CN104619866B - 高炉喷吹煤的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够以低成本获得既能够抑制发热量的降低，又能够在通往高炉主体风口的通道中抑制高炉喷吹煤灰的附着或者因高炉喷吹煤灰导致的闭塞的高炉喷吹煤的高炉喷吹煤的制备方法。依据对煤炭进行分析所获得的数据，选择满足条件A、B的第一、第二煤种(S2、S3)，依据将第一、第二煤种的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且Al2O3含量设为20重量％时该灰分中的CaO含量，导出能够使所述第一煤种与所述第二煤种混合而成的混煤的灰分中的CaO含量达到40重量％以上的该第一煤种与该第二煤种的混合比(S4)，将所述第一煤种与所述第二煤种以所述混合比进行混合(S5)。

Description

高炉喷吹煤的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高炉喷吹煤的制备方法。
背景技术
高炉设备可通过将铁矿石、石灰石、焦炭等原料从高炉主体的顶部装入内部，同时从该高炉主体的侧部靠近下方的风口，喷吹热风以及作为辅助燃料的高炉喷吹煤(煤粉)，从而从铁矿石制造生铁。
然而，为了稳定地操作所述高炉设备，要求在所述高炉喷吹煤通往所述高炉主体的所述风口的通道中，抑制高炉喷吹煤灰的附着或因该高炉喷吹煤灰导致的闭塞。
例如，已提出有以下方法，即通过在灰的软化点低于1300℃的煤粉中添加石灰石或蛇纹石等CaO来源的造渣剂，将煤粉中灰的软化点调整处理至1300℃以上，其次，仅将煤粉中灰的软化点为1300℃以上的煤粉从高炉主体的风口喷吹至内部，提高高炉喷吹煤的燃烧性(例如参照下述专利文献1)。
此外，还提出了例如将CaO类、MgO类、SiO2类助熔剂中的任一种或两种以上从风口部喷吹至高炉的内部的高炉操作方法(例如，参照下述专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开5-156330号公报
专利文献2：日本专利特开3-29131号公报
发明概要
发明拟解决的问题
但是，所述专利文献1中记载的煤粉(高炉喷吹煤)仅使用特意添加上述造渣剂，将灰的软化点调整处理至1300℃以上的的煤粉，因此会导致运行成本的升高。此外，因为所述造渣剂仅为氧化钙，根据所述单一煤粉的灰分组成，所述造渣剂的添加量变得非常大，根据其添加量可能导致高炉喷吹煤发热量降低。
所述专利文献2中仅记载了通过使1450℃时的粘性达到10泊以下的方法来确保在高炉内生成的炉腹渣的流动性的高炉操作方法，因此可能无法在通往高炉主体风口的通道中抑制高炉喷吹煤灰的附着或者因高炉喷吹煤灰导致的闭塞。此外，因为添加所述助熔剂，根据其添加量可能会导致高炉喷吹煤发热量降低。
因此，为了解决上述课题，本发明的目的在于提供一种能够以低成本获得既能够抑制发热量的降低，又能够在通往高炉主体风口的通道中抑制高炉喷吹煤灰的附着或者因高炉喷吹煤灰导致的闭塞的高炉喷吹煤的高炉喷吹煤的制备方法。
发明内容
解决上述课题的第1项发明涉及的高炉喷吹煤的制备方法是，一种高炉喷吹煤的制备方法，所述高炉喷吹煤被从高炉设备风口喷吹至高炉主体的内部，其特征在于，具有：第1工序，分析煤的原煤时的水分含量、煤炭的灰分、以及该灰分中的Al、Si、Ca、Mg的重量％；第2工序，依据分析获得的数据，选择第一煤种，该第一煤种的原煤时的水分含量为15重量％以上，假设灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物为100重量％时，Al2O3含量为20重量％±5重量％，CaO含量为20重量％以上40重量％以下，MgO含量为10重量％以下；第3工序，依据分析获得的数据，选择第二煤种，假设灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物为100重量％时，Al2O3含量为20重量％±5重量％，CaO含量含量为40重量％以上，MgO含量为10重量％以下；第4工序，依据所述第一煤种的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且Al2O3含量设为20重量％时该灰分中的CaO含量，以及所述第二煤种的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且Al2O3含量设为20重量％时该灰分中的 CaO含量，导出能够使所述第一煤种与所述第二煤种混合而成的混煤的灰分中的CaO含量达到40重量％以上的该第一煤种与该第二煤种的混合比；以及第5工序，将所述第一煤种与所述第二煤种以所述混合比进行混合。
