CN101082008B - 一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法。先将1～30wt％的硼砂、1～20wt％的硅灰石、0.01～5wt％的镧系稀土氯化盐共磨至325目以下，共磨料与60～90wt％的硼酸混合。再将上述混合料按照固液质量比为1～8∶100倒入50～95℃的水中，然后外加上述混合料的0.01～2wt％的羧甲基纤维素进行搅拌，搅拌至完全溶解，制得含镧系稀土元素的焦炭钝化剂溶液。其使用方法是：焦炭钝化剂溶液的喷洒装置位于焦炭皮带机头下部，按焦炭钝化剂溶液与焦炭的质量比为2～10∶100将焦炭钝化剂溶液两次交叉均匀喷洒在焦炭表面。本发明加工方便、成本低、活性好，能使焦炭表面的覆盖能力和均匀性增强，并避免了在使用中溶质的沉淀，溶液稳定性高。
Description
技术领域
本发明属于焦炭钝化剂技术领域。具体涉及一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法。
背景技术
现代高炉采用高风温、大风量、富氧和高煤比等技术措施，使高炉强化冶炼的目标得到实现。不少的高炉的喷煤量达到180kg/t以上，焦比降低到300kg/t以下，焦炭负荷达到5.0甚至更高。焦炭在炉内滞留时间明显延长，焦炭在炉内的熔损显著增加，使高炉生产的进一步强化受到限制。为了满足高炉的进一步强化冶炼的要求，对焦炭的高温冶金性能提出了更高的要求。高炉强化冶炼，必须在高炉炉况顺行的前提下进行，此时焦炭在炉内作为料柱骨架的作用显得越来越重要，而与之相关的焦炭指标也越来越受到炼铁工作者的重视。其中焦炭在炉内的热强度和反应性是衡量焦炭冶金性能的重要指标。
不同的生产厂家、不同的焦炉、不同的配煤等因素，焦炭的质量有很大的差异。在焦炭固定碳和灰分基本相同的条件下，如何提高入炉焦炭在炉内的强度，降低焦炭的反应性成为炼铁工作者共同关心的问题。当然，从焦炭的生产入手，即提高炼焦的配煤要求，改善相应的焦炭生产工艺和设备，可以有效的改善焦炭本身的质量，提高焦炭在高炉内的热性能。然而，这样的技术措施都会大幅度的增加炼焦工序生产成本和增长投资周期，而影响整个企业的经济效益。
近年来，相关的技术工作者针对现有的焦炭质量状况，在焦炭表面喷洒钝化剂(或叫添加剂)，有效地改善了焦炭在高炉生产过程中的热性能，焦炭的热强度得到提高，其反应性受到遏制。在现有焦炭质量条件的前提下，在熄焦或在焦炭入库中喷洒改善焦炭质量的溶液。即在焦炭表面喷洒一定量的溶液，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，部分颗粒并填充焦炭气孔，从而阻止二氧化碳与焦炭的反应和向焦炭内部扩散，以达到降低焦炭反应性，并提高焦炭反应后强度的目的。
“焦炭改性工艺”(ZL 02113708.0)、“一种焦炭钝化剂及其使用方法”(ZL 00510017909.9)专利技术分别给出了一种使用钛白粉、硼砂和硼酸的混合物作溶质或使用硼酸、硼砂和高纯SiO2的混合物作溶质的溶液喷洒在焦炭表面，以达到相应的目的。但其缺陷不是采用钛白粉为原料成本高，就是因原料细磨到500目以下而加工困难且成本上升。使用过程中，因溶液中的溶质沉淀不可避免，使实际使用的溶液配方与设计的配方有较大差距，从而影响了钝化剂或添加剂的实际使用效果。
另外，在钝化剂的使用过程中，由于溶液喷洒的部位不合理，将钝化剂溶液喷洒到皮带机的金属上而造成了腐蚀，影响皮带机的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提高一种原料成本低廉、加工方便、使用效果好、性能稳定、能改善焦炭热性能的含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：先将1～30wt％的硼砂、1～20wt％的硅灰石与0.01～5wt％的镧系稀土氯化盐共磨，再将共磨料与60～90wt％的硼酸混合；然后将上述混合料按照固液质量比为1～8∶100倒入50～95℃的水中，最后外加上述混合料的0.01～2wt％的羧甲基纤维素为悬浮剂进行搅拌，搅拌至完全溶解。
所述的硼砂、硅灰石和镧系稀土氯化盐共磨后的粒径为325目以下。
