CN101531939B

CN101531939B - 焦炭劣化抑制剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101531939B
Application number: CN2008101406322A
Authority: CN
Inventors: 王留成; 郑士朋; 宋成盈; 赵建宏; 王建设; 刘广
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2028-07-16
Also published as: CN101531939A

Abstract

本发明旨在通过添加劣化抑制剂改善炼铁焦炭热性质。该抑制剂组成为：硼酸5％～50％，季鏻盐阳离子表面活性剂10％～80％，硅铝粉5％～50％，磷酸10％～80％。制备方法为将磷酸加热至沸腾，加入硅铝粉搅拌一定时间后降至室温，滤掉固体杂质，加入季鏻盐阳离子表面活性剂和硼酸，搅拌至完全溶解，得到产品。将其用10～50℃蒸馏水调成浓度为0.1％～30％的溶液，用该溶液浸泡焦炭或均匀喷洒在焦炭表面，用量为焦炭质量的0.05％～5％。本发明的焦炭劣化抑制剂价格低廉，成本为其它硼化物系列产品的2/3以下，同时添加同量的添加剂，该抑制剂对焦炭热性能的改善优于硼化物系列的产品，不但可用于普通焦炭，还可用于捣固焦炭，是具有节能、减耗、增产等效果的高炉炼铁理想产品。

Description

焦炭劣化抑制剂及其制备方法

技术领域

本发明属于炼铁技术领域，涉及一种焦炭劣化抑制剂，同时还涉及该抑制剂的制备方法。

背景技术

在钢铁工业中，90％以上的焦炭用于高炉冶炼，焦炭在高炉冶炼过程中不仅起着提供热源、还原剂和渗碳剂的作用，还对高炉料柱起着支撑作用。在高炉冶炼不断强化，焦比大幅度降低的情况下，焦炭作为支撑骨架作用越来越重要，为保证料柱的透气性，不仅要求焦炭有高的冷强度，更要求有高的热强度、抗溶蚀等良好的热态性能，因此，焦炭的热性能指标是焦炭供应的一个重要条件。

焦炭的热性能指标主要表现在反应性和反应后强度两个方面，焦炭的反应性是指焦炭在高温下同CO₂反应生成CO的能力，焦炭反应性高会降低焦炭强度，因为气化反应的发展会使焦炭内部气孔壁减薄，加速焦炭破损，产生大量粉末，显著减弱了焦炭的骨架和支撑作用，会引起高炉煤气化学能利用的降低，导致焦比升高。焦炭反应后强度是指反应后的焦炭在机械力和热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力，能充分、准确地反映焦炭在高炉内溶损反应的能力，更能反映出焦炭作为料柱骨架承担负荷大小的能力，反应后强度高的焦炭，其抗碎强度(M₄₀)和抗磨强度(M₁₀)也好，焦炭不容易磨损和破碎。因而降低焦炭反应性，提高反应后强度，对整个钢铁行业有较高的实用价值和经济价值。

我国目前优质炼焦煤资源短缺，大部分是气煤，但气煤在炼焦煤中的比例较大时则炼出焦炭的热性能指标较低，不能满足现代冶炼的需要，因此许多提高焦炭热性能的技术应运而生。

目前，公知的提高焦炭热性能的方法有利用不同的煤质进行配煤、气相热解沉积/气相热解渗透热解炭、在配煤中或焦炭表面上加入钝化剂。利用配煤提高焦炭的热性质对煤质的要求较高，需要优质炼焦煤，这就受制于优质炼焦煤短缺的的困境。中国专利03129507.X采用化学气相沉积/化学气相渗透技术，在焦炭表面以及焦炭气孔内气相热解沉积/气相热解渗透热解炭，操作条件复杂，技术还不成熟。中国专利02113708.0提出用钛白粉、氧化硼和硼酸的混合物或单独用硼酸配成溶液，作为熄焦水熄焦，或在进入焦仓前的运输带上喷洒1-5分钟，改善焦炭热性质；中国专利200510017909.9提出另一种焦炭钝化剂，用硼酸、硼砂和细度在500目以下、纯度在98％以上二氧化硅，配制成溶液喷洒在焦炭表面，提高焦炭热性质，这两个专利都是以硼酸为主，导致钝化剂成本较高，且其它成分的成本也较高，原料供应难以保证大规模的工业利用，未能达到以优势资源弥补短缺资源的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低且能显著改善焦炭热性能的焦炭劣化抑制剂。

本发明的另一目的在于提供一种该焦炭劣化抑制剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：焦炭劣化抑制剂，由以下重量百分比的原料制成：硼酸5％～50％、阳离子表面活性剂10％～80％、硅铝粉5％～50％和盐酸10％～80％。

