CN102041129B

CN102041129B - 一种包含微量添加物的焦炭钝化剂及其制备与使用方法

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Publication number: CN102041129B
Application number: CN201010577705.1A
Authority: CN
Inventors: 叶树峰; 仉小猛; 李青春; 魏连启; 陈运法
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: CN102041129A

Abstract

一种包含微量添加物的焦炭钝化剂及其制备与使用方法，属于炼铁技术领域。原料包括硼酸、无机添加物、活性添加物、分散剂、微量添加物和水；所述的无机添加物为SiC、Si₃N₄、SiO₂、CaCl₂、Al₂O₃、MgO及CaO中的1-3种，活性添加物为Si₃N₄、SiO₂、CaCl₂、MgSO₄及MgO中的0-2种，分散剂为羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、柠檬酸、淀粉及丙二醇中的一种或几种，微量添加物为稀土氧化物、稀土盐类或Cr₂O₃、CuSO₄及Ni(NO₃)₂中的一种或几种。优点在于，工艺简单，操作方便，利于工业实施，可显著降低焦炭反应性及反应后强度，大幅提高焦炭热性能。

Description

一种包含微量添加物的焦炭钝化剂及其制备与使用方法

技术领域

本发明属于炼铁技术领域，特别涉及一种包含微量添加物的焦炭钝化剂及其制备与使用方法。

背景技术

焦炭是重要的冶金原料，焦炭在高炉中所起到的燃料、还原剂和渗碳剂的作用因为有煤粉的部分替代而减弱，而疏松骨架的作用却增强，故对焦炭的热性质提出了更高的要求。降低焦炭的反应性，提高焦炭的反应后强度，已成为当前强化高炉冶炼、降低焦比和炼铁成本的关键。近些年，关于焦炭钝化剂的研究日趋广泛和深入。一些钢铁企业已经将焦炭的钝化工艺应用于生产实践中，并取得了良好效果。崔平，杨敏等用浸泡的方法将H₃BO₃、Na₂CO₃、CaCl₂、FeCl₃等负载于焦炭中。结果表明：通过浸泡可以将不同浓度的矿物质负载于焦炭中，且B的最终存在形式是B₂O₃；碱和铁的存在可以加速焦炭的溶损反应，硼的存在可以抑制焦炭的溶损反应，并具有明显的抵抗或屏蔽碱、铁的侵蚀能力。王尤清、于淑娟等进行了采用喷洒钝化剂方式改善焦炭热性能的实验研究，结果表明，钝化剂溶液浓度是主要影响因素。济钢钝化焦炭在高炉中的应用实践表明：采用钝化剂水熄焦，能显著降低焦炭的气化反应性，提高反应后强度。包钢也进行了相关焦炭钝化试验研究，试验结果表明：用硼酸水模拟工业熄焦，焦炭的热反应性及反应后强度同样有明显的改善。酒钢将硅酸和硼酸，配成不同浓度的溶液。结果表明：硼酸比硅酸钝化效果好很多，工业应用可选择硼酸浓度1％-3％进行喷洒。柳钢生产试验表明：(1)以硼酸为主的钝化剂可以有效地降低焦炭热反应性和提高热反应后强度。加配用些微量元素其钝化效果更佳。(2)不同的钝化熄焦方式其钝化的效果有很大的差别，钝化熄焦越均匀，越彻底，其钝化的效果越好。

公开号为CN1730628A的中国发明专利，介绍了“一种焦炭钝化剂及其使用方法”。钝化剂的组成成分重量百分数为：硼酸70-90％，硼砂0-10％和细度在500目以下，纯度在98％以上二氧化硅5-30％；钝化液静置一段时间，容易产生沉淀，会导致钝化剂质量波动。公开号为CN101186853的中国发明专利，介绍了“焦炭钝化剂及其制备方法”。所述焦炭钝化剂组成为：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，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；此项技术原料价格较高，不利于工业大规模应用，且钝化效果不太显著。公开号为CN101082008A的中国发明专利，介绍了“一种含镧系稀土元素的焦炭钝化剂及其使用方法”。采用硼砂、硅灰石、镧系稀土共磨料与60-90wt％的硼酸混合，再加水搅拌，最后与羧甲基纤维素共混搅拌制得；此工艺过程过于复杂，增加了生产成本，不利于工业推广应用。还有一些关于焦炭钝化剂的专利技术，在制备工艺、原料成本以及实施方式等方面都存有不同的局限性。

