CN103756701A - 高反应性焦炭及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高反应性焦炭的生产方法，以配合煤为原料进行炼焦，其中，在所述原料中添加钢渣。本发明的方法提高了所得焦炭的反应性，降低了焦炭与二氧化碳气化反应的开始温度，焦炭具有较低的气化反应开始温度可以降低高炉热储备区温度，配合还原性高的矿石使用可以降低高炉燃料消耗，同时还能保证焦炭的反应后强度满足高炉炼铁要求，且作为添加剂的钢渣价格低廉、来源广泛。

Description

高反应性焦炭及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种焦炭的生产方法，具体为一种高反应性焦炭的生产方法。

背景技术

焦炭由多种煤经高温炼焦制得，主要用于高炉炼铁和铜、铅、锌等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架的作用。焦炭反应性是指焦炭与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反应的能力。单位质量的试样在单位时间内与CO₂反应后碳的质量损失，是焦炭反应性的定量概念。

CO₂减排是钢铁企业的一个重大问题，为使工艺流程中的节能效果达到更高水平，应进一步降低高炉CO₂的排放量。日本的内藤诚章提出使用高反应性焦炭降低高炉热储备区温度来提高浮氏体还原驱动力，进而提升高炉炉反应效率的技术。野村诚治在日本北海制铁所的工业焦炉上采用添加富钙煤的方法生产出高反应性焦炭，将这些高反应性焦炭装入室兰2号高炉进行冶炼试验，高炉吨铁燃料消耗减少了10kg。

加入催化剂是生产高反应性焦炭的主要方法，各种催化剂对焦炭气化反应催化能力的影响按强弱排列依次为碱金属、碱土金属和过渡元素。由于碱金属容易在高炉中循环富集，对高炉操作不利，因此对其应用研究较少。目前研究较多的是钙基、镁基和铁基催化剂，包括氧化物、氢氧化物和碳酸盐等形式。钙基催化剂具有提高炉料碱度的优点，但是高钙煤的储量较少，须采用添加钙基矿物或其他非煤成分的方法。

总而言之，为了合理利用资源和保证焦炭性能，亟需一种能提高焦炭反应能力而又保证一定强度的生产方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种高反应性焦炭及其生产方法。

一种高反应性焦炭的生产方法，以配合煤为原料进行炼焦，其中，在所述原料中添加钢渣。

根据本发明的一实施方式，所述钢渣的质量不超过所述配合煤质量的1%。

根据本发明的另一实施方式，所述钢渣的粒度不超过0.2mm。

根据本发明的另一实施方式，所述钢渣的粒度不超过0.1mm。

本发明还提供了一种根据上述方法制得的高反应性焦炭。

本发明进一步提供了钢渣在生产高反应性焦炭中的应用。

本发明的高反应性焦炭的生产方法，以钢渣作为添加剂加入配合煤中炼焦。本发明的方法提高了所得焦炭的反应性，降低了焦炭与二氧化碳气化反应的开始温度，焦炭具有较低的气化反应开始温度可以降低高炉热储备区温度，配合还原性高的矿石使用可以降低高炉燃料消耗，同时还能保证焦炭的反应后强度满足高炉炼铁要求，且作为添加剂的钢渣价格低廉、来源广泛。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的高反应性焦炭的生产方法做详细说明。本发明的保护范围不限于以下实施方式，列举这些方式仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

本发明的高反应性焦炭的生产方法，以配合煤为原料进行炼焦，其中，在所述原料中添加有钢渣。

本发明中，对炼焦步骤的具体方法没有限定。

钢渣是炼钢过程排出的渣，依炉型分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。排出量约为粗钢产量的15～20%。钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等氧化物组成。钢渣中含有大量的Ca、Fe、Mg等化合物，对于焦炭的碳溶反应具有催化作用。本发明中，对所使用的钢渣没有特别的限定。

炼钢过程排出的渣必定含有一定的Ca、Fe元素，因此，各类钢渣均可以作为配煤添加剂。但钢渣中Ca、Fe元素含量过低会降低催化效果，增加焦炭灰分含量，为了保证催化效果，钢渣的主要催化成分Ca、Fe元素的含量越高越好。此外，高炉炼铁要求焦炭中P元素和S元素不宜过高，因此钢渣中的P元素和S元素的含量不宜过高。

