CN100519711C - 焦炭钝化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于炼铁技术领域，特别涉及一种焦炭钝化剂及其制备方法。所述焦炭钝化剂由下列重量份的原料制成：硼酸15-30份、硼砂15-30份、高镁粉30-50份、硅铝粉5-15份、硅钙粉5-20份。所述焦炭钝化剂可以在焦炭表面均匀形成一层保护膜，减少CO₂对焦炭的冲刷，降低焦炭的反应性，提高焦炭的反应后强度，提高高炉的利用系数和寿命，降低焦比，采用0.3kg/t的浓度即可降低焦炭反应性5%，提高反应后强度7%左右，同时可提高高炉产量3-5%以上，是具有节能、降耗、增产、增效、环保效果的高炉炼铁的理想产品。

Description

焦炭钝化剂及其制备方法

(一)技术领域

本发明属于炼铁技术领域，特别涉及一种焦炭钝化剂及其制备方法。

(二)背景技术

焦炭是高炉冶炼的重要燃料，在高炉中起着热源、还原剂、渗碳剂和料柱骨架的重要作用。在高炉炉身软熔带以上高温区，反应是在焦炭的气孔表面上激烈进行的，焦炭的反应性越好则其熔损越大，使得焦炭形成大量气孔且气孔壁变薄，高温强度降低，产生大量粉末，显著减弱了焦炭的骨架和支撑作用。高炉表现为中心气流变弱，边缘气流增强，炉缸中心死料柱增大，风口及回旋区的碎焦量增加，炉缸的透气性变差，铁口的深度减小，影响高炉的顺行，还会引起高炉直接还原升高和煤气化学能利用降低，导致焦比升高。尤其是现代高炉采用大风量、高风温和高煤比的强化冶炼措施，焦炭的高温冶金性能即焦炭的反应性和反应后强度性能已经成为高炉进一步强化和扩大喷煤量的限制性因素。因而降低焦炭反应性，提高反应后强度，改善高温冶金性能已经成为炼铁界的共识。

焦炭钝化剂的作用就是配制成一定浓度的溶液，喷洒在焦炭表面后，使溶解物质经过脱水结晶后吸附在焦炭表面形成一层保护膜，部分颗粒填充焦炭气孔，阻止二氧化碳与焦炭的反应和向焦炭内部扩散，从而达到降低焦炭反应性、提高焦炭反应后强度的目的，焦炭质量的提高，保证了高炉顺行、休风及风口烧损减少、焦比降低、高炉利用系数增加，炉体寿命提高。

目前的焦炭钝化剂多存在以下问题：原材料成分单一，造价高；在大使用量的前提下才能达到一定的钝化效果，能耗大。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种焦炭钝化剂，能在较小的用量下发挥较好的焦炭钝化作用，且成本低，制备方法简单。

本发明采用的技术方案如下：

焦炭钝化剂，由下列重量份的原料制成：

硼酸 15-30份、硼砂 15-30份、高镁粉 30-50份、硅铝粉 5-15份、硅钙粉 5-20份。

较好的，所述钝化剂由下列重量份的原料制成：硼酸 20-30份、硼砂 15-20份、高镁粉 30-40份、硅铝粉 5-15份、硅钙粉 10-20份。

本发明所述钝化剂中的有效成分主要是B₂O₃、MgO、CaO、SiO₂、Al₂O₃，各成分的比例大致为30-50：20-50、2-5、1-3、1-2，原料中还不可避免的带入少量Fe₂O₃、BaO杂质，但对钝化剂的使用没有影响。

为了避免引入过多的杂质，各原料中有效成分的含量应满足以下要求：

硼酸：B₂O₃≥48.5％；硼砂：B₂O₃≥35％；高镁粉：MgO≥85％；硅铝粉：SiO₂≥40％、Al₂O₃≥30％；硅钙粉：SiO₂≥30％、CaO≥25％。

本发明还提供了一种所述焦炭钝化剂的制备方法，将硼酸、硼砂、高镁粉、硅铝粉、硅钙粉按照配比配料，然后进行浓缩、干燥冷却。

浓缩是在不断供给热能和化学能并强搅拌的条件下进行的，原料均匀混合的过程中还具有超强净化的功能，如K、Na等杂质元素在汽化过程中被除去。由于钾、钠或其碳酸盐会部分进入碳的晶体结构层间，形成层间化合物，部分嵌入层间以分子状态存在，还有部分在碳的表面与碳原子形成表面复合物；在钾、钠或其碳酸盐的催化作用下，焦炭的熔损加快，降低了焦炭的热性能，而焦炭内部的生成物在反应过程中体积增大，破坏焦炭的结构，降低了焦炭的反应后强度，因此减少钝化剂中的钾、钠元素含量对优化焦炭钝化剂的性能非常关键；本方法相较于直接配料并混合的制备方法，解决了产品易结块、杂质无法去除的问题。