上述研究现状表明，关于焦炭钝化剂的技术研究，已经取得相当进展，且已有在生产实践中的尝试，但生产中的成熟工艺路线、具体参数，尚在不断探索之中。本发明提供了一种工艺简单，操作方便，利于工业实施的低成本新型焦炭钝化剂，可显著降低焦炭反应性，提高反应后强度，为节约企业生产成本，提高经济效益做出贡献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包含微量添加物的焦炭钝化剂及其制备与使用方法。本发明中涉及的焦炭钝化剂及使用方法成本低廉、操作简单且利于工业实施，从而能大幅提高焦炭热性能，增加企业经济效益。

一种包含微量添加物的焦炭钝化剂，其主要原料包括硼酸、无机添加物、活性添加物、分散剂、微量添加物和水。无机添加物为SiC、Si₃N₄、SiO₂、CaCl₂、Al₂O₃、MgO及CaO中的1-3种，活性添加物为Si₃N₄、SiO₂、CaCl₂、MgSO₄及MgO中的0-2种，分散剂为羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、柠檬酸、淀粉及丙二醇中的一种或几种，微量添加物为稀土氧化物、稀土盐类或Cr₂O₃、CuSO₄及Ni(NO₃)₂等中的一种或几种。

上述的各组分按质量硼酸20-80％，无机添加物15-70％，活性添加物0-15％，微量添加物0.1-5％，分散剂0.1-5％配制，形成固体混合物；固体混合物按质量百分1-7％溶于水中，形成焦炭钝化剂。

本发明的制备工艺步骤如下：

(1)取SiC、Si₃N₄、SiO₂、CaCl₂、Al₂O₃、MgSO₄、MgO及CaO中的1-3种为无机添加物；取Si₃N₄、SiO₂、CaCl₂、MgSO₄及MgO中的0-2种为活性添加物；无机添加物和活性添加物的粒度为0.1-100μm；取羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、柠檬酸、淀粉及丙二醇中的一种或几种做为体系分散剂；取稀土氧化物、稀土盐类或Cr₂O₃、CuSO₄及Ni(NO₃)₂等中的一种或几种为微量添加物。

(2)按质量百分数称取：硼酸20-80％，无机添加物15-70％，活性添加物0-15％，微量添加物0.1-5％，然后混合、球磨1-3个小时；

(3)将上述混合粉体溶于60-80℃水中，搅拌20-30分钟；

(4)按质量百分数0.1-5％称取步骤(1)中所述分散剂，配入步骤(3)所得液体中，搅拌5-15分钟，至完全溶解，形成钝化剂。

本发明的使用方法为：将浓度为1-7wt％的钝化剂溶液，按焦炭质量3-5％的喷洒量，通过增压装置、喷嘴以立体交叉雾状方式喷洒在焦炭表面。

本发明的优点在于：工艺简单，操作方便，利于工业实施，可显著降低焦炭反应性及反应后强度，大幅提高焦炭热性能，也提高了企业产品质量和生产效益。

具体实施方式：

实施例1

先将65wt％硼酸、15wt％SiO₂、10wt％Al₂O₃、5wt％CaCl₂、4wt％SiC、0.25wt％Cr₂O₃、0.25wt％硝酸钆，混合球磨2小时；混合粉体溶于70℃水中，搅拌20分钟；按上述混合粉体总质量的0.5％称取羟丙基纤维素，配入上述溶液中，搅拌10分钟，至完全溶解，制得焦炭钝化剂。

