CN102936526A

CN102936526A - 一种高炉喷吹煤粉的助燃剂及使用方法

Info

Publication number: CN102936526A
Application number: CN201210405891XA
Authority: CN
Inventors: 张立国; 张伟; 王再义; 任伟; 江治飞; 王相力; 邓伟; 郭天永
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2032-10-23
Also published as: CN102936526B

Abstract

本发明公开一种高炉喷吹煤粉的助燃剂及使用方法，助燃剂为粉末状混合物，质量百分比为：50%～80%的铁红，0%～20%的稀土氧化物、0%～20%的CaO、0%～20%的MgO、0%～30%的锰系氧化物，其它为杂质组成。按下述公式比例，通过煤枪将煤粉喷入高炉回旋区内；AP=V_ad/16.99-（FC_ad-62.17%）/18.16+（T-817.15）*100%/609.45+（CSR-55.52%）/24.14+OEB/5.27；本发明在保证喷煤效果的基础上，实现铁红更有效地回收和利用，可以循环利用企业自身副产物，减少外购成本，最终实现降低企业运行成本，为高炉节能减排开辟新的蹊径。

Description

一种高炉喷吹煤粉的助燃剂及使用方法

技术领域

本发明属于钢铁工业中的炼铁技术领域。具体涉及一种高炉喷吹煤粉的助燃剂及使用方法。

背景技术

作为改善高炉冶炼条件和降低成本的手段之一，喷吹煤粉越来越引起冶金工作者的重视，而喷吹煤粉效果体现的关键是强化煤粉在风口回旋区的燃烧，特别是提升煤粉燃烧速率已经成为高炉生产迫切的需要。目前国内外，针对于改变煤粉燃烧率开展了一定的研究，如采用助燃剂、富氧、高风温、添加高燃烧性能的煤粉，或者采用细粒度煤粉进行喷吹等方法手段，此举虽然一定程度上改善了煤粉燃烧率，取得较好的效果，但都存在一个统一的问题，就是都需要增加外购成本作为代价，而未能尽到充分利用自身的资源的优势。

在现有的喷吹煤粉添加助燃剂技术中，改善煤粉燃烧率的方法有：高炉喷煤添加布袋灰，利用布袋灰中含有的铁氧化物可以提高煤粉的燃烧率。（见中国专利“一种高炉喷煤添加布袋灰的方法”专利申请号CN1289035），此方法虽然一定程度上能够改善煤粉燃烧率，但由于布袋灰含有过多的钾、钠、锌等有害元素，对高炉生产有较大影响，应用量上受到很大制约。高炉喷煤用助燃剂，能够有效改善高炉喷吹煤粉的燃烧性能，提高煤粉在风口前的燃烧率，降低未燃煤粉含量（见中国专利“一种高炉用复合添加剂”专利申请号CN201010290511.3，“高炉喷吹煤粉用助燃剂及添加方法”专利申请号CN95102247.4等）。文献记载，添加锰系氧化物可以改善煤粉的燃烧性能，添加2%～5%的锰系氧化物可使试验用煤粉燃烧率分别提高3%～18%。（见期刊《钢铁》“MnO2对煤粉燃烧的助燃作用及机理”1998年，33卷，9期，16-18）。添加3%助燃剂，煤粉着火点降低24℃，燃尽温度降低了51.5℃，相对燃尽时间减少了15.4%（见期刊《钢铁研究》“高炉喷吹煤粉添加助燃剂的研究”2003年，36卷，3期，37-39），此类方法虽然能够改善煤粉燃烧率，但是不利之处也是显而易见的，就是都需要外购高价的煤粉助燃剂，增加企业经济上负担，而又不能充分利用企业自身资源的优势。

与此同时，钢铁企业自身生产过程中，不可避免的也产生了众多种类副产物，如冷轧酸洗工艺产生的铁红，由于铁红化学成分及粒度等特性，已被广泛的开发和应用。

现有铁红应用方法之一：以氧化铁红为主要原料，生产磁性材料、防锈颜料、防腐漆料等，此类方法虽然成功的应用于实际产品，但对于作为基础的原料之一铁红的要求是非常严格的，尤其是作为磁性材料等领域的生产加工，对于铁红有着近乎苛刻的标准，仅使用氧化铁含量大于99.5%的优等铁红。实际上由于受到工艺及设备等诸多制约因素，大部分冶金企业生产的铁红远远达不到优等铁红的标准，品质更达不到二次利用来加工高附加值产品的要求。

