CN112980481A - 一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法，其步骤包括：按设定的配比配备原料；将原料混合后加热，然后热压成型制得热压块；将热压块置于外热式炭化炉内高温炭化；热压块高温炭化后在密闭容器中冷却至室温得到高反应性焦炭。本发明提供的一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法，原料来源广泛，工艺流程简单，生产成本较低。

Description

一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法。
背景技术
当前，节能减排是钢铁企业致力追求的方向。钢铁工业是CO2排放大户，其中炼铁系统(含烧结、球团、焦化和高炉工序)CO2排放量达到整个钢铁生产流程的80％以上，是钢铁产业能源消耗和排放量最多的工序，这就要求钢铁工业提高生产技术减少CO2的排放。
随着钢铁冶炼过程的基础研究的提高，人们对高炉原料之一焦炭的性质有了新的认识，提出使用高反应性焦炭技术，为企业寻找到了节能降耗的新途径。高反应性焦炭是与普通焦炭相比具有更高热反应性且强度能够满足高炉生产的焦炭，具有起始反应温度低、反应速率快的特点。高炉使用高反应性焦炭可以减少CO2的排放。使用高反应性的焦炭可使碳的气化反应在较低温度下提前进行，进而降低热储备区的温度水平，改善高炉内铁矿石还原反应效率，提高了煤气利用率，因此，高反应性焦炭被认为是一种新型的高炉炼铁原料。
高反应性焦炭是将催化剂添加到炼焦煤中炼制的具有高反应性的焦炭。碱土金属、过渡元素金属均可作为催化剂提高焦炭的反应性。催化剂的加入方式有预先加入法和后加入法。预先加入法是指在将催化剂加入到配煤中共同焦化得到高反应性焦炭。后加入法是指在出焦过程中向焦炭表面喷洒催化剂溶液。另一方面，钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物。钢铁工业产生的大量钢渣以达约10亿吨，大部分以堆积为主，其综合利用率不超过30％。钢渣中含有大量的氧化钙、氧化镁和含铁物质，这对焦炭气化反应有很好的催化作用。因此可以利用钢渣制备高反应性焦炭。既能达到废物利用，又能得到高反应性焦炭。
目前，关于高反应性焦炭的制备的方法有很多种，如专利CN103756701A中所述，以配合煤为原料以钢渣为添加剂，利用焦炉炼焦。所加钢渣粒度不超过0.2mm，质量不超过配合煤质量的1％，制备高反应性焦炭。
专利CN101910364所述，将含有铁氧化物的物质和含碳物质混合并进行成型，然后使所述成型物的表面温度在550-600℃的温度范围内，以不大于20℃/min的加热速度制造高反应性焦炭。
专利CN102719264A所述，提供一种高反应性焦炭及其生产方法，焦炭为内外两层结构，其内部是配好的炼焦制成的，外层由高挥发份煤和配好的炼焦用煤混匀制成。其方法包括1.配煤；2.煤核的制作：称量45％～50％的炼焦用煤，经破碎、加粘结剂、压球后制成煤核，喷涂沥青，制得煤核；3.核外炼焦煤的处理：称量20％～25％的高挥发份煤，经干燥、破碎、筛分，将粒度小于3mm的煤粉送入预混机与30％～35％的炼焦用煤混合均匀；4.成品原料制备：将核外炼焦煤送入微摆混合槽，再放入煤核，使两者粘结混合；5.炼焦，得到成品焦炭。
如CN103468287所述，将粒径小于74μm的钢渣作为催化剂与煤样分别烘干后均匀混合形成混料，占混料质量的9～11％的水放入炼焦反应罐中并捣固密封得到煤饼，钢渣占混料质量的0～15％，混料放入炼焦反应罐中的堆积密度为950～1150kg/m3，将炼焦炉升温至900℃时将炼焦反应罐中快速置入炉膛中心，炉温升至1000～1100℃后恒温6～8h，取出反应罐，冷却即得高反应性焦炭。
如CN103468289所述，将5％～20％钢渣和80％～95％配合煤加水混合均匀，捣固在900℃时放入焦炉，按2℃/min～5℃/min速率升温，950～1050℃时出焦；并采用湿法熄焦而得到高反应性焦炭，其所述的配合煤成分由25％～29％的1/3焦煤、40％～44％焦煤、7％～11％瘦煤、6％～10％气肥煤和12％～16％肥煤混合而成。
上述方法主要存在以下问题：(1)有些方法需使用昂贵的粘结剂，其杂质元素多。有机粘结剂不具有高温强度，而且复合粘结剂含Si元素高，使焦炭灰分增加。(2)有些方法配加了将近一半或者更多的焦煤，节焦效果有限，同时限制了无焦煤地区的推广使用。(3)有些方法生产高反应性焦炭的添加剂为含铁物质，对焦炭的催化作用较为有限。
