CN103881741A

CN103881741A - 煤粉活性剂及炼焦的方法

Info

Publication number: CN103881741A
Application number: CN201210554712.9A
Authority: CN
Inventors: 蔺国庆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明公开了一种煤粉活性剂，其特征在于，该煤粉活性剂含有硼酸、钛白粉、白炭黑、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化铈、氯化镧和炭黑。本发明还提供了一种炼焦的方法，其特征在于，所述方法包括将炼焦煤和煤粉活性剂的混合物在炼焦炉内进行炼焦，所述煤粉活性剂为如上所述的煤粉活性剂。本发明的煤粉活性剂加入到炼焦煤中炼焦，可提高炼焦获得的焦炭的反应后强度，从而在保证焦炭质量的前提下，节约主焦煤的用量，降低生产成本。

Description

煤粉活性剂及炼焦的方法

技术领域

本发明涉及炼焦技术领域，具体地，涉及一种煤粉活性剂及添加该煤粉活性剂进行炼焦的方法。

背景技术

焦炭是高炉冶炼的重要燃料，它在高炉中起着热源、还原剂、渗碳剂和料柱骨架的作用。随着燃料喷吹技术的成熟应用，焦炭作为热源、还原剂和渗碳剂的作用逐渐被减弱，而随着炼铁技术的发展，现代高炉冶炼得到了进一步的发展，并且随着焦比的降低，冶炼强度的提高，焦炭负荷增加，焦炭在高炉内的滞留时间延长，溶损率增加，焦炭质量劣化，此时，焦炭在炉内作为料柱骨架的作用愈来愈重要，因此，需要反应后强度高的焦炭。

焦炭热反应性能主要指焦炭的反应性（CRI）和反应后强度（CSR），焦炭反应性是指焦炭在高炉内与二氧化碳气体的反应能力，焦炭的反应性会影响其在高炉内的反应后强度。反应后的焦炭因失重而产生裂缝，同时因气孔壁变薄而失去强度。如果焦炭反应性过大，就会使焦炭的强度下降，产生较多的碎焦和焦粉，从而会削弱焦炭在高炉中的料柱骨架作用，恶化高炉透气性，影响高炉顺行。因此，适当降低焦炭的反应性（CRI），提高焦炭反应后强度（CSR）势在必行。

焦炭一般采用煤炭炼焦获得。煤炭根据煤化程度由低到高，可以分为褐煤、烟煤和无烟煤。习惯上，将具有一定的粘结性，在炼焦条件下可以结焦，用于生产一定质量焦炭的原料煤统称为炼焦煤。根据我国的煤炭分类标准，烟煤中的气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤都属于炼焦煤。

与我国丰富的煤炭资源相比，中国炼焦煤资源相对稀缺，储量仅占我国煤炭总量的26.3%，且近年来在找矿方面几乎没有新的发现。其中粘结性差、适合作配煤的气煤储量占到近一半，而强粘结性的焦煤和肥煤仅占煤炭总储量的3.53%和5.81%。

一般认为，生产反应后强度高的焦炭，配煤时应采用较高比例的强粘性煤，如焦煤和肥煤。然而，强粘结性煤由于储量低，而价格较高。近年来，国内炼焦规模不断扩大，炼焦煤特别是主焦煤如焦煤和肥煤日益紧缺。因此，在保证焦炭质量的前提下，扩大炼焦用煤来源，从而节约主焦煤的用量并降低生产成本，已成为业内急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是在现有配煤的基础上，提高炼焦获得的焦炭的反应后强度，从而在保证焦炭质量的前提下，节约主焦煤的用量，降低生产成本。

本发明的发明人经过大量实验研究发现，将硼酸、钛白粉、白炭黑、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化铈、氯化镧和炭黑添加到炼焦煤中，即可提高炼焦获得的焦炭的反应后强度。

因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种煤粉活性剂，其特征在于，该煤粉活性剂含有硼酸、钛白粉、白炭黑、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化铈、氯化镧和炭黑。

优选地，以所述煤粉活性剂的总重量为基准，所述硼酸的含量为17-75重量%，所述钛白粉的含量为3-15重量%，所述白炭黑的含量为0.5-5重量%，所述柠檬酸的含量为6-30重量%，所述柠檬酸钠的含量为6-30重量%，所述氯化铈的含量为1-10重量%，所述氯化镧的含量为1-10重量%，所述炭黑的含量为1-20重量%；更优选地，以所述煤粉活性剂的总重量为基准，所述硼酸的含量为30-55重量%，所述钛白粉的含量为5-10重量%，所述白炭黑的含量为1-3重量%，所述柠檬酸的含量为10-20重量%，所述柠檬酸钠的含量为10-20重量%，所述氯化铈的含量为3-8重量%，所述氯化镧的含量为3-8重量%，所述炭黑的含量为5-15重量%。