较好的，浓缩至配料中的B₂O₃、MgO、CaO、SiO₂、Al₂O₃质量总含量不低于80％后再干燥冷却，干燥温度优选250-300℃，冷却以料温不高于30℃为宜。

本发明相对于现有技术，有以下优点：

所述的焦炭钝化剂可以在焦炭表面均匀形成一层保护膜，减少CO₂对焦炭的冲刷，降低焦炭的反应性，提高焦碳的反应后强度，提高高炉的利用系数和寿命，降低焦比，采用0.3kg/t的浓度即可降低焦炭反应性5％，提高反应后强度7％左右，两项相加每吨铁节省焦比80公斤左右，仅焦比单项下降吨铁成本50余元，同时可提高高炉产量3-5％以上，是具有节能、降耗、增产、增效、环保效果的高炉炼铁的理想产品。

(四)具体实施方式：

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

将硼酸(B₂O₃≥48.5％)、硼砂(B₂O₃≥35％)、高镁粉(MgO≥85％)、硅铝粉(SiO₂≥40％、Al₂O₃≥30％)、硅钙粉(SiO₂≥30％、CaO≥25％)按照30:20:40:5:5的质量比例混合，然后在强搅拌的条件下浓缩至B₂O₃、MgO、CaO、SiO₂、Al₂O₃质量总含量不低于80％，在250℃的条件下干燥30分钟后，冷却至料温不高于30℃，包装后即为成品。

将所述焦炭钝化剂配制成质量浓度为6％的水溶液，然后按照每吨焦炭使用0.3kg焦炭钝化剂的量喷施在焦炭上，在燃烧过程中每吨焦碳降低焦碳反应性5％，提高反应后强度7.1％。

实施例2

将硼酸、硼砂、高镁粉、硅铝粉、硅钙粉按照20:20:40:10:10的质量比例混合，然后在强搅拌的条件下浓缩至B₂O₃、MgO、CaO、SiO₂、Al₂O₃质量总含量不低于80％，在280℃的条件下干燥30分钟后，冷却至料温不高于30℃，包装后即为成品。各原料纯度同实施例1。

焦炭钝化剂的使用方法同实例1，在燃烧过程中每吨焦炭降低焦炭反应性3.8％.提高反应后强度5.5％。

实施例3

将硼酸、硼砂、高镁粉、硅铝粉、硅钙粉按照20:20:30:10:20的质量比例混合，然后在强搅拌的条件下浓缩至B₂O₃、MgO、CaO、SiO₂、Al₂O₃质量总含量不低于80％，在300℃的条件下干燥30分钟后，冷却至料温不高于30℃，包装后即为成品。各原料纯度同实施例1。

焦炭钝化剂的使用方法同实施例1，在燃烧过程中每吨焦碳降低焦碳反应性7.1％，提高反应后强度8.7％。

Claims (5)

1.焦炭钝化剂，其特征在于由下列重量份的原料制成：硼酸15-30份、硼砂15-30份、高镁粉30-50份、硅铝粉5-15份、硅钙粉5-20份；各原料中有效成分的含量满足以下要求：硼酸：B₂O₃≥48.5％；硼砂：B₂0₃≥35％；高镁粉：MgO≥85％；硅铝粉：SiO₂≥40％、Al₂O₃≥30％；硅钙粉：SiO₂≥30％、CaO≥25％。

2.如权利要求1所述的焦炭钝化剂，其特征在于由下列重量份的原料制成：硼酸20-30份、硼砂15-20份、高镁粉30-40份、硅铝粉5-15份、硅钙粉10-20份。

3.如权利要求1或2所述的焦炭钝化剂的制备方法，其特征在于将硼酸、硼砂、高镁粉、硅铝粉、硅钙粉按照配比配料，然后进行浓缩、干燥冷却。

4.如权利要求3所述的焦炭钝化剂的制备方法，其特征在于浓缩至配料中的B₂O₃、MgO、CaO、SiO₂、Al₂O₃质量总含量不低于80％。

5.如权利要求3所述的焦炭钝化剂的制备方法，其特征在于所述的干燥温度为250-300℃。