解决上述课题的第2项发明所涉及的高炉喷吹煤的制备方法是，一种如所述第1项发明所涉及的高炉喷吹煤的制备方法，其特征在于，还具有对所述第一煤种与所述第二煤种混合而成的混煤进行干馏的第6工序。
解决上述课题的第3项发明所涉及的高炉喷吹煤的制备方法是，一种如所述第1项发明所涉及的高炉喷吹煤的制备方法，其特征在于，还具有在所述第5工序之前将所述第一煤种和所述第二煤种分别干馏的预处理工序，以及在所述第5工序之后进行的、将所述混煤成型的第7工序。
发明效果
采用本发明所涉及的高炉喷吹煤的制备方法，能够以低成本获得既能够抑制发热量降低，又能够在通往高炉主体风口的通道中抑制高炉喷吹煤灰的附着或者因高炉喷吹煤灰导致的闭塞的高炉喷吹煤。
附图说明
图1显示本发明的一个实施方式所涉及的高炉喷吹煤的制备方法的流程的流程图。
图2本发明的一个实施方式涉及的高炉喷吹煤的制备方法中使用混煤的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且Al2O3含量设为20重量％时的SiO2-CaO-MgO-20％Al2O3的4元系状态图。
图3是用于说明本发明的实施例涉及的高炉喷吹煤的制备方法的确认试验的SiO2-CaO-MgO-20％Al2O3的4元系状态图。
具体实施方式
以下依据附图，对本发明涉及的高炉喷吹煤的制备方法的实施方式进行说明，但本发明并不仅限定于依据附图说明的以下实施方式。
依据图1和图2，对本发明所涉及的高炉喷吹煤的制备方法的一个实施方式进行说明。
本实施方式涉及的高炉喷吹煤是从风口喷吹至高炉设备的高炉主体内部的高炉喷吹煤，可通过以下方法容易制备，即如图1所示，通过分析煤炭的原煤时的水分含量以及煤炭的灰分，并且分析煤炭的灰分中Al、Si、Ca、Mg的重量％(第1工序S1)，选择满足条件A的低灰熔点的第一煤种(第2工序S2)，并且选择满足不同于条件A的条件B的高灰熔点的第二煤种(第3工序S3)，并导出混合这些煤炭(第一煤种和第二煤种)的混合比(第4工序S4)，按所述混合比将所选择的所述第一煤种与所述第二煤种进行混合(第5工序S5)。
在所述第1工序S1中，煤炭的原煤时的水分含量和煤炭的灰分的组成是作为煤炭(原煤)的质量的最基本数据，是通过原煤的产出时或使用等时实施的例如JIS M 8812(2004)中规定的工业分析而获得的数据。
在所述第1工序S1中，煤炭的灰分中的Al、Si、Ca、Ma的重量％是作为煤炭(原煤)的质量的最基本数据，是通过原煤产出时或使用等时实施的例如JIS K 0083中规定的废气中的金属分析方法(利用ICP(电感耦合高频等离子)进行的方法)以及JIS M 8815中规定的煤炭灰和焦炭灰的分析方法而获得的数据。
所述第2工序S2中的所述条件A为原煤时的水分含量为15重量％以上，如图2所示，将灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％时，Al2O3含量为20重量％±5重量％，CaO含量为20重量％以上40重量％以下，MgO含量为10重量％以下。
作为满足所述条件A的所述第一煤种的原煤，例如可列举褐煤、次烟煤、烟煤等一般灰熔点较低(例如1200℃)的低质煤(氧原子含有比例(干基)：超过18重量％、平均细孔直径：3～4nm)。此外，通过将所述低质煤炭在低氧环境中(氧浓度：5体积％以下)加热(110～200℃×0.5～1小时)干燥除去水分后，通过在低氧环境中(氧浓度：2体 积％以下)加热(460～590℃(优选为500～550℃)×0.5～1小时)并干馏，将水、二氧化碳或焦油部分等作为干馏气体或干馏油加以除去后，通过在低氧环境中(氧浓度：2体积％以下)进行冷却(50℃以下)，可使用平均细孔直径为10～50nm，即虽然含氧官能团(羧基、醛基、酯基、羟基等)等焦油生成基脱离后大幅减少，但氧原子含有比例(干基)为10～18重量％，即主骨架(以C、H、O为中心的燃烧成分)的分解(减少)被大幅抑制的干馏煤。