所述阳离子表面活性剂为季鏻盐阳离子表面活性剂。

所述盐酸的重量百分比浓度至少为30％。

所述硅铝粉的细度为100～500目。

焦炭劣化抑制剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例取各原料，将盐酸加热至沸腾；(2)向盐酸中加入硅铝粉并搅拌，沸腾搅拌20～60分钟后降至室温，过滤；(3)向滤液中加入阳离子表面活性剂和硼酸，溶解即得。

所述阳离子表面活性剂为季鏻盐阳离子表面活性剂。

所述盐酸的重量百分比浓度至少为30％。

所述硅铝粉的细度为100～500目。

本发明焦炭劣化抑制剂的使用方法为：用10～30℃的蒸馏水将焦炭劣化抑制剂调成0.1～30％的溶液，将焦炭浸泡于溶液中，或将溶液喷涂于焦炭上后便可使用，焦炭劣化抑制剂的使用重量为焦炭重量的0.05～0.5％。

本发明具有以下优点：1、由于焦炭本身为多孔性物质，其中存在大量中孔和微孔，本发明的劣化抑制剂使用后，由于抑制剂中添加有阳离子表面活性剂，利于有效成分向焦炭的微孔和中孔扩散，随着水分的失去，使焦炭的孔隙变小、变少，并且孔隙形状不规则且呈封闭状，劣化抑制剂以粒状和片状存在于焦炭的孔隙中，堵塞焦炭的气孔，形成雪花状、网络状的碳化物，既对反应气体形成了屏蔽又加强了自身强度，从而抑制焦炭溶损反应，显著改善焦炭热性能，可使焦炭反应性(CRI)降低6％以上，反应后强度(CSR)提高8％以上，可显著降低高炉冶炼的焦比，每吨铁可节省焦炭20Kg以上，同时可使高炉产量提高3％以上，达到节能减排的目的，符合国家的可持续发展战略，具有较高的经济效益和社会效益。2、本发明焦炭劣化抑制剂的制备方法简单，所使用的原料价格低廉，该抑制剂的成本为其它硼化物系列产品成本的2/3以下，能够大大提高企业的经济效益。

具体实施方式

实施例1：本发明所述的焦炭劣化抑制剂，由以下原料制成：硼酸5％、季鏻盐阳离子表面活性剂80％、硅铝粉5％和盐酸10％，其中硅铝粉的细度为100目，盐酸的重量百分比浓度为30％。

其制备方法为：(1)按上述比例取各原料，将重量百分比浓度为30％的盐酸加热至沸腾；(2)向盐酸中加入细度为100目的硅铝粉并搅拌，沸腾搅拌20～60分钟后降至室温，过滤；(3)向滤液中加入季鏻盐阳离子表面活性剂和硼酸，溶解即得焦炭劣化抑制剂。

使用方法：用10℃的蒸馏水将焦炭劣化抑制剂调成0.1％的溶液，将溶液喷涂于焦炭上，焦炭劣化抑制剂的使用重量为焦炭重量的0.05％。

实施例2：本发明所述的焦炭劣化抑制剂，由以下原料制成：硼酸11％、季鏻盐阳离子表面活性剂63％、硅铝粉12％和盐酸14％，其中硅铝粉的细度为300目，盐酸的重量百分比浓度为30％。

其制备方法为：(1)按上述比例取各原料，将重量百分比浓度为30％的盐酸加热至沸腾；(2)向盐酸中加入细度为300目的硅铝粉并搅拌，沸腾搅拌20～60分钟后降至室温，过滤；(3)向滤液中加入季鏻盐阳离子表面活性剂和硼酸，溶解即得焦炭劣化抑制剂。

使用方法：用30℃的蒸馏水将焦炭劣化抑制剂调成10％的溶液，将溶液喷涂于焦炭上，焦炭劣化抑制剂的使用重量为焦炭重量的0.2％。

实施例3：本发明所述的焦炭劣化抑制剂，由以下原料制成：硼酸50％、季鏻盐阳离子表面活性剂17％、硅铝粉18％和盐酸15％，其中硅铝粉的细度为350目，盐酸的重量百分比浓度为36％。

其制备方法为：(1)按上述比例取各原料，将重量百分比浓度为36％的盐酸加热至沸腾；(2)向盐酸中加入细度为350目的硅铝粉并搅拌，沸腾搅拌20～60分钟后降至室温，过滤；(3)向滤液中加入季鏻盐阳离子表面活性剂和硼酸，溶解即得焦炭劣化抑制剂。