本发明的实施例中使用钢渣的CaO含量为45.58%，即Ca元素含量为32.56%。全铁含量为18%。Ca、Fe元素含量之和为50.56%。S元素含量不高于0.01%，P元素含量低于1.1%。

加入钢渣进行配煤炼焦，开发新型工艺技术制备高反应性焦炭，不仅能够降低焦比和减少CO₂放量，也可开拓钢渣利用的新途径。

本发明中，可通过控制钢渣的粒度和添加量，进一步优化焦炭的反应性能。

本发明中，钢渣的粒度优选为≤0.2mm，钢渣的添加量优选为不超过配合煤质量的1%。

以下通过实施例对本发明的高反应性焦炭的生产方法作进一步地说明，其中，下述实施例中所使用的各种煤及钢渣均可通过市售获得。所得焦炭按照40kg试验焦炉操作规程测定焦炭的M₄₀、M₁₀；按国标GB/T4000-2008测试焦炭的CRI、CSR；采用国家标准GB/T2001-91、GB/T214-2007对焦样进行灰分、硫分的测定；采用焦炭反应性和反应后热处理的检测方法及其装置（具体见专利CN101825548B）检测焦炭的溶损反应开始温度和固定溶损失重率的反应后强度。

比较例

将单种煤利用小型锤式破碎机进行破碎，使其粒度＜3mm的煤样达到80%以上。如表一所示，按基准配煤方案进行配煤，装炉煤水分控制在10%左右，将配合的煤样均匀混合、缩分并按四分法散装入纸箱内，然后在40kg试验焦炉炉温800℃时装入炉中，结焦时间为17小时，结焦终温1050℃，熄焦方式采用湿法熄焦。

实施例1-4中各方案均与同一基准配煤方案进行效果比较。基准配煤方案及煤质分析结果见下表。

表一

实施例

实施例1-4中各单种煤的选择及配煤方案与比较例相同，所加入的钢渣的成分如表二所示。

表二

将钢渣均匀混入配合煤中，再进行与比较例相同的40kg焦炉炼焦试验，所得焦炭的检测方法也与比较例相同。混入配合煤中钢渣的粒度和添加量见表三。

表三

比较例及实施例1-4所制得的焦炭的性质如表四所示。

表四

从表三、四的数据可以看出，实施例1-4的焦炭，在炼焦时加入钢渣,钢渣的加入对焦炭的强度指标M₄₀、M₁₀以及灰分和硫含量影响并不大，但焦炭的溶损反应开始温度比未加入钢渣的比较例焦炭的溶损反应开始温度低。

实施例1、3的钢渣的添加量相同，钢渣粒度不同，钢渣粒度越小，焦炭中钢渣颗粒越分散，催化作用越强，降低焦炭溶损反应开始温度越明显。

实施例1、2的钢渣粒度相同，添加量不同，表四的数据显示，在一定范围内，钢渣的添加量越多，焦炭溶损反应开始温度越低。

由表三、表四的数据可以看出，在相同添加量的情况下，钢渣粒度越小，催化效果越明显。实施例4中钢渣添加量为1.0%、粒度为0.1～0.2mm，从催化效果来看，其溶损反应开始温度与实施例1（添加量0.5%，粒度<0.1mm）相近，但机械响度M₄₀有所下降，总体催化效果不及实施例1和实施例2。

钢渣对焦炭的溶损反应起催化作用，提高了焦炭的反应性指数CRI，降低了反应后强度CSR，但当焦炭溶损反应失重率为25%时，焦炭反应后强度下降的幅度不大。

除非另作限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种高反应性焦炭的生产方法，以配合煤为原料进行炼焦，其特征在于：在所述原料中添加钢渣。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述钢渣的质量不超过所述配合煤质量的1%。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：所述钢渣的粒度不超过0.2mm。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于：所述钢渣的粒度不超过0.1mm。

5.一种根据权利要求1至4任一项的方法制得的高反应性焦炭。

6.钢渣在生产高反应性焦炭中的应用。