所述第3工序S3中的所述条件B，如图2所示，将灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％时，Al2O3含量为20重量％±5重量％，CaO含量为40重量％以上，MgO含量为10重量％以下。
作为满足所述条件B的所述第二煤种的原煤，不仅限于水分含量低于15％的优质煤，例如可列举水分含量15％以上的褐煤、次烟煤、烟煤等一般灰熔点较低(例如1200℃)的低质煤(氧原子含有比例(干基)：超过18重量％、平均细孔直径：3～4nm)。此外，可使用通过将所述低质煤炭在低氧环境中(氧浓度：5体积％以下)加热(110～200℃×0.5～1小时)干燥除去水分后，通过在低氧环境中(氧浓度：2体积％以下)加热(460～590℃(优选为500～550℃)×0.5～1小时)并干馏，将水、二氧化碳或焦油部分等作为干馏气体或干馏油加以除去，然后在低氧环境中(氧浓度：2体积％以下)进行冷却(50℃以下)，平均细孔直径为10～50nm，即虽然含氧官能团(羧基、醛基、酯基、羟基等)等焦油生成基脱离后大幅减少，但氧原子含有比例(干基)为10～18重量％，即主骨架(以C、H、O为中心的燃烧成分)的分解(减少)被大幅抑制的干馏煤。
所述第4工序S4中，所述第一煤种与所述第二煤种的混合比通过以下方法导出，即依据在所述第1工序S1所获得的所述第一煤种的灰分的组成数据，导出将该第一煤种的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％并且该灰分中的Al2O3含量设为20重量％时的该第一煤种的灰分中的CaO含量，并且依据在所述第1工序S1所获得的所述第二煤种的灰分的组成数据，导出将该第二煤种的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％并且该灰分中的Al2O3含量设为20重量％时的该 第二煤种的灰分中的CaO含量，然后依据所述所述第一煤种的灰分中的CaO含量和所述第二煤种的灰分中的CaO含量，导出能够使所述第一煤种与所述第二煤种混合而成的混煤的灰分中的CaO含量达到40重量％以上的该第一煤种与该第二煤种的混合比。
所述第5工序S5中，通过将所述第2工序S2中选择的所述第一煤种与所述第3工序S3中选择的所述第二煤种，以所述第4工序S4中导出的所述混合比进行混合，制成高炉喷吹煤。
本实施方式涉及的高炉喷吹煤的制备方法制成的高炉喷吹煤，是将满足所述条件A的所述第一煤种与满足所述条件B的所述第二煤种以所述混合比混合，使将所述第一煤种与所述第二煤种的混煤的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％并且该灰分中的Al2O3含量设为20重量％时的该灰分中的CaO含量达到40重量％以上而成，所以该高炉喷吹煤的灰熔点比从高炉主体的风口喷吹至内部的热风的温度高100～150℃以上，该高炉喷吹煤的灰(高炉喷吹煤灰)不会被热风熔化，因此能够在高炉喷吹煤通往高炉主体风口的通道中抑制高炉喷吹煤灰的附着或者因高炉喷吹煤灰导致的闭塞。
因此，在本实施方式涉及的高炉喷吹煤中尽管含有低灰熔点的第一煤种，但通过将所述第一煤种与所述第二煤种混合，使所述第一煤种与所述第二煤种混合而成的混煤的灰分中的CaO含量达到40重量％以上，就能够使该混煤的灰熔点达到1400℃以上，因此不需要在煤炭中添加氧化钙等添加剂，故不会因为添加所述添加剂而引起热量的降低，能够抑制所获得的高炉喷吹煤发热量的降低。
因此，采用本发明涉及的高炉喷吹煤的制备方法，能够以低成本获得既能够抑制发热量的降低，又能够在通往高炉主体风口的通道中抑制高炉喷吹煤灰的附着或者因高炉喷吹煤灰导致的闭塞的高炉喷吹煤。
实施例
以下对为确认本发明涉及的高炉喷吹煤的制备方法的作用效果而实施的实施例进行说明，但本发明并不仅限定于依据各种数据说明的以下实施例。