本发明所制备的焦炭钝化剂的使用方法是：按焦炭钝化剂溶液与焦炭的质量比为2～10∶100将焦炭钝化剂溶液喷洒在焦炭表面；焦炭钝化剂溶液喷洒的喷洒装置位于焦炭皮带机头下部，喷洒装置包括压力为0.2～0.8MPa的增压泵和专用喷嘴，专用喷嘴按距离300～500mm分两层布置，焦炭下降的过程中将焦炭钝化剂溶液两次交叉均匀喷洒在焦炭表面。
由于采用上述技术方案，本发明使用的原料成本低，故所制备的焦炭钝化剂成本低；所使用的稀土元素能有效地提高焦炭钝化剂溶液的活性，增强溶液在焦炭表面的覆盖能力和均匀性；使用悬浮剂避免了溶液在使用中溶质的沉淀，提高了焦炭钝化剂溶液使用的稳定性。另外，本发明在焦炭钝化剂的使用方法中，将喷头的位置设计在皮带机的下方，使焦炭钝化剂溶液交叉均匀的喷洒在焦炭表面，能明显地提高焦炭钝化剂溶液在焦碳表面的覆盖率，同时可有效地避免焦炭钝化剂溶液喷洒到皮带机金属上造成腐蚀的缺陷。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法：先将10wt％的硼砂、19.5wt％的硅灰石与0.5wt％的氯化铈混合后共磨，共磨后的粒径为325目以下，再将共磨料与70wt％的硼酸混合；然后将上述混合料按固液质量比为3∶100倒入50～80℃的水中，搅拌5分钟；最后外加上述混合料的0.03wt％的羧甲基纤维素为悬浮剂搅拌5分钟，搅拌至完全溶解，制得含稀土元素的焦炭钝化剂溶液。
该焦炭钝化剂溶液的使用方法是：按焦炭钝化剂溶液与焦炭以2∶100的质量比将焦炭钝化剂溶液喷洒在焦炭表面，焦炭钝化剂溶液的喷洒装置位于焦炭皮带机头下部，喷洒装置包括压力为0.2～0.5MPa的增压泵和专用喷嘴，专用喷嘴按距离300～400mm分两层布置，在焦炭下降的过程中将焦炭钝化剂溶液两次交叉均匀喷洒在焦炭表面。
实施例2
一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法：先将8wt％的硼砂、16wt％的硅灰石与1wt％的氯化铈混合后共磨，共磨后的粒径为325目以下，再将共磨料与75wt％的硼酸混合；然后将上述混合料按固液质量比为3∶100倒入60～90℃的水中，搅拌5分钟；最后外加上述混合料的0.05wt％的羧甲基纤维素为悬浮剂搅拌5分钟，搅拌至完全溶解，制得含稀土元素的焦炭钝化剂溶液。
该钝化焦炭剂溶液的使用方法是：按焦炭钝化剂溶液与焦炭以2∶100的质量比将焦炭钝化剂溶液喷洒在焦炭表面，焦炭钝化剂溶液的喷洒装置位于焦炭皮带机头下部，喷洒装置包括压力为0.3～0.6MPa的增压泵和专用喷嘴，专用喷嘴按距离300～400mm分两层布置，在焦炭下降的过程中将焦炭钝化剂溶液两次交叉均匀喷洒在焦炭表面。
实施例3
一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法：先将20wt％的硼砂、19.5wt％的硅灰石与0.5wt％的氯化镧混合后共磨，共磨后的粒径为325目以下，再将共磨料与60wt％的硼酸混合；然后将上述混合料按固液质量比为3∶100倒入65～95℃的水中，搅拌5分钟；最后外加上述混合料的0.08wt％的羧甲基纤维素为悬浮剂搅拌5分钟，搅拌至完全溶解，制得含稀土元素的焦炭钝化剂溶液。
该焦炭钝化剂溶液的使用方法是：按焦炭钝化剂溶液与焦炭以2∶100的质量比将焦炭钝化剂溶液喷洒在焦炭表面，焦炭钝化剂溶液的喷洒装置位于焦炭皮带机头下部，喷洒装置包括压力为0.4～0.7MPa的增压泵和专用喷嘴，专用喷嘴按距离400～500mm分两层布置，在焦炭下降的过程中将焦炭钝化剂溶液两次交叉均匀喷洒在焦炭表面。
实施例4
一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法：先8wt％的硼砂、10.5wt％的硅灰石与1.5wt％的混合氯化稀土混合后共磨，共磨后的粒径为325目以下，再将共磨料与将80wt％的硼酸混合；然后将上述混合料按固液质量比为2.5∶100倒入50～70℃的水中，搅拌5分钟；最后外加上述混合料的0.05wt％的羧甲基纤维素为悬浮剂搅拌5分钟，搅拌至完全溶解，制得含稀土元素的焦炭钝化剂溶液。