鉴于这种情况，目前也有将部分低品质铁红进行二次提纯及精炼的工艺，以期待能够用于高端产品的生产，但事实上提纯需要而外花费大量的成本，致使获得高品质的铁红生产成本大量的增加，若单纯采用冶金企业生产的铁红提纯工艺去生产此类产品，成本上将大大增加，经济上不划算。

还有一种应用是将铁红与其它类别冶金除尘灰混合，按一定比例添加到其它含铁原料中去，一起混配到烧结及球团生产中去。但由于铁红本身是由冷轧酸洗工艺中回收废酸的副产物，化学成分上与精矿或粉矿存在一定的差异，特别是SiO₂和CaO的含量较低，其同化性能、液相流动性能、粘结相强度等性能指标都不如铁精矿及粉矿，导致实际生产中烧结矿和球团矿在焙烧过程中产生的液相量不足，强度差，致使成品矿质量劣化，起不到提高烧结和球团质量作用，况且由于铁红也属于极细的粉尘的这一类，鞍钢技术中心曾进行过“鞍钢含铁粉尘利用状况调研”，期间从统计数据了解到，极细的冶金粉尘在回到烧结、球团重新进行造块后，约有60%～70%的粉尘在会在整个冶金生产系统中循环，得不到充分的利用。所以，采用“回到烧结、球团重新进行造块”的方法进行再利用不尽科学。

鞍钢作为特大型冶金企业，年产铁红量超过8万吨，铁红质量也远逊于优等铁红的标准，作为企业内的一种二次资源，采用怎样的工艺进行处理，以期达到最大限度的利用，是鞍钢需要面临的问题之一。

发明内容

针对现有技术高炉喷吹煤粉助燃剂燃烧率不高及冶金企业生产的铁红得不到充分利用的问题，本发明提出一种以铁红作为主要原料的煤粉助燃剂及使用方法，能够强化煤粉在风口回旋区的燃烧，提升煤粉燃烧速率，改善煤焦置换比，减少高炉内未燃煤粉水平，达到煤粉助燃的效果，又能够利用其中的有益成分铁元素，循环利用企业自身副产物，减少外购成本，最终实现高炉强化冶炼，降焦节能。

本发明是利用冷轧酸洗工艺的副产物“铁红”，作为煤粉助燃剂的主要成分，依据高炉操作指标，按不同比例配加到喷吹煤粉中。通过其中的铁氧化物在燃烧分解过程中释放出氧分子，提升喷吹煤粉燃烧率，减少高炉内未燃煤粉水平，改善煤焦置换比，在达到煤粉助燃的效果同时，又能够利用其中的有益成分铁元素，增加高炉产能。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种高炉喷吹煤粉的助燃剂：为粉末状混合物：混合物中按质量百分比：50%～80%的铁红，0%～20%的稀土氧化物、0%～20%的CaO、0%～20%的MgO、0%～30%的锰系氧化物组成，其它为杂质组成。

本发明铁红中Fe₂O₃含量大于90%（质量百分比），脉石含量范围0.2～10%，粒径＜0.071mm所占全部铁红的50%（质量百分比）以上。

本发明高炉喷吹煤粉的助燃剂的使用方法为：

将助燃剂投放到运煤主皮带煤粉上部，通过中速磨研磨煤粉将二者混匀，后通过喷吹罐流化，并通过煤枪将煤粉喷入高炉回旋区内；

其加入量按下述公式进行：助燃剂的添加比例小于30%（质量百分比）；

AP=V_ad/16.99-（FC_ad-62.17%）/18.16+（T-817.15）*100%/609.45+（CSR-55.52%）/24.14+OEB/5.27；

AP：喷吹煤粉中的助燃剂配入比例，%

FC_ad：煤粉工业分析固定碳质量含量，%；

V_ad:煤粉工业分析挥发分质量含量，%

T：鼓风温度，℃；

CSR：焦炭热态反应后强度，%；

OEB：富氧率，%。

本发明方法要求煤粉中的固定碳含量，按质量百分比为：40%～85%，挥发分含量为5%～40%，灰分5%～30%。

本发明方法其鼓风温度为1000℃～1300℃，富氧水平为0%～5%，入炉焦炭的热态反应后强度为50%～75%。

本发明的优点及效果在于，将铁红作为助燃剂的主要成分，配加到高炉喷吹煤粉中，通过其中的铁氧化物在燃烧分解过程中释放出氧分子，能够强化煤粉在风口回旋区的燃烧，提升煤粉燃烧速率，减少高炉内未燃煤粉含量，达到改善煤粉燃烧的效果，同时在保证喷煤效果的基础上，实现铁红更有效地回收和利用，可以循环利用企业自身副产物，减少外购成本，最终实现降低企业运行成本，也即直接消除了造块过程所造成的污染，在国家提倡循环经济的今天，将二者结合，为高炉节能减排开辟新的蹊径。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：