首先，如图1所示，分析煤炭的原煤时的水分含量以及煤炭的灰分，并且预先分析煤炭的灰分中的Al、Si、Ca、Mg的重量％(第1工序S1)，选择满足所述条件A的第一煤种(第2工序S2)，并且选择满足不同于所述条件A的所述条件B的第二煤种(第3工序S3)。本实施例中，选择下述表1所示的煤种1作为满足所述条件A的所述第一煤种，并选择下述表1所示的煤种2作为满足所述条件B的所述第二煤种。
表1
所述煤种1在将该煤种1的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物的总重量设为100重量％，并且将Al2O3含量换算为20重量％时，该煤种1的灰分中的Si、Ca、Mg的各氧化物的含量分别显示为上述表1所示的 值。因此，所述煤种1的灰熔点，在将煤的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且将Al2O3含量换算为20重量％时的SiO2-CaO-MgO-20％Al2O3的4元系状态图即图3中，处于点P1的位置。
所述煤种2在将该煤种2的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物的总重量设为100重量％，并且将Al2O3含量换算为20重量％时，该煤种2的灰分中的Si、Ca、Mg的各氧化物的含量分别显示为上述表1所示的值。因此，所述煤种2的灰熔点，在所述图3中，处于点P2的位置。
然后，依据所述煤种1的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且Al2O3含量换算为20重量％时该灰分中的CaO含量，以及所述煤种2的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且Al2O3含量换算为20重量％时该灰分中的CaO含量，导出能够使所述煤种1与所述煤种2混合而成的混煤的灰分中的CaO含量达到40重量％以上的该煤种1与该煤种2的混合比。本实施例中，所述煤种1的混合比为30重量％，所述煤种2的混合比为70重量％。将30重量％的所述煤种l与70重量％的所述煤种2混合而成的混煤即高炉喷吹煤作为试验体1。
将试验体1的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且将Al2O3含量换算为20重量％时，该试验体1的灰分中的Si、Ca、Mg的各氧化物的含量分别显示为下述表2所示的值。因此可以看出，所述试验体1的灰熔点在所述图3中处于点P3的位置，所述试验体1的灰熔点P3位于煤炭的灰熔点为1400℃以上的区域内。
表2
试验体1
SiO2(以SiO2，CaO，MgO为80wt％换算) 30
CaO(以SiO2，CaO，MgO为80wt％换算) 41
MgO(以SiO2，CaO，MgO为80wt％换算) 9
因此，很明显，采用本实施例，通过在分析煤炭的原煤时的水分含量以及煤炭的灰分的同时，分析煤炭的灰分中的Al、Si、Ca、Mg的重量％，并且选择满足所述条件A的第一煤种，同时选择满足不同于所述 条件A的所述条件B的第二煤种，依据第一煤种的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且Al2O3含量设为20重量％时该灰分中的CaO含量，以及第二煤种的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且Al2O3含量设为20重量％时该灰分中的CaO含量，导出能够使所述第一煤种与所述第二煤种混合而成的混煤的灰分中的CaO含量达到40重量％以上的该第一煤种与该第二煤种的混合比，将所述第一煤种与所述第二煤种以所述混合比混合形成混煤，能够以低成本获得尽管含有低灰熔点的煤炭，却能够抑制发热量的降低，并且能够在通往高炉主体风口的通道中抑制高炉喷吹煤灰的附着或因高炉喷吹煤灰导致的闭塞的高炉喷吹煤。
[其他实施方式]
上述内容虽然说明了在第2工序S2之后实施第3工序S3的高炉喷吹煤的制备方法，但也可以变更为同时实施第2工序S2和第3工序S3的高炉喷吹煤的制备方法，或可变更为在第3工序S3之后实施第2工序S2的高炉喷吹煤的制备方法。