另一方面，本发明提供了一种炼焦的方法，其特征在于，所述方法包括将炼焦煤和煤粉活性剂的混合物在炼焦炉内进行炼焦，所述煤粉活性剂为如上所述的煤粉活性剂。

优选地，以所述混合物的总重量为基准，所述煤粉活性剂的含量为0.01-0.2重量%；更优选地，以所述混合物的总重量为基准，所述煤粉活性剂的含量为0.05-0.09重量%。

本发明的煤粉活性剂加入到炼焦煤中炼焦，可提高炼焦获得的焦炭的反应后强度，从而在保证焦炭质量的前提下，可节约主焦煤的用量，降低生产成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

一方面，本发明提供了一种煤粉活性剂，该煤粉活性剂含有硼酸、钛白粉、白炭黑、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化铈、氯化镧和炭黑。

根据本发明，尽管煤粉活性剂含有硼酸、钛白粉、白炭黑、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化铈、氯化镧和炭黑，即可实现本发明的目的，即将煤粉活性剂加入到炼焦煤中炼焦，可提高炼焦获得的焦炭的反应后强度，从而在保证焦炭质量的前提下，可节约主焦煤的用量，降低生产成本。但优选情况下，以煤粉活性剂的总重量为基准，硼酸的含量为17-75重量%，钛白粉的含量为3-15重量%，白炭黑的含量为0.5-5重量%，柠檬酸的含量为6-30重量%，柠檬酸钠的含量为6-30重量%，氯化铈的含量为1-10重量%，氯化镧的含量为1-10重量%，炭黑的含量为1-20重量%，可进一步提高炼焦获得的焦炭的反应后强度；更优选情况下，以所述煤粉活性剂的总重量为基准，所述硼酸的含量为30-55重量%，所述钛白粉的含量为5-10重量%，所述白炭黑的含量为1-3重量%，所述柠檬酸的含量为10-20重量%，所述柠檬酸钠的含量为10-20重量%，所述氯化铈的含量为3-8重量%，所述氯化镧的含量为3-8重量%，所述炭黑的含量为5-15重量%，可更进一步提高炼焦获得的焦炭的反应后强度。

白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO₂·nH₂O表示，其中nH₂O是以表面羟基的形式存在。它具有耐高温、不燃、无味、无嗅、且具有很好的电绝缘性。本发明对所述白炭黑的颗粒尺寸的要求的可选择范围较宽，优选情况下，所述白炭黑的颗粒尺寸小于6.5微米（2000目以上），更优选为4.5-6.5微米。

本发明中，颗粒尺寸指的是颗粒表面上两个不同点之间的最大直线距离，当颗粒为球形时，则颗粒尺寸指的是该颗粒的直径。

本发明对所述炭黑的颗粒尺寸的要求的可选择范围较宽，优选情况下，所述炭黑的颗粒尺寸小于6.5微米（2000目以上），更优选为4.5-6.5微米。

钛白粉学名为二氧化钛。它有金红石型（RutileR型）和锐钛型（AuataseA型）二种结构。本发明对钛白粉的种类没有特别限定，可以为金红石型和/或锐钛型，但是，综合考虑成本和效果，本发明优选采用锐钛型二氧化钛。优选情况下，为了使之达到更好的附着和吸附作用，钛白粉的颗粒尺寸可以为0.1-0.5微米，更优选为小于0.35微米。

对于本发明的煤粉活性剂的制备方法无特殊要求，只要将各组分按本发明配比混合均匀即可。对于混合的方式无特殊要求，可以同时进行也可以分步进行，对各物质的混合顺序也无特殊要求，按照任何顺序混合对所得煤粉活性剂的性能没有影响。

另一方面，本发明提供了一种炼焦的方法，该方法包括将炼焦煤和煤粉活性剂的混合物在炼焦炉内进行炼焦，煤粉活性剂为如上所述的煤粉活性剂。

根据本发明，尽管将炼焦煤和煤粉活性剂的混合物在炼焦炉内进行炼焦，煤粉活性剂为如上所述的煤粉活性剂，即可实现本发明的目的，即提高炼焦获得的焦炭的反应后强度，从而在保证焦炭质量的前提下，节约主焦煤的用量，降低生产成本。但优选情况下，以混合物的总重量为基准，煤粉活性剂的含量为0.01-0.2重量%，可进一步提高炼焦获得的焦炭的反应后强度，更优选情况下，以混合物的总重量为基准，煤粉活性剂的含量为0.05-0.09重量%，可更进一步提高炼焦获得的焦炭的反应后强度。