喷洒方式为：按照焦炭质量的4wt％，称取钝化剂，通过加压泵、喷嘴，立体交叉、雾状喷洒在焦炭表面。

实施例2

先将70wt％硼酸、15wt％Al₂O₃、10wt％SiO₂、4wt％MgO、1wt％氧化铈，混合球磨2小时；混合粉体溶于60℃水中，搅拌20分钟；按上述混合粉体总质量的0.8％称取柠檬酸，配入上述溶液中，搅拌10分钟，至完全溶解，制得焦炭钝化剂。

实施例3

先将30wt％硼酸、60wt％SiO₂、5wt％Al₂O₃、4.5wt％Si₃N₄、0.25wt％硝酸铈、0.25wt％硝酸镧，混合球磨2小时；混合粉体溶于80℃水中，搅拌20分钟；按上述混合粉体总质量的4％称取淀粉，配入上述溶液中，搅拌10分钟，至完全溶解，制得焦炭钝化剂。

喷洒方式为：按照焦炭质量的5wt％，称取钝化剂，通过加压泵、喷嘴，立体交叉、雾状喷洒在焦炭表面。

实施例4

先将60wt％硼酸、30wt％SiO₂、5wt％MgSO₄、4wt％CaO及0.5wt％氧化铈、0.5wt％氧化镧，混合球磨2小时；混合粉体溶于70℃水中，搅拌20分钟；按上述混合粉体总质量的2％称取羧甲基纤维素，配入上述溶液中，搅拌10分钟，至完全溶解，制得焦炭钝化剂。

具体实施例1-4，根据“GB/T4000-2008焦炭反应性及反应后强度试样方法”的标准测量焦炭的热反应性和反应后强度。对比测试结果如表1。

表1对比试验结果

项目	基准空白样	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						反应性CRI％	28.47	22.49	20.69	20.03	18.72
反应后强度CSR％	62.26	71.07	73.33	74.34	77.64

Claims

1.一种包含微量添加物的焦炭钝化剂，其特征在于，原料包括硼酸、无机添加物、活性添加物、分散剂及微量添加物；所述的无机添加物为SiC、Si₃N₄、SiO₂、CaCl₂、Al₂O₃、MgO及CaO中的1-3种，活性添加物为Si₃N₄、SiO₂、CaCl₂、MgSO₄及MgO中的0-2种，分散剂为羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、柠檬酸、淀粉及丙二醇中的一种或几种，微量添加物为稀土氧化物、稀土盐类或Cr₂O₃、CuSO₄及Ni(NO₃)₂中的一种或几种；将原料组分中的水以及配置固体混合物后按质量百分1-7wt％溶于水中，形成焦炭钝化剂；

各种物质按质量百分比为：硼酸20-80％，无机添加物15-70％，活性添加物0-15％，微量添加物0.1-5％，分散剂0.1-5％。

2.一种权利要求1所述的钝化剂的制备工艺，其特征在于，具体步骤如下：

a、取SiC、Si₃N₄、SiO₂、CaCl₂、Al₂O₃、MgSO₄、MgO及CaO中的1-3种为无机添加物；取Si₃N₄、SiO₂、CaCl₂、MgSO₄及MgO中的0-2种为活性添加物；取羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、柠檬酸、淀粉及丙二醇中的一种或几种做为体系分散剂；取稀土氧化物、稀土盐类或Cr₂O₃、CuSO₄及Ni(NO₃)₂中的一种或几种为微量添加物；

b、按质量百分数称取：硼酸20-80％，无机添加物15-70％，活性添加物0-15％，微量添加物0.1-5％，然后混合、球磨1-3个小时；

c、将上述混合粉体溶于60-80℃水中，搅拌20-30分钟，形成溶液；

d、按质量百分数0.1-5％称取步骤a中所述分散剂，配入步骤c所述溶液中，搅拌5-15分钟，至完全溶解，形成钝化剂；

步骤a中的无机添加物和活性添加物的粒度为0.1-100μm。

3.一种权利要求1所述的钝化剂的使用方法，其特征在于，将浓度为1-7wt％的钝化剂溶液，按焦炭质量3-5％的喷洒量，通过增压装置、喷嘴以立体交叉雾状方式喷洒在焦炭表面。