CN105219897A - 一种高炉护炉用半焦及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高炉护炉用半焦及其使用方法原料成分按重量百分比含量为：钒钛物料2.0％～30.0％，高铝质、碳化硅及氮化硅物料2.0％～10.0％，煤粉60.0％～96.0％。将半焦单独存放入原煤仓内，经给煤机投放到输送煤粉的主皮带上与其它煤粉混合，半焦与其它煤粉的配比为：半焦5.0％～30.0％，其它煤粉配比为70.0％～95.0％，进入中速磨制粉，制得的喷吹用混合煤粉，其混合煤粉粒度小于0.071mm占全部煤粉60％以上，本发明进行护炉，以半焦作为载体，通过与喷吹煤粉相混合的方式，将高铝质等材料带入炉身下部、炉腰和炉腹等关键部位，最大限度地发挥护炉物料对炉体的保护作用，并在起护炉作用的同时，还能够有效的降低炼铁生产成本。
Description
技术领域
本发明属于钢铁工业中焦化及炼铁技术领域，特别涉及一种利用劣质煤粉、含有钒钛成分和含有高铝质、氮化硅、碳化硅成分的物料生产高炉护炉用半焦的方法。
背景技术
今天，高炉呈现出大型化及冶炼强度加大的两个趋势，但也随之而来暴露出来炉体维护的问题，如何延长一代炉役，特别是炉缸等部位的使用寿命就成为冶金工作者研究的主要方向之一。目前，国内外为了延长高炉的使用寿命，采用了当下诸多国内外较为流行的先进装备与工艺，如砖壁合一薄内衬结构结合闭路软水循环***，炉缸和炉底使用碳砖结合国产微孔陶瓷的复合砌筑技术，新增水温差及热流强度监控与炉顶红外测温***用于日常生产及炉体判断技术等，都取得了一定的效果。另外，就是采取外加物料进行护炉，比较有效的手段之一就是钒钛矿的护炉，或者采用含有部分碳化硅、氮化硅成分的物料，进入炉身下部以下区域，附着在炉墙上，用以保护炉身下部等区域。但这也随之也给企业带来另外一个难题，就是如何合理的将含有钒钛及高铝质、碳化硅、氮化硅等成分的物质投放到高炉内，使之达到护炉的目的。国内外，针对于含有钒钛成分的物料入炉开展了一定程度的研究，较为成熟的方法有：将含有钒钛成分的烧结矿、球团矿或焦炭与其它入炉原料混合，一起加入到高炉中去，或是采用含有钒钛成分的炮泥、钒钛精矿粉随着煤粉喷入高炉内等手段，利用其中的钒钛物质，达到护炉的目的；而对于高铝质、碳化硅、氮化硅等成分物料进入炉身下部炉墙区域，目前多采用停炉降料线的方式，进行炉衬喷补。这些措施一定程度上取得了护炉的效果，但也都存在着一些问题，要么影响高炉的稳定顺行生产，或是仅能起到局部护炉作用，再或是需要高炉停炉修补，总之，都有其一定的局限性。高炉喷吹物质主要由煤粉构成，有时也辅助一些精矿粉、助燃剂和熔剂等其它类物质，高炉对喷吹燃料有着严格的要求，近些年随着产能需求的扩大，喷吹煤粉价格呈现出上扬的趋势，实现低成本喷吹就成为业界最关心的问题。半焦是泥煤、褐煤和高挥发分的低变质烟煤等廉价煤粉经中低温干馏得到的固体产物，属于一种半焦炭，理化性能与部分喷吹用无烟煤粉较为接近，价格也远低于无烟煤粉，可以用来替代部分无烟煤用于高炉喷吹。若能够将二者相结合，在利用半焦中的钒钛、碳化硅、氮化硅等有效成分去护炉的基础上，还可以满足企业降低成本的需要。
