孔稱作過渡氣孔和宏觀氣孔 。

測定氣孔的方法很多。微氣孔可以用氣體吸附法測定；過渡氣孔和宏觀氣孔可用壓汞法，或用光學顯微鏡和電子顯微鏡測定。20紀70年代以來，采用自動圖象分析儀測定氣孔結構，省時，誤差少，可以得到氣孔直徑、氣孔壁厚、氣孔周邊長、氣孔數(shù)、氣孔形狀系數(shù)和氣孔分布曲線等多種參數(shù)，用以綜合評價氣孔結構 。

焦炭氣孔結構(pare structure of coke)是指炭中氣孔和孔壁的分布狀態(tài) 。焦炭是一種多孔體，氣孔的形狀、大小、數(shù)量、分布和壁厚等氣孔結構參數(shù)與焦炭機械強度和焦炭反應性有關。在同一塊焦炭中，氣孔的大小和壁厚各不相同，分布也極不均勻。氣孔結構取決于煤料性質(zhì)以及煉焦煤準備和煉焦工藝。由于焦爐炭化室中不同部位的加熱速度、煤料散密度、煤氣析出途徑等多種因素的差異，所生成的焦炭也具有不同的氣孔結構。因此，測定焦炭的氣孔結構參數(shù)，并用次評定焦炭的性能，是研究焦炭的重要內(nèi)容。

焦炭力學性質(zhì)是指是用材料力學方法測量和研究焦炭所得的焦炭性質(zhì)。有焦炭抗壓強度、焦炭抗拉強度、風炭顯微強度和焦炭楊氏模量等。這些性質(zhì)與焦炭氣孔壁強度、焦炭氣孔結構、焦塊中的裂紋直接相關。以材料力學方法研究焦炭是20世紀70年代以來才開始的，尚不成熟，但它可以更深入地評定焦炭材料和焦炭多孔體的強度，揭示焦炭性質(zhì)與結構間的內(nèi)在關系 。

顯微強度是反映焦炭基質(zhì)的強度，排除了氣孔的影響，而結構強度是反映了包括氣孔在內(nèi)的強度。故抗拉強度不但與基質(zhì)強度有關，并且與焦炭的氣孔結構有關，因此抗拉強度與結構強度的相關性比與顯微強度的相關性好 。

焦炭是高溫干餾的固體產(chǎn)物，主要成分是碳，是具有裂紋和不規(guī)則的孔孢結構體（或孔孢多孔體）。裂紋的多少直接影響到焦炭的力度和抗碎強度，其指標一般以裂紋度（指單位體積焦炭內(nèi)的裂紋長度的多少）來衡量。衡量孔孢結構的指標主要用氣孔率（只焦炭氣孔體積占總體積的百分數(shù)）來表示，它影響到焦炭的反應性和強度。不同用途的焦炭，對氣孔率指標要求不同，一般冶金焦氣孔率要求在40～45%，鑄造焦要求在35～40%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂紋度與氣孔率的高低，與煉焦所用煤種有直接關系，如以氣煤為主煉得的焦炭，裂紋多，氣孔率高，強度低；而以焦煤作為基礎煤煉得的焦炭裂紋少、氣孔率低、強度高。焦炭強度通常用抗碎強度和耐磨強度兩個指標來表示。焦炭的抗碎強度是指焦炭能抵抗受外來沖擊力而不沿結構的裂紋或缺陷處破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨強度是指焦炭能抵抗外來摩檫力而不產(chǎn)生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂紋度影響其抗碎強度M40值，焦炭的孔孢結構影響耐磨強度M10值。M40和M10值的測定方法很多，我國多采用德國米貢轉(zhuǎn)鼓試驗的方法。