焦爐焦炭煉焦煤經高溫干餾后產生的固體可燃產物稱為焦炭，焦爐炭焦指用于高爐煉鐵、熔鐵、有色金屬冶煉、鐵合金和炭素制品生產的優質焦炭。焦爐焦炭表面具有類金屬光澤，一般略呈銀灰色，堅硬而多孔，表面多裂紋。目前山西的焦化廠生產的焦炭按塊度的大小分為以下幾種規格120mm以上，40-80mm，30-60mm，20-40mm，篩下焦粒及焦粉。我國炭素廠內艾奇遜石墨化爐根據生產電極的規格不同分別選用30-60mm和20-40mm兩種規格的焦炭作為電阻料。焦化廠在分級處理后的焦粉同時可作為石墨化爐使用的保溫料，一般石墨化爐的保溫料使用的是0-3mm焦粉。

煤的成焦機理  煤在高溫下（隔絕空氣）轉變成焦炭的過程十分復雜，各國學者對成焦機理提出多種說法，比較有影響的是塑性成焦機理及粘結成焦機理。塑性成焦機理認為煉焦煤在加熱時，煤粒軟化，煤中的有機質熱分解，經過塑性階段逐漸形成半焦、半焦在高溫下進一步熱解縮聚、焦塊收縮、表面出現裂紋，*終形成堅硬的焦炭。粘結成焦機理認為煉焦煤中存在著黏性成份（瀝青質），當加熱時黏性成份熔化，焦化過程是一種粘結過程，被瀝青質粘結在一起的煤粒經過熔融，熱解和縮聚先形成半焦，半焦進一步加熱，不斷釋放出殘余揮發份，同時體積收縮而形成焦炭。20世紀60年代又提出一種新的焦化理論，即中間相成焦機理，它是從光學物理的角度研究成焦機理，認為煉焦煤隨著加熱溫度的升高，熔融后首先形成光學上各相同性的塑性體，然后在其中出現介乎液相與固相之間的中間相液晶。這種液晶在基體中核晶化，核晶長大、融并、重排、增黏而焦化，*終形成多種形態無序疊合的焦炭。

焦炭的物理化學性質  由于煉焦煤配比的不同和干餾溫度的高低，不同產地的冶金焦的質量有所區別，也由于主焦煤的加入量的不同也會使焦炭的質量標準各有所異。山西由于是主焦煤的產地，所以在配煤比上焦煤的加入量能達到30～40%，所以焦炭的質量較全國其它省份為好。焦炭的質量指標主要體現在化學成份、化學性質、物理機械性能三個方面。

化學成份 

（1）灰份：焦炭不論作為原料、燃料或還原劑都希望灰份越低越好。對生產炭素制品而言，原料的電阻率是一項重要的指標。焦炭中灰份在10%以下時，對電阻率影響不明顯。大于10%時有一定的影響，灰份含量過高往往使焦炭的耐磨強度降低，優質焦炭的灰份應不大于12%。

（2）硫份：焦炭作為炭素生產石墨化爐中的電阻料，其中的硫份對制品不會產生影響，它不會由于焦炭的含硫量高而使電極焙燒坯在石墨化過程中開裂。所以高溫石墨化爐可以使用高硫焦來作為爐用電阻料。

（3）揮發份：焦炭的揮發份表示焦炭的干餾溫度和高溫下的受熱均勻程度。焦爐焦炭的揮發份一般在1.5%左右。如揮發份較高，則焦炭的強度會降低，會減少焦炭在石墨化爐中的循環使用的次數，同時也會增加石墨化爐運行的成本。

（4）水份： 焦炭的水份與熄焦操作及焦炭的塊度大小有關，目前焦化廠出廠的焦炭水份大約在5%左右。

（5）固定炭 焦炭的固定炭在石墨化爐中使用時是一個比較重要的指標，因為焦炭的固定炭的高低將直接影響焦炭的電阻率，同時也影響焦炭的強度。一般情況下，石墨化爐用焦炭的固定炭不小于82%。

化學性質 

主要是指焦炭的反應性和抗堿性，焦炭的反應性為焦炭與CO2、O2及水蒸氣發生化學反應的能力。焦炭的反應性與焦炭的塊度、孔隙結構、比表面積及灰份組成有關?；曳葜械膲A金屬氧化物對焦炭與CO2的反應起催化作用，而SiO2及AL2O3起抑制作用?？箟A性為抵抗與堿金屬及其鹽類發生化學反應的能力。堿金屬及其鹽類在一定的條件下浸入焦炭中的空隙中，使焦炭疏松化，出現開裂或熔蝕。這對使用焦炭為原料的高爐炭塊的使用壽命有明顯的影響，因此20世紀80年代之后生產的高爐炭塊的配方中已經減少或不再使用焦炭。

物理機械性能  

（1）焦炭的密度：焦炭的真密度一般為1.70～1.85g/cm3，干燥焦炭的體積密度0.88～1.08 g/cm3，塊焦的堆積密度取決于焦塊的體積密度和焦塊堆積后的空隙多少，25mm以上的中塊焦其堆積密度一般在400～520 ㎏/m3之間。

（2）焦炭的石墨化度。焦炭與瀝青焦、石油焦相比較，較難石墨化。但是加熱到高溫其石墨化度也在不斷提高，這可以從石墨化爐中的電阻料（焦炭）的電阻率不斷下降而得到證明。

（3）機械強度，焦炭的機械強度包括抗碎強度和耐磨強度兩個指標，兩者又密切相關，焦炭的機械強度又直接影響到高爐冶煉的正常進行，也會影響到以焦炭為原料的炭素制品的機械強度。目前鑒定焦炭機械強度的方法主要為轉鼓試驗法，可同時得出抗碎強度和耐磨強度兩個指標。

（4）電阻率。煤的電阻率極大，而焦炭要小的多，焦炭的電阻率和焦化溫度有直接關系，因此靠近炭化室壁的焦炭一般電阻率較小，面遠離炭化室壁的焦炭，因焦化溫度較低而電阻率較大。同一爐次煉出的焦炭其中的大塊焦、中塊焦及15mm以下的焦粒的電阻率均有一定的區別。一般是大塊焦和小塊焦的電阻率較大，而中塊焦的電阻率要小一些，這是因為不同焦塊的焦炭的形成過程不一樣。中塊焦主要來自焦化溫度較高的部位，焦體有較發達的裂紋，強度較大，耐磨性較好，大塊焦一般來自焦化溫度較低的部位，焦體裂紋不發達，而且耐磨性差，受到碰擊后容易碎裂成小塊焦和焦粉。