在已有应用的护炉方法有：含有钒钛成分的烧结及球团矿，利用球团矿和烧结矿作为载体，将含有钒钛成分的物料投放到高炉中去，(见中国专利“一种护炉氧化球团矿及其生产工艺”专利申请号CN1557976，“一种应用低钛球团进行高炉护炉补炉的方法”专利申请号CN1621535等)，此类方法一定程度起到保护炉缸、炉底作用，较多的用于实际高炉生产，虽取得较好效果，但也存在其固有的缺陷，就是作为一种入炉原料，较普通球团矿及烧结矿黏度大，影响炉料的顺行，高炉产量上受到一定限制。高炉喷吹煤粉中配入一定比例的钒钛精矿粉，利用煤粉作为载体，将含有钒钛成分的精矿粉投放到高炉中去，(见中国专利“高炉喷煤配加钒钛矿粉喷吹护炉的方法”专利申请号CN102115798A，“一种高炉护炉剂的生成与添加方法”专利申请号CN102912066A等)，此举也能够起到护炉作用，但由于其通过煤枪，从风口喷入，考虑到煤粉喷入高炉内的燃烧性能的好坏，其配入量将受到一定的限制，护炉效果稍差。护炉用焦炭，利用焦炭作为载体，将含钒钛成分的物料投放到高炉中去，(见中国专利“一种护炉用焦炭及其生产方法”，专利申请号CN101787294A，“一种护炉用焦炭及其制备方法”专利申请号CN101613616等)，此类方法也起到保护炉缸、炉底作用，但这类发明要么是以牺牲焦炭的重量来获得护炉效果，或是为了维持焦炭重量，配入的钒钛物重量偏少，同样护炉效果较差。此外，还有一些其它的护炉方法，如碳氮化钛高炉护炉剂，(见中国专利“一种碳氮化钛高炉护炉剂及其制备方法”专利申请号CN101798234)，采用炮泥护炉的方法(见中国专利“一种低成本环保护炉炮泥”专利申请号CN102503493A)，采用从风口单独喷入，(见中国专利“炼铁高炉护炉方法”专利申请号CN102433405A)，而使用这些方法护炉，要么是影响高炉的稳定顺行生产，再就是仅能起到局部护炉作用，或者是护炉成本偏高。
在现有技术下，半焦生产及使用方法有：利用高挥发分等煤粉，在不同工艺制度下，得到成品半焦炭，(见中国专利“一种用低质褐煤生产优质半焦的方法”专利申请号CN1869158等)，这类方法都是作为一种普通的半焦炭的生产工艺，仅仅是可以作为普通燃料使用。利用半焦作为喷吹煤粉进行高炉喷吹技术，(见中国专利“一种高炉喷吹用混合燃料”专利申请号CN102408931A，“高炉喷吹材料”专利申请号CN102827624A等)，专利中仅提及了半焦炭用于高炉的喷吹，没有提及含钛及其它成分物料的配入，没有护炉的效果。
发明内容
本发明目的在于依据高炉炉身下部、炉缸等部位保护和降低喷吹煤粉成本的需要，提供一种高炉护炉用半焦及其使用方法，以劣质煤粉与含有钒钛、高铝质、碳化硅、氮化硅成分的物料相结合生产半焦，即可以发挥钒钛物料对炉缸、炉底的保护效果，又可以利用半焦中的高铝质、碳化硅和氮化硅等成分对炉身下部等部位进行保护，采用本方法，可以达到高炉不同部位的护炉效果，又可以有效降低炼铁生产成本。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的：
本发明所述一种高炉护炉用半焦，原料成分按重量百分比含量为：钒钛物料2.0％～30.0％，高铝质、碳化硅及氮化硅物料2.0％～10.0％，煤粉60.0％～96.0％。
所述之钒钛物料为含TFe30.0％～70.0％钒钛精矿粉的一种或多种，粒度小于0.071mm以上占全部精矿粉重量百分比40.0％以上。
所述之高铝质、碳化硅、氮化硅成分物料，高铝质物料中Al2O3成分为含量50.0％～90.0％，碳化硅和氮化硅物料中SiN、SiC成分为含量10.0％～95.0％，粒度小于0.071mm以上占全部高铝质、碳化硅、氮化硅成分物料重量百分比60.0％以上。
所述之煤粉为泥煤、褐煤、烟煤等煤粉的一种或多种，粒度<10mm占全部煤粉重量百分比60.0％以上；
