CN104451005A - 高炉专用焦炭膜法处理液 - Google Patents
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Abstract
一种高炉专用焦炭膜法处理液，由以下质量配比的原料组成：硼酸55-65份，硼砂6-10份，硅灰7-10份，高效分散剂1-5份，高能成膜溶液6-10份，水800-1200份；高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉0.5-2份，炭黑1-5份；高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素0.5-3份，聚乙二醇1-4份，聚丙烯酰胺0.5-2份，水60-120份。相对于现有技术，本发明经济实用，成本低廉，在整个生产和操作过程中简单安全，无毒无害无味，对环境没有任何污染，降低炉渣的粘度，增加流动性，减少焦炭在炉内的粉化，增强骨架支撑作用，抑制高炉崩料及陷料，改善高炉内含铁炉料低温还原粉化率（RDI)，提高高炉利用系数，增加吨时产量降低焦比，降低高炉燃料比，增加铁产量。
Description
技术领域
本发明属于高炉冶炼技术领域，尤其涉及一种高炉专用焦炭膜法处理液。
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二氧化碳反应后碳的质量损失，是焦炭反应性的定量概念。
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。但是焦炭的反应性太高时，焦炭在炉内的粉化程度和溶损率增加，焦炭的利用率降低和高炉炼铁质量。随着我国炼焦煤碳资源的短缺，完全依赖配合煤炼焦，仍然不能保证焦炭质量的提高和炼铁成本的降低。目前，不能达标的冶金焦炭或劣质焦炭还不能用于高炉冶炼，使得我国炼焦煤碳资源短缺更加突出。
发明内容
本发明要解决的技术问题是我国炼焦煤碳资源短缺，焦炭的反应性太高时，焦炭在炉内的粉化程度和溶损率增加，焦炭的利用率降低，为解决上述问题，本发明提供一种高炉专用焦炭膜法处理液。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种高炉专用焦炭膜法处理液，由以下质量配比的原料组成：硼酸55-65份，硼砂6-10份，硅灰7-10份，高效分散剂1-5份，高能成膜溶液6-10份，水800-1200份。
所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉0.5-2份，炭黑1-5份。
所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉1份，炭黑2份。
所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素0.5-3份，聚乙二醇1-4份，聚丙烯酰胺0.5-2份，水60-120份。
所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素1份，聚乙二醇2份，聚丙烯酰胺1份，水90份。
所述的聚乙二醇为聚乙二醇-600，聚乙二醇-800和聚乙二醇-1000中的其中一种。
具体步骤为：先向搅拌桶内加入200份水，在搅拌条件下加入硼酸55-65份，硼砂6-10份，硅灰7-10份，高效分散剂1-5份，高能成膜溶液6-10份，水800-1200份，并在搅拌过程中继续加水600-1000份，搅拌10-40分钟，即可得到高炉专用焦炭膜法处理液。
硼砂也叫粗硼砂，在高炉中主要发生以下反应：Na2B4O7·10H2O→Na2B4O7+10H2O。成分用处：此反应在燃烧过程中吸收大量热量，使燃烧温度难以上升，从而对焦炭的燃烧起到一定的阻燃效果。失水产物随渣铁直接排出炉外，对高炉、铁水均没有危害。
硼酸加热至100～105℃时失去一分子水而形成偏硼酸，于104～160℃时长时间加热转变为焦硼酸，更高温度则形成无水物B2O3。B2O3可以降低粘度、控制热膨胀、提高化学稳定性、提高抗机械冲击和热冲击能力。