为降低能耗，简化工艺流程，降低环境负荷，实现钢铁工业的可持续发展，有必要积极探索研究高反应性焦炭的制备新方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种原料来源广泛，工艺流程简单，生产成本较低的以钢渣制备高反应性焦炭的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法，包括如下步骤：
以质量百分比计，按5％～25％的钢渣、50％～65％的1/3焦煤煤粉、10％～20％的瘦煤、10％～15％的无烟煤煤粉配备原料；
将上述原料混合后加热，然后热压成型制得热压块；
将所述热压块置于外热式炭化炉内高温炭化；
所述热压块高温炭化后在密闭容器中冷却至室温得到高反应性焦炭。
进一步地，所述原料混合后加热至150～300℃。
进一步地，所述热压块的高温炭化是将所述热压块以不大于5℃/min的速率加热至900～1100℃进行高温炭化，高温炭化的时间为3～5h。
进一步地，所述钢渣的氧化钙含量不高于60％；所述1/3焦煤煤粉的固定碳含量不低于55％、灰分不高于9％、挥发分不超过35％、胶质层指数不低于10；所述瘦煤的固定碳含量不低于65％、灰分不高于10％、挥发分不超过15％、胶质层指数不低于10；所述无烟煤煤粉中固定碳含量不低于75％、灰分不高于10％、挥发分不超过7％。
进一步地，所述钢渣的粒度不超过0.5mm；所述1/3焦煤煤粉、瘦煤及无烟煤煤粉的粒度均不超过0.15mm。
进一步地，所述高反应性焦炭的挥发分Vdaf含量不超过1.8％，全硫含量不超过0.5％，反应性CRI不低于50％，抗碎强度M40不低于85.3％，耐磨强度M10不超过6.9％。
本发明提供的一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法，具有如下优点：
(1)利用固体废弃物钢渣制备高反应性焦炭，不仅实现了炼钢废物的充分利用，减少了对环境的污染，而且在高温炭化过程中，钢渣中的氧化钙和被还原出来的金属铁在焦炭的气化反应过程中能够起到催化作用，从而提高了制得的焦炭的反应性。
(2)不使用焦煤，仅在廉价的钢渣中添加国内广泛分布的1/3焦煤、无烟煤、瘦煤等煤粉，不仅原燃料来源广泛，摆脱了无焦煤地区受到的原料焦煤的限制，具有广阔的推广应用前景，而且，还可降低物料中的挥发分的含量，减小环境污染，安全环保。
(3)无需使用昂贵的粘结剂，不仅可以降低生产成本，而且还可以降低所制得的焦炭的灰分。
(4)使用外热式炭化炉高温炭化处理，可以利用国内大量闲置的外热式炭化炉，能耗低，生产率高，能够满足钢铁生产低能耗、低成本的要求。并且通过控制外热式炭化炉的升温速率，可以降低升温过程挥发分的分解析出速率，保证制得的高反应性焦炭在升温过程中不出现裂纹，从而确保产品高反应性焦炭的强度能够达到要求。
(5)生产工艺大量使用非焦煤，并配加了廉价的钢渣，在煤资源应对措施上和炼铁厂的环保措施强化等方面具有良好的效果。并且，生产工艺流程简单，热压温度低，具有广阔的工业应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例提供的以钢渣制备高反应性焦炭的方法流程图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法，包括如下步骤：
以质量百分比计，按5％～25％的钢渣、50％～65％的1/3焦煤煤粉、10％～20％的瘦煤、10％～15％的无烟煤煤粉配备原料；
将上述原料混合后加热，然后热压成型制得热压块；
将所述热压块置于外热式炭化炉内高温炭化；
所述热压块高温炭化后在密闭容器中冷却至室温得到高反应性焦炭。
其中，所述原料混合后加热至150～300℃。
其中，所述热压块的高温炭化是将所述热压块以不大于5℃/min的速率加热至900～1100℃进行高温炭化，高温炭化的时间为3～5h。
其中，所述钢渣的氧化钙含量不高于60％；所述1/3焦煤煤粉的固定碳含量不低于55％、灰分不高于9％、挥发分不超过35％、胶质层指数不低于10；所述瘦煤的固定碳含量不低于65％、灰分不高于10％、挥发分不超过15％、胶质层指数不低于10；所述无烟煤煤粉中固定碳含量不低于75％、灰分不高于10％、挥发分不超过7％。
其中，所述钢渣的粒度不超过0.5mm；所述1/3焦煤煤粉、瘦煤及无烟煤煤粉的粒度均不超过0.15mm。
其中，所述高反应性焦炭的挥发分Vdaf含量不超过1.8％，全硫含量不超过0.5％，反应性CRI不低于50％，抗碎强度M40不低于85.3％，耐磨强度M10不超过6.9％。
下面结合实施例对本发明提供的一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法做具体说明。
实施例1
