[科普中国]-焦炭石墨化度

焦炭石墨化度1(graphitization degree of coke)是指焦炭在高温下或二次加热过程中，其非石墨炭转变为类石墨炭的程度。是焦炭显微分析的检测项目之一。

简介焦炭石墨化度(graphitization degree of coke)是指焦炭在高温下或二次加热过程中，其非石墨炭转变为类石墨炭的程度。是焦炭显微分析的检测项目之一。焦炭的结构介于无定形结构和石墨结构之间，为无序叠合的乱层结构，其石墨化度只有在1000℃以上时才能用X射线衍射仪进行检验1。

石墨结构石墨结构是由六角碳原子平面网组成的层平面，层与层间以范德华力相连，从而形成向三维方向无限延伸的点阵晶体结构，层平面内碳原子间距为0.142nm，比一般的C-C键(键长0.154nm)要短；层间距为0.3354nm。与石墨晶体结构对应的元定形碳，如炭黑、木炭和活性炭等，实际上多属于微晶碳。微晶碳一般由2层六角碳原子平面网组成，层平面内碳原子间距仍为0.142nm，但层间距明显大于石墨的，为0.344-0.370nm，冶金焦属于难石墨化的焦炭；而沥青焦和石油焦则属于易石墨化焦炭，它们在2500℃以上维温相当时间后，能基本完成石墨化1。

焦炭加热过程焦炭在加热过程中，其微晶随温度的升高而生长，微晶中的畸变和缺陷逐渐消除，逐渐向石墨化炭转化1。

用X射线衍射仪测得的焦炭衍射峰的轮廓和位置均会随温度升高而发生变化，因此可通过测量X射线对焦炭微晶中(002)面和(110)面的入射角(布喇格角)，计算出表征焦炭微晶特征的层间距、层面直径和层堆高度等参数。

焦炭高炉冶炼过程随着石墨化度提高增大。在焦炭石墨化度增高的同时，焦炭电阻率、焦炭热硼胀系数和焦炭机械强度下降，而密度和热导率增加，并且只这些性质呈各向异性。因此也可根据上述性质并结合电子显微镜观测来评价焦炭石墨化度。焦炭的石墨化度虽然与原料煤性质和炭化温度有关，但当焦炭加热至1300℃以上时，用不同煤化度的煤炼制的焦炭，在石墨化度上的差异缩小，并趋于一致1。

焦炭在高炉冶炼过程中，由炉喉至扩缸不断经受热冲击，其石墨化度逐渐增高。因此，可根据焦炭石墨化过程中所发生的微晶参数变化与温度间的关系，推断高炉各部位的温度。其方法是事先将用于高炉冶炼的焦样进行热处理，加热温度区间为1000-1800℃，将这些焦样分别加热至各温度点(间隔为100-200℃)，冷却后用X射线衍射仪测得经热处理焦炭的石墨化参数，根据所得结果绘制串温度的关系曲线。再对高炉解剖研究中所取得的各部位焦炭进行X射线衍射峰的测定。对照温度与关系曲线，可查得焦炭在高炉各部位的相应温度。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学