CN105018662A - 一种利用兰炭代替焦丁的高炉生产方法 - Google Patents

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张建良
王广伟
高冰
王喆
徐润生
王海洋
宋腾飞
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Abstract

本发明涉及一种利用兰炭代替焦丁的高炉生产方法，该方法将块状兰炭与含铁炉料混合应用于高炉，同时通过实验研究了块状兰炭对烧结矿还原的促进效果，为块状兰炭代替焦丁的使用奠定了基础。本发明利用兰炭代替焦丁应用于高炉生产，一方面可以减少高炉中焦炭的使用量，同时可利用通过弱粘结性煤干馏得到的兰炭产品，从而缓解优质炼焦煤资源的短缺，另一方面还可以提高含铁炉料在高炉内的还原效率。兰炭固定碳高、灰分低、硫含量低，气化反应活性高，在高炉中代替焦丁可减少渣量、降低燃料比，同时可减少SO2等污染物的排放。

Description

一种利用兰炭代替焦丁的高炉生产方法
技术领域：
本发明涉及一种利用兰炭代替焦丁的高炉生产方法，属于高炉炼铁技术领域。
背景技术：
我国煤炭资源种类丰富，但优质炼焦煤资源稀缺。在现有已探明的烟煤储量中，焦煤、肥煤、气煤和瘦煤等炼焦用煤的储量较低，仅占20％左右，其中优质焦煤和肥煤的储量仅占8％左右。而焦肥煤是生产高炉用冶金焦的主要原料，当前国内钢铁产能巨大，对焦炭的消耗量也非常大，因此，焦肥煤资源的短缺状况日益加剧。
兰炭主要是由高挥发分的弱粘结性煤或不粘煤经中低温干馏制得的半焦产品。其中，块状兰炭固定碳高、灰分低、硫、磷等有害元素含量低，同时块状兰炭反应性高，极易与CO2发生气化反应。因此，块状兰炭成分与冶金焦炭成分基本接近，部分指标优于焦炭，兰炭反应性高，在高炉中可优先与CO2反应，一方面可以减轻焦炭的劣化程度，另一方面还可以提高含铁炉料周围的还原势，从而改善含铁炉料的还原效率。
与焦炭相比，块状兰炭强度较低，因此，兰炭不能代替作为料柱骨架的焦炭。但兰炭反应性高，可以代替焦丁与含铁炉料混合应用于高炉生产。兰炭代替焦丁在高炉中应用，一方面可以缓解优质炼焦煤资源的短缺状况，另一方面有利于提高含铁炉料在高炉内的还原效率。
发明内容：
本发明的目的是提供一种利用兰炭代替焦丁的高炉生产方法，以解决现有技术中高炉生产对焦炭的依赖，导致焦肥煤资源的严重短缺，生产成本的提高以及环境污染的加剧等技术问题。
一种利用兰炭代替焦丁的高炉生产方法，其特征在于，将块状兰炭和焦丁按一定比例搭配后混匀，将混匀的块状兰炭和焦丁与含铁炉料混合加入高炉，块状兰炭与焦丁的质量比为30～100:70～0。
进一步的，所述的块状兰炭质量指标满足：Cd≥80％；Ad≤13％；St,d≤0.8％；M25≥30％；M10≤30％；CRI≥40％；粒度范围：5mm～35mm。
本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：
本发明提供的一种利用兰炭代替焦丁的高炉生产方法，兰炭代替焦丁应用于高炉，可以减少高炉中焦炭的使用量，从而缓解优质炼焦煤资源的紧缺状况，并扩展了优质块状兰炭的应用领域。兰炭反应性高，在高炉中可以减轻焦炭的劣化程度，同时提高含铁炉料周围的还原势，从而改善含铁炉料还原效率。兰炭价格较低，使用兰炭代替焦丁可降低钢铁企业成本，提升企业经济效益。
附图说明：
图1兰炭和焦炭气化反应失重率对比图；
图2不同兰炭配比下焦炭反应失重率对比图；
图3不同条件下烧结矿还原度对比图。
具体实施方案：
1、兰炭气化反应特性
(1)将兰炭和焦炭进行破碎，分别选取16～20mm的兰炭和焦炭样品，在105℃下烘干。
(2)分别选取兰炭和焦炭样品，放入到程序还原炉内，通入流量为2L/min的N2保护，以10℃/min的升温速率开始加热升温，在1100℃下，关闭N2，通入流量为5L/min的CO2，恒温反应1h后，通入流量为2L/min的N2保护冷却至室温。