本发明中，对于炼焦的条件无特殊要求，可以采用本领域常用的炼焦条件，例如，炼焦条件包括：温度为900-1100℃，时间为18-26h。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

实施例

以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。

在下述实施例和对比例中：

硼酸：购于芜湖市辉隆中信化工有限公司，俄罗斯硼酸；

钛白粉：购于美国杜邦公司，颗粒尺寸为0.2-0.3微米；

白炭黑：购于上海西盟化工有限公司，颗粒尺寸为4.5-6.5微米；

柠檬酸：购于合肥三川化工外加剂有限公司；

柠檬酸钠：购于河南金海化工；

氯化铈、氯化镧：购于淄博瑞博康稀土材料有限公司；

炭黑：购于上海怡创化工，颗粒尺寸为4.5-6.5微米。

炼焦煤均采用以下配比：1/3焦煤18重量%，气煤25重量%，肥煤20重量%，焦煤28重量%，瘦煤6重量%，气肥煤3重量%。

按照GB/T4000-1996测定焦炭的反应性（CRI）%和反应后强度（CSR）%。

实施例1

本实施例用于说明采用本发明的煤粉活性剂与炼焦煤混合进行炼焦。

将硼酸、钛白粉、白炭黑、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化铈、氯化镧和炭黑混合均匀得到煤粉活性剂，各物质的用量使得以煤粉活性剂的总重量为基准，硼酸的含量为40重量%，钛白粉的含量为10重量%，白炭黑的含量为2重量%，柠檬酸的含量为15重量%，柠檬酸钠的含量为15重量%，氯化铈的含量为5重量%，氯化镧的含量为5重量%，炭黑的含量为8重量%。将炼焦煤和煤粉活性剂的混合物送入炼焦炉内，在1000℃下炼焦22h，得到焦炭，其中，以混合物的总重量为基准，煤粉活性剂的含量为0.07重量%。测定焦炭的反应性和反应后强度见表1。

实施例2

将硼酸、钛白粉、白炭黑、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化铈、氯化镧和炭黑混合均匀得到煤粉活性剂，各物质的用量使得以煤粉活性剂的总重量为基准，硼酸的含量为30重量%，钛白粉的含量为6重量%，白炭黑的含量为3重量%，柠檬酸的含量为20重量%，柠檬酸钠的含量为20重量%，氯化铈的含量为3重量%，氯化镧的含量为3重量%，炭黑的含量为15重量%。将炼焦煤和煤粉活性剂的混合物送入炼焦炉内，在1100℃下炼焦18h，得到焦炭，其中，以混合物的总重量为基准，煤粉活性剂的含量为0.05重量%。测定焦炭的反应性和反应后强度见表1。

实施例3

将硼酸、钛白粉、白炭黑、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化铈、氯化镧和炭黑混合均匀得到煤粉活性剂，各物质的用量使得以煤粉活性剂的总重量为基准，硼酸的含量为53重量%，钛白粉的含量为5重量%，白炭黑的含量为1重量%，柠檬酸的含量为10重量%，柠檬酸钠的含量为10重量%，氯化铈的含量为8重量%，氯化镧的含量为8重量%，炭黑的含量为5重量%。将炼焦煤和煤粉活性剂的混合物送入炼焦炉内，在1000℃下炼焦26h，得到焦炭，其中，以混合物的总重量为基准，煤粉活性剂的含量为0.09重量%。测定焦炭的反应性和反应后强度见表1。

实施例4

按照实施例1的方法得到煤粉活性剂并与炼焦煤混合进行炼焦，不同的是，各物质的用量使得以煤粉活性剂的总重量为基准，硼酸的含量为18重量%，钛白粉的含量为15重量%，白炭黑的含量为5重量%，柠檬酸的含量为25重量%，柠檬酸钠的含量为25重量%，氯化铈的含量为10重量%，氯化镧的含量为1重量%，炭黑的含量为1重量%。测定焦炭的反应性和反应后强度见表1。

实施例5

按照实施例1的方法得到煤粉活性剂并与炼焦煤混合进行炼焦，不同的是，各物质的用量使得以煤粉活性剂的总重量为基准，硼酸的含量为58重量%，钛白粉的含量为3重量%，白炭黑的含量为0.5重量%，柠檬酸的含量为6重量%，柠檬酸钠的含量为6重量%，氯化铈的含量为1重量%，氯化镧的含量为10重量%，炭黑的含量为15.5重量%。测定焦炭的反应性和反应后强度见表1。

实施例6

按照实施例1的方法得到煤粉活性剂并与炼焦煤混合进行炼焦，不同的是，将炼焦煤和煤粉活性剂的混合物送入炼焦炉内，以混合物的总重量为基准，煤粉活性剂的含量为0.01重量%。测定焦炭的反应性和反应后强度见表1。