一种高炉喷吹煤粉的助燃剂：为粉末状混合物：混合物由50%～80%的铁红，0%～20%的稀土氧化物、0%～20%的CaO、0%～20%的MgO、0%～30%的锰系氧化物组成，其它为杂质组成。

本发明铁红中的Fe₂O₃含量大于90%，脉石含量范围0.2～10%，铁红粒径＜0.071mm所占全部铁红的质量百分比50%以上。

本发明高炉喷吹煤粉的助燃剂的使用方法为：

将助燃剂投放到运煤主皮带煤粉上部，通过中速磨研磨煤粉将二者混匀，后通过喷吹罐流化，并通过煤枪将煤粉与助燃剂喷入高炉回旋区内；

其加入量按下述公式进行：助燃剂的添加比例小于30%；

助燃剂配加比例：

AP=V_ad/16.99-（FC_ad-62.17%）/18.16+（T-817.15）*100%/609.45+（CSR-55.52%）/24.14+OEB/5.27

AP：喷吹煤粉中的铁红配入比例，%；

FC_ad：煤粉工业分析固定碳质量含量，%；

V_ad：煤粉工业分析挥发分质量含量，%；

T：鼓风温度，℃；

CSR：焦炭热态反应后强度，%；

OEB：富氧率，%。

1.1助燃剂配方组成

表1 助燃剂配比，质量%

项目	铁红	稀土氧化物	CaO	MgO	锰系氧化物
						实施例1	80.00	0.00	4.00	4.00	12.00
实施例2	74.00	5.00	0.00	10.00	11.00
						实施例3	68.00	10.00	10.00	0.00	12.00
实施例4	62.00	18.00	10.00	10.00	0.00
						实施例5	56.00	0.00	20.00	0.00	24.00
实施例6	50.00	15.00	10.00	10.00	15.00

1.2高炉操作指标

实施例中所给的高炉操作指标及部分数据取至于某炼铁厂不同容积的一个生产阶段的平均操作指标。

表2 高炉操作指标

1.3成本分析

高炉喷吹煤粉中配加及未配加助燃剂的详细经济数据即吨铁成本分析见表3。

表3 吨铁添加煤粉助燃剂成本分析/元

备注：高炉成本效益分析，只考虑单一的焦比及焦丁比，未计入其它的因素。

Claims

1.一种高炉喷吹煤粉的助燃剂：为粉末状混合物，其特征在于：混合物中质量百分比：50%～80%的铁红，0%～20%的稀土氧化物、0%～20%的CaO、0%～20%的MgO、0%～30%的锰系氧化物，其它为杂质组成。

2.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤粉的助燃剂，其特征在于：所述铁红中的Fe₂O₃质量百分比含量大于90%，脉石含量范围质量百分比0.2～10%，铁红粒径＜0.071mm所占全部铁红的质量百分比50%以上。

3.一种如权利要求1或2所述的一种高炉喷吹煤粉的助燃剂的使用方法，其特征在于：

将助燃剂投放到运煤主皮带煤粉上部，通过中速磨研磨煤粉时将二者混匀，后通过喷吹罐流化，并通过煤枪将煤粉与助燃剂喷入高炉回旋区内；

其加入量按下述公式进行：

AP：喷吹煤粉中的助燃剂配入比例，%；

FC_ad：煤粉工业分析固定碳质量含量，%；

V_ad:煤粉工业分析挥发分质量含量，%；

T：鼓风温度，℃；

CSR：焦炭热态反应后强度，%；

OEB：富氧率，%。

4.根据权利要求3所述的一种高炉喷吹煤粉的助燃剂的使用方法，其特征在于：助燃剂的添加质量百分比比例小于30%。

5.根据权利要求3所述的一种高炉喷吹煤粉的助燃剂的使用方法，其特征在于：所述煤粉中按质量百分比，固定碳含量为40%～85%，挥发分含量为5%～40%，灰分5%～30%，其鼓风温度为1000℃～1300℃，富氧水平为0%～5%，入炉焦炭的热态反应后强度为50%～75%。