所述之煤粉挥发分重量百分比含量大于28.0％，灰分大于7.0％，固定碳含量小于68.0％，硫含量小于2.5％。
本发明一种高炉护炉用半焦的制造方法，将含有钒钛成分及高铝质、碳化硅、氮化硅成分的物料和煤粉按一定比例进行配比，将二者放入强力混合机内，混合时间为10～60min，将混和料放入干馏炉内焦化，当炉内中心加热温度范围为710～900℃后，保持恒定温度1～5小时，最终得到含有高炉护炉用成分的半焦。
本发明一种高炉护炉用半焦的使用方法：
一种高炉护炉用半焦的使用方法，其方法为：将半焦单独存放入原煤仓内，经给煤机投放到输送煤粉的主皮带上与其它煤粉混合，半焦与其它煤粉的配比为：半焦5.0％～30.0％，其它煤粉配比为70.0％～95.0％，进入中速磨制粉，制得的喷吹用混合煤粉，其混合煤粉粒度小于0.071mm占全部煤粉60％以上，后经过喷吹罐组和煤枪，通过风口喷入到高炉中去。
依据本发明进行护炉，以半焦作为载体，通过与喷吹煤粉相混合的方式喷入，在起护炉作用的同时，又能够有效的降低炼铁生产成本。应用本发明进行护炉，以半焦作为载体，通过与喷吹煤粉相混合的方式喷入，将高铝质等材料带入炉身下部、炉腰和炉腹等关键部位，又可以将钒钛物料带入炉底和炉缸，最大限度地发挥护炉物料对炉体的保护作用，并在起护炉作用的同时，还能够有效的降低炼铁生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细说明：
1实施例1
1.1半焦的原料组成及重量配比
表1半焦的原料组成wt％
将按钒钛精矿粉为2.0％，煤粉为96.0％，高铝质、碳化硅、氮化硅物料为2.0％的比例进行配比，具体配加比例见表1，将三者放入强力混合机内混合10min，将混合均匀的物料投放到干馏炉内，开始加热，当加热温度到达730℃后，恒定保持此温度5小时，最终获得高炉护炉用半焦。
1.2半焦性能
表2半焦性能
1.3半焦的使用方法
表3半焦(与其它煤粉配比)方案wt％
半焦单独存放入原煤仓内，经给煤机投放到输送煤粉的主皮带上，与其它煤粉按半焦20.0％，煤粉A25.0％，煤粉B20.0％，煤粉C30.0％，CDQ粉5.0％配比后，进入中速磨制粉，制得一定粒度下的喷吹用混合煤粉，后经过喷吹罐组和煤枪，通过风口喷入到高炉中去。1.4高炉实施效果(以某钢铁厂2580m3高炉为例说明)
表4喷入半焦后高炉操作指标变化
采用此方法进行护炉，冷却壁的水温差呈现出较为明显的下降趋势，与此相对应的冷却壁热流强度也相应下降，从表4中可以看出，采用喷吹煤粉配入半焦后，取得一定的效果，同时对产量影响不大。
2实施例2
2.1半焦的原料组成及重量配比
表5半焦的原料组成wt％
将按钒钛精矿粉为10.0％，煤粉为84.0％，高铝质、碳化硅、氮化硅物料为6.0％的比例进行配比，具体配加比例见表5，将三者放入强力混合机内混合20min，将混合均匀的物料投放到干馏炉内，开始加热，当加热温度到达760℃后，恒定保持此温度4小时，最终获得高炉护炉用半焦。
2.2半焦性能
表6半焦性能
2.3半焦的使用方法
表7半焦(与其它煤粉配比)方案wt％
半焦单独存放入原煤仓内，经给煤机投放到输送煤粉的主皮带上，与其它煤粉按半焦5.0％，煤粉A30.0％，煤粉B20.0％，煤粉C40.0％，CDQ粉5.0％配比后，进入中速磨制粉，制得一定粒度下的喷吹用混合煤粉，后经过喷吹罐组和煤枪，通过风口喷入到高炉中去。2.4高炉实施效果(以某钢铁厂2580m3高炉为例说明，)