上述内容虽然说明了通过实施所述第1工序S1至所述第5工序S5获得高炉喷吹煤的制备方法，但也可以变更为以下高炉喷吹煤的制备方法，即在实施所述第1工序S1至所述第5工序S5之后，作为第6工序S6，实施使用相同的干馏装置(干馏手段)将所述混煤同时干馏(低氧环境中(氧浓度：2体积％以下)加热(460～590℃(优选500～550℃)×0.5～1小时)的干馏工序，以获得高炉喷吹煤。通过这种高炉喷吹煤的制备方法，不但可达到上述实施方式同样的作用效果，还能够获得在即将从所述高炉主体的所述风口喷吹至内部之前，燃烧性得到提高的所述高炉喷吹煤。
此外，也可以变更为以下高炉喷吹煤的制备方法，即在所述第1工序S1至所述第4工序S4之后，换而言之所述第5工序S5之前，作为预处理工序，实施使用不同的干馏装置(干馏手段)将所述第一煤种和所述第二煤种干馏(低氧环境中(氧浓度：2体积％以下)加热(460～590℃(优选500～550℃)×0.5～1小时)的干馏工序，接着，在实施所述第5工序S5之后，作为第7工序S7，实施向干馏过的所述混煤中添加粘合剂(例如玉米淀粉、糖蜜、沥青等)或水等使其成型的成型工序，以获得高炉 喷吹煤。通过这种高炉喷吹煤的制备方法，不但可达到上述实施方式同样的作用效果，还能够容易地获得使用性能更好的高炉喷吹煤。
工业实用性
本发明涉及的高炉喷吹煤的制备方法，能够以低成本获得能够在通往高炉主体风口的通道中抑制高炉喷吹煤灰的附着或者因高炉喷吹煤灰导致的闭塞的高炉喷吹煤，因此能够极为有效地应用于制铁行业。
符号说明
A第一煤种的条件
B第二煤种的条件
P1煤种1的灰熔点
P2煤种2的灰熔点
P3试验体1的灰熔点
S1第1工序(分析工序)
S2第2工序(第一煤种选择工序)
S3第3工序(第二煤种选择工序)
S4第4工序(混合比确定工序)
S5第5工序(混合工序)

Claims (3)

1.一种高炉喷吹煤的制备方法，所述高炉喷吹煤被从高炉设备风口喷吹至高炉主体的内部，其特征在于，具有：
第1工序，分析煤炭的原煤时的水分含量、煤炭的灰分、以及该灰分中的Al、Si、Ca、Mg的重量％；
第2工序，依据分析获得的数据，选择第一煤种，该第一煤种的原煤时的水分含量为15重量％以上，假设灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物为100重量％时，Al2O3含量为20重量％±5重量％，CaO含量为20重量％以上40重量％以下，MgO含量为10重量％以下；
第3工序，依据分析获得的数据，选择第二煤种，假设灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物为100重量％时，Al2O3含量为20重量％±5重量％，CaO含量为40重量％以上，MgO含量为10重量％以下；
第4工序，依据所述第一煤种的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且Al2O3含量设为20重量％时该灰分中的CaO含量，以及所述第二煤种的灰分中的Al、Si、Ca、Mg氧化物设为100重量％，并且Al2O3含量设为20重量％时该灰分中的CaO含量，导出能够使所述第一煤种与所述第二煤种混合而成的混煤的灰分中的CaO含量达到40重量％以上的该第一煤种与该第二煤种的混合比；
第5工序，将所述第一煤种和所述第二煤种以所述混合比进行混合。
2.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤的制备方法，其特征在于，
还具有对所述第一煤种与所述第二煤种混合而成的混煤进行干馏的第6工序。
3.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤的制备方法，其特征在于，
还具有在所述第5工序之前将所述第一煤种和所述第二煤种分别干馏的预处理工序，以及在所述第5工序之后对所述混煤进行成型的第7工序。
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