硅灰的化学成分均是性质稳定的粉末状物质，硅灰中细度小于1μm的占80％以上，平均粒径在0.1～0.3μm，它是一种比表面积很大，耐火度>1600℃，能均匀有效的填充焦炭气孔，强化焦炭质量，在1150℃之前不与铁水发生任何反应，可以安全应用在膜法液中。
高效分散剂是由钛白粉和炭黑配合而成的，具有很强的着色力/遮盖力和分散力，其颗粒处于微米级，并且还具有很强的微孔填充、分散和附着能力，使处理液中的有效成分能很好的融合到焦炭气孔内部结构。
高能成膜溶液是由羟丙基甲基纤维素、聚乙二醇、聚丙烯酰胺组成的，使处理液中的成分对焦炭具有极强的渗透和粘结效果，这样焦炭孔孢结构得到改善，气孔壁变厚材质更加致密，能有效的提高焦炭的热强度。
焦炭质量是指焦炭的反应性和反应后强度高低，焦炭的热态性能是反映焦炭质量的一个重要指标。采用抑制炭化技术的原理，用最接近于焦炭碳原子半径的元素为主料，处理液中配有一定比例的二氧化硅超细粉和少量的二氧化钛、炭黑，它在焦炭表层形成保护膜并堵塞炭化焦炭气孔，减缓了CO2和焦炭反应的速度，减少焦炭在炉内的粉化程度，降低高炉内的溶损率，使焦比降低。因此，焦炭经喷洒膜法处理液后，焦炭反应性降低，反应后强度增强，焦炭质量得到明显改善。
本发明更在于用这种处理液能使焦炭表面及内部结构气孔壁以薄膜的形式相融附着，并且有很好的分散性、稳定性、吸收性强，能与焦炭气孔及气孔壁吸附相融紧密，处理液的对焦炭气孔及气孔壁的填充和焦炭对处理液的吸附作用，这样焦炭孔孢结构得到改善，气孔壁变厚材质更加致密，从而提高焦炭反应后强度。
本发明提供的一种高炉专用焦炭膜法处理液，在某钢铁公司对高炉生产进行了空白期试验和添加焦炭膜法处理液试验对比，通过试验情况对数据进行整理统计和分析。
1.试验数据统计
高炉基准期试验数据见表1，高炉试验期试验数据见表2。
表12#高炉基准期数据
表22#高炉试验期数据
通过对以上基准期和试验期各项数据的对比，可以看出：添加了本发明所述的高炉专用焦炭膜法处理液后，不考虑高炉炉况和焦丁等因素的影响，2#高炉焦比是降低的，焦比降低为441.98kg/t Fe-408.80kg/t Fe＝33.18kg/t Fe；煤比略有升高，煤比升高为97.0kg/t Fe-92.0kg/t Fe＝5.0kg/t Fe；燃料比也是下降的，燃料比下降为533.98kg/t Fe-505.80kg/t Fe＝28.18kg/t Fe。
2.试验数据分析
从2#高炉焦比数据看：基准期焦比平均值为441.98kg/t Fe，试验期焦比平均值为408.80kg/t Fe，焦比平均降低33.18kg/t Fe。
从2#高炉煤比数据看：基准期煤比平均值为92.0kg/t Fe，试验期煤比平均值为97.0kg/t Fe，煤比平均升高5kg/t Fe。
从2#高炉燃料比数据看：基准期燃料比平均值为533.98kg/t Fe，试验期燃料比平均值为505.80kg/t Fe，燃料比平均降低28.18kg/t Fe。
从试验数据分析可以看出：试用高炉焦炭膜法处理液后，高炉降低焦比的效果是比较明显的，并且，生铁产量也得到了相应的提高，产量提高13069.7吨-12528.1吨＝541.6吨。
3.试验总结
某公司高炉使用本发明公开的高炉专用焦炭膜法处理液后，由于在试验基准期内高炉炉况不顺，因此不考虑高炉炉况和焦丁等因素的影响情况下，高炉焦比平均降低了33.18kg/t Fe，煤比平均升高了5.0kg/t Fe，燃料比平均降低了28.18kg/t Fe，平均每吨铁成本降低了40.12元/吨铁。每吨铁消耗该公司生产的高炉焦炭膜法处理液为1.2kg，高炉焦炭膜法处理液使用比例为2.58％，生铁产量提高了4.3％(541.6吨/12528.1吨＝4.3％)，试验结果表明使用焦炭膜法处理液后，能给炼铁企业达到降本增效的目的。