表8喷入半焦后高炉操作指标变化
采用此方法进行护炉，冷却壁的水温差呈现出较为明显的下降趋势，与此相对应的冷却壁热流强度也相应下降，从表8中可以看出，采用喷吹煤粉配入半焦后，取得一定的效果，同时对产量影响不大。
3实施例3
3.1半焦的原料组成及重量配比
表9半焦的原料组成wt％
将按钒钛精矿粉为15.0％，煤粉为80.0％，高铝质、碳化硅、氮化硅物料为5.0％的比例进行配比，具体配加比例见表9，将三者放入强力混合机内混合30min，将混合均匀的物料投放到干馏炉内，开始加热，当加热温度到达790℃后，恒定保持此温度3小时，最终获得高炉护炉用半焦。
3.2半焦性能
表10半焦性能
3.3半焦的使用方法
表11半焦(与其它煤粉配比)方案wt％
半焦单独存放入原煤仓内，经给煤机投放到输送煤粉的主皮带上，与其它煤粉按半焦10.0％，煤粉A20.0％，煤粉B20.0％，煤粉C40.0％，CDQ粉10.0％配比后，进入中速磨制粉，制得一定粒度下的喷吹用混合煤粉，后经过喷吹罐组和煤枪，通过风口喷入到高炉中去。
3.4高炉实施效果(以某钢铁厂3200m3高炉为例说明)
表12喷入半焦后高炉操作指标变化
采用此方法进行护炉，冷却壁的水温差呈现出较为明显的下降趋势，与此相对应的冷却壁热流强度也相应下降，从表12中可以看出，采用喷吹煤粉配入半焦后，取得一定的效果，同时对产量影响不大。
4实施例4
4.1半焦的原料组成及重量配比
表13半焦的原料组成wt％
将按钒钛精矿粉为20.0％，煤粉为72.0％，高铝质、碳化硅、氮化硅物料为8.0％的比例进行配比，具体配加比例见表13，将三者放入强力混合机内混合40min，将混合均匀的物料投放到干馏炉内，开始加热，当加热温度到达830℃后，恒定保持此温度2.5小时，最终获得高炉护炉用半焦。
4.2半焦性能
表14半焦性能
4.3半焦的使用方法
表15半焦(与其它煤粉配比)方案wt％
半焦单独存放入原煤仓内，经给煤机投放到输送煤粉的主皮带上，与其它煤粉按半焦15.0％，煤粉A20.0％，煤粉B20.0％，煤粉C40.0％，CDQ粉5.0％配比后，进入中速磨制粉，制得一定粒度下的喷吹用混合煤粉，后经过喷吹罐组和煤枪，通过风口喷入到高炉中去。4.4高炉实施效果(以某钢铁厂3200m3高炉为例说明)
表16喷入半焦后高炉操作指标变化
采用此方法进行护炉，冷却壁的水温差呈现出较为明显的下降趋势，与此相对应的冷却壁热流强度也相应下降，从表16中可以看出，采用喷吹煤粉配入半焦后，取得一定的效果，同时对产量影响不大。
5实施例5
5.1半焦的原料组成及重量配比
表17半焦的原料组成wt％
将按钒钛精矿粉为25.0％，煤粉为73.0％，高铝质、碳化硅、氮化硅物料为2.0％的比例进行配比，具体配加比例见表17，将三者放入强力混合机内混合50min，将混合均匀的物料投放到干馏炉内，开始加热，当加热温度到达850℃后，恒定保持此温度2.0小时，最终获得高炉护炉用半焦。
5.2半焦性能
表18半焦性能
5.3半焦的使用方法
表19半焦(与其它煤粉配比)方案wt％
半焦单独存放入原煤仓内，经给煤机投放到输送煤粉的主皮带上，与其它煤粉按半焦25.0％，煤粉A10.0％，煤粉B20.0％，煤粉C45.0％，CDQ粉0.0％配比后，进入中速磨制粉，制得一定粒度下的喷吹用混合煤粉，后经过喷吹罐组和煤枪，通过风口喷入到高炉中去。5.4高炉实施效果(以某钢铁厂4038m3高炉为例说明)
表20喷入半焦后高炉操作指标变化