该焦炭钝化剂溶液的使用方法是：按焦炭钝化剂溶液与焦炭以3∶100的质量比将焦炭钝化剂溶液喷洒在焦炭表面，焦炭钝化剂溶液的喷洒装置位于焦炭皮带机头下部，喷洒装置包括压力为0.5～0.8MPa的增压泵和专用喷嘴，专用喷嘴按距离300～500mm分两层布置，在焦炭下降的过程中将焦炭钝化剂溶液两次交叉均匀喷洒在焦炭表面。
实施例5
一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法：先将5wt％的硼砂、4wt％的硅灰石与1wt％的混合氯化稀土混合后共磨，共磨后的粒径为325目以下，再将共磨料与90wt％的硼酸混合；再将上述混合料按固液质量比为2.5∶100倒入50～90℃的水中，搅拌5分钟；最后外加上述混合料的0.04wt％的羧甲基纤维素为悬浮剂搅拌5分钟，搅拌至完全溶解，制得含稀土元素的焦炭钝化剂溶液。
该焦炭钝化剂溶液的使用方法是：按焦炭钝化剂溶液与焦炭以3∶100的质量比将焦炭钝化剂溶液喷洒在焦炭表面，焦炭钝化剂溶液的喷洒装置位于焦炭皮带机头下部，喷洒装置包括压力为0.6～0.8MPa的增压泵和专用喷嘴，专用喷嘴按距离400～500mm分两层布置，在焦炭下降的过程中将焦炭钝化剂溶液两次交叉均匀喷洒在焦炭表面。
实施例6
一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法：先将9.5wt％的硼砂、4wt％的硅灰石与1.5wt％的氯化镧混合后共磨，共磨后的粒径为325目以下，再将共磨料与85wt％的硼酸混合；然后将上述混合料按固液质量比为2.5∶100倒入60～90℃的水中，搅拌5分钟；最后外加上述混合料的2wt％的羧甲基纤维素为悬浮剂搅拌5分钟，搅拌至完全溶解，制得含稀土元素的焦炭钝化剂溶液。
该焦炭钝化剂溶液的使用方法是：按焦炭钝化剂溶液与焦炭以3∶100的质量比将焦炭钝化剂溶液喷洒在焦炭表面，焦炭钝化剂溶液的喷洒装置位于焦炭皮带机头下部，喷洒装置包括压力为0.7～0.8MPa的增压泵和专用喷嘴，专用喷嘴按距离300～400mm分两层布置，在焦炭下降的过程中将焦炭钝化剂溶液两次交叉均匀喷洒在焦炭表面。
本具体实施方式中的实施例1～6，根据“GB/T4000-1996-焦炭反应性及反应后强度试验方法”的标准测量焦炭的热反应性和反应后的强度。其对比测试结果如表1所示。
本具体实施方式加工方便、成本低、活性好，能使焦炭表面的覆盖能力和均匀性增强，并避免了在使用中溶质的沉淀，溶液稳定性高。
表1 对比测试的结果
| 钝化剂组成％ | 基准 (空白) | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | 实例6 |
| 反应性CRI％ | 27.65 | 21.42 | 21.80 | 24.13 | 19.57 | 21.11 | 21.49 |
| 热反应后强度 CSR％ | 64.23 | 69.88 | 70.82 | 67.71 | 75.62 | 72.14 | 71.35 |
Claims (4)
1.一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂，其特征在于先将1～30wt％的硼砂、1～20wt％的硅灰石与0.01～5wt％的镧系稀土氯化盐共磨，再将共磨料与60～90wt％的硼酸混合；然后将上述混合料按照固液质量比为1～8∶100倒入50～95℃的水中，最后外加上述混合料的0.01～2wt％的羧甲基纤维素为悬浮剂进行搅拌，搅拌至完全溶解。
2.根据权利要求1所述的含镧系稀土元素的焦炭钝化剂，其特征在于所述的硼砂、硅灰石和镧系稀土氯化盐共磨后的粒径为325目以下。
3.如权利要求1或2所述的含镧系稀土元素的焦炭钝化剂的使用方法，其特征在于按含镧系稀土元素的焦炭钝化剂溶液与焦炭的质量比为2～10∶100将含镧系稀土元素的焦炭钝化剂溶液喷洒在焦炭表面。
4.根据权利要求3所述的含镧系稀土元素的焦炭钝化剂的使用方法，其特征在于所述的含镧系稀土元素的焦炭钝化剂溶液喷洒的喷洒装置位于焦炭皮带机头下部，喷洒装置包括压力为0.2～0.8MPa的增压泵和专用喷嘴，专用喷嘴按距离300～500mm分两层布置，焦炭下降的过程中将含镧系稀土元素的焦炭钝化剂溶液两次交叉均匀喷洒在焦炭表面。
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