挥发分高好还是低好（关于煤炭、焦炭与钢铁冶炼，这一篇就够了）

一、煤炭概述

1. 煤炭的形成

煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎在地面上累积形成的黑色腐植质，由于地壳变动被埋入地下，与外界空气隔绝，经过高温高压以及一系列复杂的物理化学变化，转化为黑色可燃沉积岩。关于煤炭形成的具体过程和机制，尚有一些观点需要深入研究和探讨。例如，为何一些大的煤矿煤层厚且煤质优，但其面积并不算大；又比如，如果地球上的森林和草原在远古时期如此广泛，地下是否应该到处都有煤炭的痕迹，且煤层的厚度也应该较为均匀。

2. 煤炭的构成

煤炭是地球上储量最丰富、分布地域最广的化石燃料。其主要元素包括碳、氢、氧、氮和硫等，还有少量的磷、氟、氯和砷等。其中，碳和氢是煤炭燃烧产生热量的主要来源，而硫则是一种重要的有害成分。在燃烧过程中，硫大部分转化为二氧化硫，随烟放，不仅污染大气，还会对动植物的生长以及人类健康造成危害，同时还会腐蚀金属设备。“硫分”是评价煤质的重要指标之一。煤炭中的有机质在一定条件下会产生可燃性气体，被称为“挥发分”，它是煤炭利用中的重要参数。

二、煤炭与焦炭

提及煤炭，我们不得不提焦炭。煤炭是古代植物在地下经历复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃矿物。它是一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经过生物化学作用，再经地质作用转化而成。而焦炭则是烟煤在隔绝空气的条件下，经过高温炼焦（高温干馏）制成的。这一过程包括干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段。焦炭是高炉冶炼、铸造和气化的重要原料。在炼焦过程中，产生的焦炉煤气是高热值的燃料和重要的有机合成工业原料。

三、焦炭在炼铁中的作用

焦炭作为高炉炼铁的主要原料（还原剂），其作用至关重要。还原是指将矿石中的铁从氧化物中分离出来的过程。而焦炭在这一过程中的作用主要体现在以下几个方面：

1. 提供热量：焦炭在风口区燃烧生成二氧化碳并放出热量，这些热量几乎是高炉中矿石还原、融化的全部热源。

2. 还原剂作用：高炉中的矿石还原是通过间接还原和直接还原进行的。不论哪种方式，所需的还原气体CO均由焦炭提供。

3. 供炭作用：铁水中的碳主要来源于高炉冶炼过程的碳溶解过程。焦炭中的碳在高炉中渗入生铁，赋予钢铁产品丰富的物理化学性能。

4. 骨架支撑作用：焦炭因其冷热态强度赋予其优异的炉内支撑能力，在保证料柱完整性的形成疏松的骨架结构利于气体和熔融流体的通过。焦炭还参与物料的蓄热，以及在高温区参与某些元素的还原。

随着高炉风口喷吹煤粉技术的普及，焦炭的部分作用被喷吹煤粉所替代，但其骨架支撑作用仍然至关重要。高炉喷吹煤粉工艺是炼铁行业的一项重大节能技术，其目的是以价格低的煤粉替代价格昂贵的冶金焦炭，最终达到节焦增产及降低生产费用的目的。