焦炭石墨化度(graphitization degree of coke)是指焦炭在高溫下或二次加熱過程中，其非石墨炭轉變為類石墨炭的程度。是焦炭顯微分析的檢測項目之一。
基本介紹
- 中文名：焦炭石墨化度
- 外文名：graphitization degree of coke
- 領域：工程技術
- 學科：冶金工程
簡介,石墨結構,焦炭加熱過程,焦炭高爐冶煉過程,
簡介
焦炭石墨化度(graphitization degree of coke)是指焦炭在高溫下或二次加熱過程中，其非石墨炭轉變為類石墨炭的程度。是焦炭顯微分析的檢測項目之一。焦炭的結構介於無定形結構和石墨結構之間，為無序疊合的亂層結構，其石墨化度只有在1000℃以上時才能用X射線衍射儀進行檢驗。
石墨結構
石墨結構是由六角碳原子平面網組成的層平面，層與層間以范德華力相連，從而形成向三維方向無限延伸的點陣晶體結構，層平面內碳原子間距為0.142nm，比一般的C-C鍵(鍵長0.154nm)要短；層間距為0.3354nm。與石墨晶體結構對應的無定形碳，如炭黑、木炭和活性炭等，實際上多屬於微晶碳。微晶碳一般由2層六角碳原子平面網組成，層平面內碳原子間距仍為0.142nm，但層間距明顯大於石墨的，為0.344-0.370nm，冶金焦屬於難石墨化的焦炭；而瀝青焦和石油焦則屬於易石墨化焦炭，它們在2500℃以上維溫相當時間後，能基本完成石墨化。
焦炭加熱過程
焦炭在加熱過程中，其微晶隨溫度的升高而生長，微晶中的畸變和缺陷逐漸消除，逐漸向石墨化炭轉化。
用X射線衍射儀測得的焦炭衍射峰的輪廓和位置均會隨溫度升高而發生變化，因此可通過測量X射線對焦炭微晶中(002)面和(110)面的入射角(布喇格角)，計算出表征焦炭微晶特徵的層間距、層面直徑和層堆高度等參數。
焦炭高爐冶煉過程
隨著石墨化度提高增大。在焦炭石墨化度增高的同時，焦炭電阻率、焦炭熱膨脹係數和焦炭機械強度下降，而密度和熱導率增加，並且只這些性質呈各向異性。因此也可根據上述性質並結合電子顯微鏡觀測來評價焦炭石墨化度。焦炭的石墨化度雖然與原料煤性質和炭化溫度有關，但當焦炭加熱至1300℃以上時，用不同煤化度的煤煉製的焦炭，在石墨化度上的差異縮小，並趨於一致。
焦炭在高爐冶煉過程中，由爐喉至擴缸不斷經受熱衝擊，其石墨化度逐漸增高。因此，可根據焦炭石墨化過程中所發生的微晶參數變化與溫度間的關係，推斷高爐各部位的溫度。其方法是事先將用於高爐冶煉的焦樣進行熱處理，加熱溫度區間為1000-1800℃，將這些焦樣分別加熱至各溫度點(間隔為100-200℃)，冷卻後用X射線衍射儀測得經熱處理焦炭的石墨化參數，根據所得結果繪製串溫度的關係曲線。再對高爐解剖研究中所取得的各部位焦炭進行X射線衍射峰的測定。對照溫度與關係曲線，可查得焦炭在高爐各部位的相應溫度。