相对于现有技术，本发明提供的一种高炉专用焦炭膜法处理液，对于不能达标的冶金焦炭或劣质焦炭，经处理液对焦炭气孔及气孔壁的填充和焦炭对处理液的吸附作用，可以有效的改善焦炭质量，提高焦炭热强度，提高高炉炼铁质量，降低炼铁焦比，以达到炼铁生产降本增效的目的。本发明提供的一种高炉专用焦炭膜法处理液经济实用，成本低廉，在整个生产和操作过程中简单安全，无毒无害无味，对环境没有任何污染，可以提高焦炭的抗碎强度(M40)，降低耐磨强度(M10)，降低焦炭反应性(CRI)，提高反应后强度(CSR)，降低炉渣的粘度，增加流动性，减少焦炭在炉内的粉化，增强骨架支撑作用，抑制高炉崩料及陷料，改善高炉内含铁炉料低温还原粉化率(RDI)，提高高炉利用系数，增加吨时产量降低焦比，理论预期在每吨焦炭上喷洒5-10公斤焦炭膜法处理液后，焦比降低20-50kg/t·Fe，高炉燃料比降低20-40kg/t·Fe，铁产量增加2-6％。
焦炭膜法处理液装置为独立系统，加液配备是全自动化设备，处理液由喷枪雾化喷洒到振动筛或料仓口焦炭上完成自动化喷洒过程。不影响原使用设备的安全运行，不改变设备运行程序。本产品不受高炉原系统各种设备、设施、机械的限制，不同焦炭均可使用。
具体实施方式
实施例1：
一种高炉专用焦炭膜法处理液，由以下质量配比的原料组成：硼酸55-65份，硼砂6-10份，硅灰7-10份，高效分散剂1-5份，高能成膜溶液6-10份，水800-1200份。
所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉0.5-2份，炭黑1-5份。
所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素0.5-3份，聚乙二醇1-4份，聚丙烯酰胺0.5-2份，水60-120份。
所述的聚乙二醇为聚乙二醇-600，聚乙二醇-800和聚乙二醇-1000中的其中一种。
具体步骤为：先向搅拌桶内加入200份水，在搅拌条件下加入硼酸55-65份，硼砂6-10份，硅灰7-10份，高效分散剂1-5份，高能成膜溶液6-10份，水800-1200份，并在搅拌过程中继续加水600-1000份，搅拌10-40分钟，即可得到高炉专用焦炭膜法处理液，其外观为浅黑色溶液，80目过筛不小于95％，溶液中固体物质小于10％，密度(20℃)为1.02±0.05g/cm3，pH值6.2-7.2，每吨焦炭喷洒5-10kg。
实施例2：
一种高炉专用焦炭膜法处理液，由以下质量配比的原料组成：硼酸55kg，硼砂6kg，硅灰7kg，高效分散剂1kg，高能成膜溶液6kg，水800kg。
所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉0.5kg，炭黑1kg。
所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素0.5kg，聚乙二醇-6001kg，聚丙烯酰胺0.5kg，水60kg。
具体步骤为：先向搅拌桶内加入200kg水，在搅拌条件下加入各原料，并在搅拌过程中继续加剩余的水，搅拌10分钟，将配好的产品放入备用储液罐内，并用运输罐车运输至现场，每吨焦炭喷洒5kg。
某公司高炉使用本实施例公开的高炉专用焦炭膜法处理液后，不考虑高炉炉况和焦丁等因素的影响情况下，高炉焦比平均降低了33.52kg/t Fe，煤比平均升高了5.6kg/t Fe，燃料比平均降低了28.59kg/t Fe，平均每吨铁成本降低了40.45元/吨铁。每吨铁消耗该公司生产的高炉焦炭膜法处理液为1.5kg，高炉焦炭膜法处理液使用比例为2.67％，生铁产量提高了4.6％，试验结果表明使用焦炭膜法处理液后，能给炼铁企业达到降本增效的目的。
实施例3：
一种高炉专用焦炭膜法处理液，由以下质量配比的原料组成：硼酸58kg，硼砂7kg，硅灰8kg，高效分散剂2kg，高能成膜溶液7kg，水900kg。
所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉0.8kg，炭黑2kg。