采用此方法进行护炉，冷却壁的水温差呈现出较为明显的下降趋势，与此相对应的冷却壁热流强度也相应下降，从表20中可以看出，采用喷吹煤粉配入半焦后，取得一定的效果，同时对产量影响不大。
6实施例6
6.1半焦的原料组成及重量配比
表21半焦的原料组成wt％
将按钒钛精矿粉为30.0％，煤粉为60.0％，高铝质、碳化硅、氮化硅物料为10.0％的比例进行配比，具体配加比例见表21，将三者放入强力混合机内混合60min，将混合均匀的物料投放到干馏炉内，开始加热，当加热温度到达880℃后，恒定保持此温度1.5小时，最终获得高炉护炉用半焦。
6.2半焦性能
表22半焦性能
6.3半焦的使用方法
表23半焦(与其它煤粉配比)方案wt％
半焦单独存放入原煤仓内，经给煤机投放到输送煤粉的主皮带上，与其它煤粉按半焦30.0％，煤粉A20.0％，煤粉B10.0％，煤粉C35.0％，CDQ粉5.0％配比后，进入中速磨制粉，制得一定粒度下的喷吹用混合煤粉，后经过喷吹罐组和煤枪，通过风口喷入到高炉中去。6.4高炉实施效果(以某钢铁厂4038m3高炉为例说明)
表24喷入半焦后高炉操作指标变化
采用此方法进行护炉，冷却壁的水温差呈现出较为明显的下降趋势，与此相对应的冷却壁热流强度也相应下降，从表24中可以看出，采用喷吹煤粉配入半焦后，取得一定的效果，同时对产量影响不大。
Claims (6)
1.一种高炉护炉用半焦，其特征在于，原料成分按重量百分比含量为：钒钛物料2.0％～30.0％，高铝质、碳化硅及氮化硅物料2.0％～10.0％，煤粉60.0％～96.0％。
2.根据权利要求1所述的一种高炉护炉用半焦，其特征在于，所述之钒钛物料为重量百分比含TFe30.0％～70.0％钒钛精矿粉的一种或多种，粒度小于0.071mm以上占全部精矿粉重量百分比40.0％以上。
3.根据权利要求1所述的一种高炉护炉用半焦，其特征在于，所述之高铝质、碳化硅、氮化硅成分物料，高铝质物料中Al2O3成分为重量百分比含量50.0％～90.0％，碳化硅和氮化硅物料中SiN、SiC成分为重量百分比含量10.0％～95.0％，粒度小于0.071mm以上占全部高铝质、碳化硅、氮化硅成分物料重量百分比60.0％以上。
4.根据权利要求1所述的一种高炉护炉用半焦，其特征在于，煤粉为泥煤、褐煤、烟煤等煤粉的一种或多种，粒度<10mm占全部煤粉重量百分比60.0％以上，煤粉挥发分重量百分比含量大于28.0％，灰分重量百分比大于7.0％，固定碳重量百分比含量小于68.0％，硫重量百分比含量小于2.5％。
5.一种权利要求1所述一种高炉护炉用半焦的制造方法，其特征在于，将含有钒钛成分及高铝质、碳化硅、氮化硅成分的物料和煤粉按比例进行配比，放入强力混合机内，混合时间为10～60min，将混和料放入干馏炉内焦化，当炉内中心加热达到710℃以上，最高900℃后，保持恒定温度1～5小时，最终得到含有高炉护炉用成分的半焦。
6.一种采用权利要求1所述的一种高炉护炉用半焦的使用方法，其特征在于，将半焦单独存放入原煤仓内，经给煤机投放到输送煤粉的主皮带上与其它煤粉混合，半焦与其它煤粉的重量百分比配比为：半焦5.0％～30.0％，其它煤粉配比为70.0％～95.0％，进入中速磨制粉，制得的喷吹用混合煤粉，其混合煤粉粒度小于0.071mm占全部煤粉重量百分比60％以上，后经过喷吹罐组和煤枪，通过风口喷入到高炉中去。
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