(3)将实验结束后的兰炭和焦炭样品进行称重，计算兰炭和焦炭的气化反应失重率。
实验结果如表1和图1所示。
表1兰炭和焦炭气化反应失重率
实验样品 焦炭 兰炭
反应失重率(％) 19.27 50.59
兰炭气化反应失重率远高于焦炭，说明兰炭与CO2气化反应能力强，在高炉中与CO2相遇时，兰炭会优先与CO2发生反应。
2、兰炭对焦炭气化反应的影响。
(1)将兰炭和焦炭进行破碎，分别选取23～25mm的兰炭和焦炭样品，在105℃下烘干。
(2)选取兰炭和焦炭样品，按照兰炭配比分别为0、15％、30％和50％进行兰炭与焦炭的混装实验，实验样品总重为100g，放入到中温管式炉内，通入流量为2L/min的N2保护，以10℃/min的升温速率开始加热升温，在1100℃下，关闭N2，通入流量为3L/min的CO2，恒温反应1h后，通入流量为2L/min的N2保护冷却至室温。
(3)将实验结束后的兰炭和焦炭样品分别进行称重，计算兰炭和焦炭的气化反应失重率。
实验结果如表2和图2所示。
表2不同配比下兰炭和焦炭气化反应失重率
兰炭配比(％) 0 15 30 50
焦炭失重率(％) 21.5 18.82 14.71 11.22
随着兰炭配比的增加，焦炭反应失重率不断下降，说明配入兰炭可有效降低焦炭的劣化程度，从而起到对焦炭的保护作用。
3、兰炭对铁矿石还原度的影响。
(1)将兰炭、焦炭和烧结矿进行破碎，分别选取16～20mm的兰炭和焦炭以及10～12.5mm的烧结矿样品，在105℃下烘干。
(2)分别选取20g兰炭和焦炭样品，60g烧结矿样品，将兰炭或焦炭与烧结矿均匀混合后，放入到中温管式炉内，通入流量为2L/min的N2保护，以10℃/min的升温速率开始加热升温，在1100℃下，关闭N2，通入流量为5L/min的60％CO+40％CO2混合气体，恒温反应1h后，通入流量为2L/min的N2保护冷却至室温。
(3)将实验结束后的兰炭、焦炭和烧结矿样品分别进行称重，计算兰炭和焦炭的气化反应失重率以及烧结矿的还原度。
实验结果如表3和图3所示。
表3不同配比下兰炭和焦炭气化反应失重率
实验方案 焦炭+烧结矿 兰炭+烧结矿
烧结矿还原度(％) 21.25 26.08
当烧结矿与兰炭混合时，烧结矿还原度高于烧结矿与焦炭混合时。与焦炭相比，兰炭反应性高，当兰炭与烧结矿混合时，可以使得烧结矿周围CO浓度提高，还原势提高，因而还原度得到升高。
4、一种利用兰炭代替焦丁的高炉生产方法，将块状兰炭与焦丁按一定比例搭配后，与含铁炉料混合应用于高炉，其中，块状兰炭与焦丁的质量比分别从30:70逐渐增加到70:30和100:0。分别按照上述比例在450m3高炉进行了兰炭代替焦丁工业试验，结果表明，与未使用兰炭时相比，使用兰炭后高炉燃料比分别降低了0.35kg/tHM、1.57kg/tHM和2.78kg/tHM，说明高炉使用兰炭代替焦丁后，经济技术指标改善较明显。
5、本发明所述的兰炭质量指标满足：Cd≥80％；Ad≤13％；St,d≤0.8％；M25≥30％；M10≤30％；CRI≥40％；粒度范围：5mm～35mm。高炉生产采用满足上述指标的兰炭可取得较好的冶炼效果。

Claims (2)

1.一种利用兰炭代替焦丁的高炉生产方法，其特征在于，将块状兰炭和焦丁按一定比例搭配后混匀，将混匀的块状兰炭和焦丁与含铁炉料混合入炉，块状兰炭与焦丁的质量比为30～100:70～0。
2.根据权利要求1所述的一种利用兰炭代替焦丁的高炉生产方法，其特征在于，所述兰炭质量指标满足：Cd≥80％；Ad≤13％；St,d≤0.8％；M25≥30％；M10≤30％；CRI≥40％；粒度范围：5mm～35mm。
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