所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素1.5kg，聚乙二醇-8001.5kg，聚丙烯酰胺0.8kg，水70kg。
具体步骤为：先向搅拌桶内加入200kg水，在搅拌条件下加入各原料，并在搅拌过程中继续加剩余的水，搅拌18分钟，将配好的产品放入备用储液罐内，并用运输罐车运输至现场，每吨焦炭喷洒6kg。
某公司高炉使用本实施例公开的高炉专用焦炭膜法处理液后，不考虑高炉炉况和焦丁等因素的影响情况下，高炉焦比平均降低了32.68kg/t Fe，煤比平均升高了4.9kg/t Fe，燃料比平均降低了27.96kg/t Fe，平均每吨铁成本降低了39.21元/吨铁。每吨铁消耗该公司生产的高炉焦炭膜法处理液为1.3kg，高炉焦炭膜法处理液使用比例为2.24％，生铁产量提高了4.2％，试验结果表明使用焦炭膜法处理液后，能给炼铁企业达到降本增效的目的。
实施例4：
一种高炉专用焦炭膜法处理液，由以下质量配比的原料组成：硼酸60kg，硼砂8kg，硅灰8.5kg，高效分散剂3kg，高能成膜溶液8kg，水1000kg。
所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉1.2kg，炭黑3kg。
所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素1kg，聚乙二醇-10002kg，聚丙烯酰胺1kg，水90kg。
具体步骤为：先向搅拌桶内加入200kg水，在搅拌条件下加入各原料，并在搅拌过程中继续加剩余的水，搅拌25分钟，将配好的产品放入备用储液罐内，并用运输罐车运输至现场，每吨焦炭喷洒7kg。
某公司高炉使用本实施例公开的高炉专用焦炭膜法处理液后，不考虑高炉炉况和焦丁等因素的影响情况下，高炉焦比平均降低了31.87kg/t Fe，煤比平均升高了4.8kg/t Fe，燃料比平均降低了27.47kg/t Fe，平均每吨铁成本降低了38.86元/吨铁。每吨铁消耗该公司生产的高炉焦炭膜法处理液为1.4kg，高炉焦炭膜法处理液使用比例为2.13％，生铁产量提高了4.1％，试验结果表明使用焦炭膜法处理液后，能给炼铁企业达到降本增效的目的。
实施例5：
一种高炉专用焦炭膜法处理液，由以下质量配比的原料组成：硼酸62kg，硼砂9kg，硅灰9kg，高效分散剂4kg，高能成膜溶液9kg，水1100kg。
所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉1.6kg，炭黑4kg。
所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素2.5kg，聚乙二醇-6002.8kg，聚丙烯酰胺1.6kg，水100kg。
具体步骤为：先向搅拌桶内加入200kg水，在搅拌条件下加入各原料，并在搅拌过程中继续加剩余的水，搅拌32分钟，将配好的产品放入备用储液罐内，并用运输罐车运输至现场，每吨焦炭喷洒8kg。
某公司高炉使用本实施例公开的高炉专用焦炭膜法处理液后，不考虑高炉炉况和焦丁等因素的影响情况下，高炉焦比平均降低了33.91kg/t Fe，煤比平均升高了5.7kg/t Fe，燃料比平均降低了28.89kg/t Fe，平均每吨铁成本降低了40.68元/吨铁。每吨铁消耗该公司生产的高炉焦炭膜法处理液为1.6kg，高炉焦炭膜法处理液使用比例为2.87％，生铁产量提高了4.7％，试验结果表明使用焦炭膜法处理液后，能给炼铁企业达到降本增效的目的。
实施例6：
一种高炉专用焦炭膜法处理液，由以下质量配比的原料组成：硼酸65kg，硼砂10kg，硅灰10kg，高效分散剂5kg，高能成膜溶液10kg，水1200kg。
所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉2kg，炭黑5kg。
所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素3kg，聚乙二醇-8003.5kg，聚丙烯酰胺2kg，水110kg。
