半焦

半焦是又名低温焦。灰黑色，揮發物（約為 7%～12%）比焦炭（約為3%）的高，質地鬆脆多孔， 反應性能好，容易燃燒，無煙。煤低温（500～600℃）乾餾時的固體產物。用以製造發生爐煤氣和水煤氣，也可用作燃料 ^[2]  。

其灰分含量取決於原料煤質，揮發分含量約5%～20%（質量）。與焦炭相比，揮發分含量高，孔隙率大而機械強度低。與一氧化碳、蒸汽或氧具有較強的反應活性。是很好的高熱值無煙燃料，主要用作工業或民用燃料，也用於合成氣、電石生產等，少量用作銅礦或磷礦等冶煉時的還原劑，此外也用作煉焦配煤

通常， 半焦還是煤轉化為液體和氣體燃料過程中的副產品或中間產物， 因此把藴藏豐富的高揮發分煤通過低温乾餾生產半焦和煤氣， 作為煤轉化工藝的重要組成部分 ^[1]  。

半焦外觀呈黑色至暗灰色，無光澤，質軟、脆， 具有開放氣孔， 強度比高温焦炭差， 視密度和真密度也比高温焦炭低。

半焦揮發分含量因乾餾終温不同而異，一般為10～20%。半焦容易着火，且反應性高。半焦反應性一般用臨界空氣鼓風量法測定。測值愈小， 反應性愈大。半焦的臨界空氣鼓風量值平均為0.017L/min， 而高温焦炭則可達0. 057L/min。

半焦揮發分高則反應性增大， 着火温度降低。半焦有較大的比表面， 其吸附性能有的可接近活性炭或炭分子篩。半焦的性質取決於原料煤性質、乾餾設備和乾餾工藝， 主要是乾餾温度和時間。

半焦生產設備類型很多。乾餾設備可分外熱式和內熱式兩大類。

外熱式乾餾設備是將煤料裝在陶瓷或金屬窯內由外部加熱。因煤的導熱性差， 為改善傳熱， 還採用攪拌、迴轉和多層加熱等方法， 機構比較複雜。內熱式乾餾設備是用氣體熱載體或固體熱載體直接同煤接觸進行加熱的。煤料在移動牀、流化牀或載流牀中被熱載體快速加熱並乾餾成半焦。

具有代表性的半焦生產工藝有以下四種：

（1）魯奇-施皮爾工藝。第二次世界大戰前由德國開發。塊狀不粘結煤或型煤在立式內熱爐中由上而下被熱廢氣乾餾成半焦，爐子底部半焦用冷煤氣幹熄後排出。

（2）迪斯科工藝。1930年由美國提出。弱粘結煤在連續迴轉窯中被加熱， 經粘結、炭化後以塊狀半焦形式排出。

（3）COED工藝。1962年由美國開發。此法是粉煤在四個連續的流化牀中被載熱氣體和循環的熱半焦粉逐段乾餾成半焦。

（4）魯奇-魯爾工藝。1949年由聯邦德國研究成功。粉煤以循環熱半焦粉為熱載體，在乾餾器中與循環熱焦粉混合後，快速乾餾成半焦。

半焦的主要用途有：

（1）作民用或工業用燃料。半焦塊度適中，容易點燃，燃燒時無煙，歐洲廣泛作為民用燃料。粉狀和揮發分<20%的半焦適合作鍋爐燃料。

（2）作高温煉焦時的配煤添加劑。半焦強度低，反應性高，不能直接用於高爐和化鐵爐， 但可作為煉焦配煤的瘦化劑，用於生產冶金焦。

（3）製取型塊或型焦。用高揮發分不粘結煤生產型煤或型焦時，須先煉成半焦。

（4）其他。生產磷和銅時作為還原劑;揮發分為8～20%的半焦，經粉碎、煅燒後可作電極原料；塊狀半焦可作氣化原料；低灰半焦經活化處理後可用於制活性炭； 粉狀半焦用作高爐噴吹燃料；經鹼處理過的褐煤半焦可代替木炭用於CS₂的生產等。

目前，半焦研究主要集中在煤熱解半焦和工業半焦，半焦具有較為豐富的孔結構及吸附性能，通過改性活化等方法可大大增加其吸附性能及吸附選擇性，而且改性半焦的價格只佔活性炭價格的50%左右，這無疑就拓寬了半焦的應用範圍 ^[3]  。

目前，常用的活化技術包括物理活化、化學活化法。其中物理活化法是在較高温度下水蒸汽、空氣等活性氣體對碳進行弱氧化作用，達到疏通半焦孔徑的目的。而化學活化法則是將半焦顆粒或粉末與化學藥品混合後在適宜的温度下進行活化，使半焦的比表面積增大。