实施例7

按照实施例1的方法得到煤粉活性剂并与炼焦煤混合进行炼焦，不同的是，将炼焦煤和煤粉活性剂的混合物送入炼焦炉内，以混合物的总重量为基准，煤粉活性剂的含量为0.2重量%。测定焦炭的反应性和反应后强度见表1。

对比例1

本对比例用于说明采用不添加煤粉活性剂的炼焦煤进行炼焦。

按照实施例1的方法进行炼焦，不同的是，炼焦煤中不添加煤粉活性剂，仅将炼焦煤送入炼焦炉内进行炼焦。测定焦炭的反应性和反应后强度见表1。

表1

实施例和对比例编号	反应性(CRI)%	反应后强度(CSR)%
			实施例1	23.2	70.5
实施例2	28.2	65.6
			实施例3	23.0	71.3
实施例4	29.2	63.5
			实施例5	24.6	64.8
实施例6	25.1	63.2
			实施例7	24.3	65.2
对比例1	32.4	56.8

将实施例1-7与对比例1进行比较可以看出，将本发明的煤粉活性剂与炼焦煤混合进行炼焦，可极大地提高炼焦获得的焦炭的反应后强度。

将实施例1分别与实施例4和实施例5进行比较可以看出，以煤粉活性剂的总重量为基准，硼酸的含量为30-55重量%，钛白粉的含量为5-10重量%，白炭黑的含量为1-3重量%，柠檬酸的含量为10-20重量%，柠檬酸钠的含量为10-20重量%，氯化铈的含量为3-8重量%，氯化镧的含量为3-8重量%，炭黑的含量为5-15重量%，更有利于提高炼焦获得的焦炭的反应后强度；将实施例1分别与实施例6和实施例7进行比较可以看出，将炼焦煤和本发明的煤粉活性剂的混合物在炼焦炉内进行炼焦，以混合物的总重量为基准，煤粉活性剂的含量为0.05-0.09重量%，更有利于提高炼焦获得的焦炭的反应后强度。

此外，采用实施例1得到的焦炭以及对比例1得到的焦炭分别在350立方米高炉进行冶炼生铁实验，主要冶炼过程包括：将烧结矿和块矿的混合物（新兴铸管集团公司生产）以及焦炭按照4:1的重量比混合，并由炉顶装料设备分批装入高炉内，入炉含粉小于3重量%；鼓风机送出的冷风经热风炉加热到1200℃以后从风口吹入炉缸，炉顶压力100千帕，并经风口喷入煤粉，一起燃烧，并在相同条件下进行冶炼生铁。实施例1的焦炭与对比例1的焦炭比较，日产铁由1890吨增加至2040吨，提高了7.9%以上；焦比由388.5千克/吨铁降低至366.04千克/吨铁，降低了5.8%；煤比由135.65千克/吨降低至133.57千克/吨铁，降低了1.5%。

Claims

1.一种煤粉活性剂，其特征在于，该煤粉活性剂含有硼酸、钛白粉、白炭黑、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化铈、氯化镧和炭黑。

2.根据权利要求1所述的煤粉活性剂，其中，以所述煤粉活性剂的总重量为基准，所述硼酸的含量为17-75重量%，所述钛白粉的含量为3-15重量%，所述白炭黑的含量为0.5-5重量%，所述柠檬酸的含量为6-30重量%，所述柠檬酸钠的含量为6-30重量%，所述氯化铈的含量为1-10重量%，所述氯化镧的含量为1-10重量%，所述炭黑的含量为1-20重量%。

3.根据权利要求2所述的煤粉活性剂，其中，以所述煤粉活性剂的总重量为基准，所述硼酸的含量为30-55重量%，所述钛白粉的含量为5-10重量%，所述白炭黑的含量为1-3重量%，所述柠檬酸的含量为10-20重量%，所述柠檬酸钠的含量为10-20重量%，所述氯化铈的含量为3-8重量%，所述氯化镧的含量为3-8重量%，所述炭黑的含量为5-15重量%。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的煤粉活性剂，其中，所述白炭黑的颗粒尺寸小于6.5微米。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的煤粉活性剂，其中，所述炭黑的颗粒尺寸小于6.5微米。

6.一种炼焦的方法，其特征在于，所述方法包括将炼焦煤和煤粉活性剂的混合物在炼焦炉内进行炼焦，所述煤粉活性剂为权利要求1-5中任意一项所述的煤粉活性剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，以所述混合物的总重量为基准，所述煤粉活性剂的含量为0.01-0.2重量%。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，以所述混合物的总重量为基准，所述煤粉活性剂的含量为0.05-0.09重量%。

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的方法，其中，所述炼焦的条件包括：温度为900-1100℃，时间为18-26h。