具体步骤为：先向搅拌桶内加入200kg水，在搅拌条件下加入各原料，并在搅拌过程中继续加剩余的水，搅拌40分钟，将配好的产品放入备用储液罐内，并用运输罐车运输至现场，每吨焦炭喷洒10kg。
某公司高炉使用本实施例公开的高炉专用焦炭膜法处理液后，不考虑高炉炉况和焦丁等因素的影响情况下，高炉焦比平均降低了34.24kg/t Fe，煤比平均升高了5.8kg/t Fe，燃料比平均降低了29.03kg/t Fe，平均每吨铁成本降低了40.89元/吨铁。每吨铁消耗该公司生产的高炉焦炭膜法处理液为1.6kg，高炉焦炭膜法处理液使用比例为2.96％，生铁产量提高了4.8％，试验结果表明使用焦炭膜法处理液后，能给炼铁企业达到降本增效的目的。
实施例7：
一种高炉专用焦炭膜法处理液，由以下质量配比的原料组成：硼酸60kg，硼砂8kg，硅灰8kg，高效分散剂3kg，高能成膜溶液8kg，水1000kg。
所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉1kg，炭黑2kg。
所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素2kg，聚乙二醇-10004kg，聚丙烯酰胺1.3kg，水120kg。
具体步骤为：先向搅拌桶内加入200kg水，在搅拌条件下加入各原料，并在搅拌过程中继续加剩余的水，搅拌25分钟，将配好的产品放入备用储液罐内，并用运输罐车运输至现场，每吨焦炭喷洒10kg。
某公司高炉使用本实施例公开的高炉专用焦炭膜法处理液后，不考虑高炉炉况和焦丁等因素的影响情况下，高炉焦比平均降低了34.48kg/t Fe，煤比平均升高了5.9kg/t Fe，燃料比平均降低了29.36kg/t Fe，平均每吨铁成本降低了41.02元/吨铁。每吨铁消耗该公司生产的高炉焦炭膜法处理液为1.5kg，高炉焦炭膜法处理液使用比例为2.93％，生铁产量提高了4.7％，试验结果表明使用焦炭膜法处理液后，能给炼铁企业达到降本增效的目的。
需要说明的是，本专利中的重量份单位可以使用g、kg等等。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高炉专用焦炭膜法处理液，其特征在于：由以下质量配比的原料组成：硼酸55-65份，硼砂6-10份，硅灰7-10份，高效分散剂1-5份，高能成膜溶液6-10份，水800-1200份。
2.根据权利要求1所述的高炉专用焦炭膜法处理液，其特征在于：所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉0.5-2份，炭黑1-5份。
3.根据权利要求2所述的高炉专用焦炭膜法处理液，其特征在于：所述的高效分散剂是由以下质量配比的原料组成：钛白粉1份，炭黑2份。
4.根据权利要求1所述的高炉专用焦炭膜法处理液，其特征在于：所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素0.5-3份，聚乙二醇1-4份，聚丙烯酰胺0.5-2份，水60-120份。
5.根据权利要求4所述的高炉专用焦炭膜法处理液，其特征在于：所述的高能成膜溶液是由以下质量配比的原料组成：羟丙基甲基纤维素1份，聚乙二醇2份，聚丙烯酰胺1份，水90份。
6.根据权利要求4或5所述的高炉专用焦炭膜法处理液，其特征在于：所述的聚乙二醇为聚乙二醇-600，聚乙二醇-800和聚乙二醇-1000中的其中一种。
7.根据权利要求1所述的高炉专用焦炭膜法处理液的制备方法，其特征在于：具体步骤为：先向搅拌桶内加入200份水，在搅拌条件下加入硼酸55-65份，硼砂6-10份，硅灰7-10份，高效分散剂1-5份，高能成膜溶液6-10份，水800-1200份，并在搅拌过程中继续加水600-1000份，搅拌10-40分钟，即可得到高炉专用焦炭膜法处理液。
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