使用方法：用50℃的蒸馏水将焦炭劣化抑制剂调成30％的溶液，将溶液喷涂于焦炭上，焦炭劣化抑制剂的使用重量为焦炭重量的1％。

实施例4：本发明所述的焦炭劣化抑制剂，由以下原料制成：硼酸13％、季鏻盐阳离子表面活性剂12％、硅铝粉10％和盐酸65％，其中硅铝粉的细度为120目，盐酸的重量百分比浓度为30％。

其制备方法为：(1)按上述比例取各原料，将重量百分比浓度为30％的盐酸加热至沸腾；(2)向盐酸中加入细度为120目的硅铝粉并搅拌，沸腾搅拌20～60分钟后降至室温，过滤；(3)向滤液中加入季鏻盐阳离子表面活性剂和硼酸，溶解即得焦炭劣化抑制剂。

使用方法：用10℃的蒸馏水将焦炭劣化抑制剂调成0.5％的溶液，将焦炭浸泡于溶液中，焦炭劣化抑制剂的使用重量为焦炭重量的0.05％。

实施例5：本发明所述的焦炭劣化抑制剂，由以下原料制成：硼酸17％、季鏻盐阳离子表面活性剂12％、硅铝粉50％和盐酸21％，其中硅铝粉的细度为500目，盐酸的重量百分比浓度为36％。

其制备方法为：(1)按上述比例取各原料，将重量百分比浓度为36％的盐酸加热至沸腾；(2)向盐酸中加入细度为500目的硅铝粉并搅拌，沸腾搅拌20～60分钟后降至室温，过滤；(3)向滤液中加入季鏻盐阳离子表面活性剂和硼酸，溶解即得焦炭劣化抑制剂。

使用方法：用30℃的蒸馏水将焦炭劣化抑制剂调成20％的溶液，将焦炭浸泡于溶液中，焦炭劣化抑制剂的使用重量为焦炭重量的0.2％。

实施例6：本发明所述的焦炭劣化抑制剂，由以下原料制成：硼酸11％、季鏻盐阳离子表面活性剂63％、硅铝粉12％和盐酸14％，其中硅铝粉的细度为200目，盐酸的重量百分比浓度为30％。

其制备方法为：(1)按上述比例取各原料，将重量百分比浓度为30％的盐酸加热至沸腾；(2)向盐酸中加入细度为200目的硅铝粉并搅拌，沸腾搅拌20～60分钟后降至室温，过滤；(3)向滤液中加入季鏻盐阳离子表面活性剂和硼酸，溶解即得焦炭劣化抑制剂。

使用方法：用50℃的蒸馏水将焦炭劣化抑制剂调成30％的溶液，将焦炭浸泡于溶液中，焦炭劣化抑制剂的使用重量为焦炭重量的1％。

按照国家标准GB/T4000-1996对使用实施例1至6的焦炭劣化抑制剂后的焦炭进行焦炭反应性(CRI)及反应后强度(CSR)测试，反应测试结果见表1和表2：

表1

表2

由表1和表2的实验数据明显看出，使用本发明的焦炭劣化抑制剂后焦炭的反应性降低，反应后强度提高，显著改善了焦炭的热性能。

Claims

1.焦炭劣化抑制剂，其特征在于：由以下重量百分比的原料制成：硼酸5％-50％、阳离子表面活性剂10％-80％、硅铝粉5％-50％和盐酸10％-80％；其中，所述的阳离子表面活性剂为季鏻盐阳离子表面活性剂，所述的焦炭劣化抑制剂包括以下步骤的方法制备而成：(1)按比例取各原料，将盐酸加热至沸腾；(2)向盐酸中加入硅铝粉并搅拌，沸腾搅拌20-60分钟后降至室温，过滤；(3)向滤液中加入阳离子表面活性剂和硼酸，溶解即得。

2.如权利要求1所述的焦炭劣化抑制剂，其特征在于：所述盐酸的重量百分比浓度至少为30％。

3.如权利要求1所述的焦炭劣化抑制剂，其特征在于：所述硅铝粉的细度为100-500目。

4.一种如权利要求1所述的焦炭劣化抑制剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)按比例取各原料，将盐酸加热至沸腾；(2)向盐酸中加入硅铝粉并搅拌，沸腾搅拌20-60分钟后降至室温，过滤；(3)向滤液中加入阳离子表面活性剂和硼酸，溶解即得。

5.如权利要求4所述的焦炭劣化抑制剂的制备方法，其特征在于：所述盐酸的重量百分比浓度至少为30％。

6.如权利要求4所述的焦炭劣化抑制剂的制备方法，其特征在于：所述硅铝粉的细度为100-500目。