钢渣主要成分见表1，1/3焦煤煤化学成分见表2，无烟煤的化学成分见表3，瘦煤的化学成分见表4。钢渣的粒度小于0.15mm，其中粒度小于0.075mm的占60％。1/3焦煤粉的粒度小于0.15mm，其中粒度小于0.075mm的占80％。瘦煤中粒度小于0.15mm的占90％，其中粒度小于0.075mm的占80％。无烟煤的粒度小于0.15mm，其中粒度小于0.075mm的占70％。
表1某钢渣主要成分(质量分数)
Figure BDA0002952909490000061
表2某1/3焦煤煤粉的工业分析
Figure BDA0002952909490000062
表3某无烟煤煤粉的工业分析
Figure BDA0002952909490000063
表4某瘦煤粉的工业分析
Figure BDA0002952909490000064
高反应性焦炭按照质量分数钢渣15％、1/3焦煤65％、瘦煤10％、无烟煤煤粉10％的比例配料。物料充分混合均匀后，将混合物加热至200℃后，迅速将其热压成型，制成热压块。将热压块置于外热式炭化炉内，在非氧化性气氛下，经过升温与高温炭化，然后将高温炭化后的热压块在密闭容器中冷却至室温得到高反应性焦炭。其中升温速率为3℃/min，高温炭化温度为1000℃，高温炭化时间为3小时。高反应性焦炭的CaO含量为10.71％，SiO2含量为7.65％，反应性为53.5％，抗碎强度M40为86.3％，耐磨强度M10为6.6％。
实施例2
钢渣主要成分见表5，1/3焦煤煤化学成分见表6，无烟煤的化学成分见表7，瘦煤的化学成分见表8。钢渣的粒度小于0.15mm，其中粒度小于0.075mm的占70％。1/3焦煤粉的粒度小于0.15mm，其中粒度小于0.075mm的占75％。瘦煤中粒度小于0.15mm的占85％，其中粒度小于0.075mm的占85％。无烟煤的粒度小于0.15mm，其中粒度小于0.075mm的占75％。
表5某钢渣主要成分(质量分数)
Figure BDA0002952909490000071
表6某1/3焦煤煤粉的工业分析
Figure BDA0002952909490000072
表7某无烟煤煤粉的工业分析
Figure BDA0002952909490000081
表8某瘦煤粉的工业分析
Figure BDA0002952909490000082
按照质量分数分别为钢渣10％、1/3焦煤煤粉65％、瘦煤15％、无烟煤煤粉10％的比例配料。物料混合均匀后，将混合物加热至250℃后，迅速将其热压成型，制得热压块。将热压块置于外热式炭化炉内，在非氧化性气氛下，经过升温与高温炭化，然后将高温炭化后的热压块在密闭容器中冷却至室温得到高反应性焦炭。其中升温速率为3℃/min，高温炭化温度为900℃，高温炭化时间为4小时。高反应性焦炭的反应性为53.6％，CaO含量为7.30％，SiO2含量为7.30％，抗碎强度M40为86.5％，耐磨强度M10为6.2％。
实施例3
钢渣主要成分见表9，1/3焦煤煤化学成分见表10，无烟煤的化学成分见表11，瘦煤的化学成分见表12。钢渣的粒度小于0.15mm，其中粒度小于0.075mm的占65％。铁矿粉中粒度不超过0.15mm的占90％。1/3焦煤粉的粒度小于0.15mm，其中粒度小于0.075mm的占78％。瘦煤中粒度小于0.15mm的占94％，其中粒度小于0.075mm的占85％。无烟煤的粒度小于0.15mm，其中粒度小于0.075mm的占75％。
表9某钢渣主要成分(质量分数)
Figure BDA0002952909490000083
表10某1/3焦煤煤粉的工业分析
Figure BDA0002952909490000091
表11某无烟煤煤粉的工业分析
Figure BDA0002952909490000092
表12某瘦煤粉的工业分析
Figure BDA0002952909490000093
按照质量分数分别为钢渣5％、1/3焦煤煤粉55％、瘦煤25％、无烟煤煤粉10％的比例配料。物料混合均匀后，将混合物加热至200℃后，迅速将其热压成型，制得热压块。将热压块置于外热式炭化炉内，在非氧化性气氛下，经过升温与高温炭化，然后将高温炭化后的热压块在密闭容器中冷却至室温得到高反应性焦炭。其中升温速率为3℃/min，高温炭化温度为950℃，高温炭化时间为4小时。高反应性焦炭的反应性为53.6％，CaO含量为3.36％，SiO2含量为6.23％，抗碎强度M40为87.3％，耐磨强度M10为6.8％。
从以上实施例可以看出，本发明提供的一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法，由钢渣、1/3焦煤煤粉、瘦煤、无烟煤煤粉以合适的比例混合后，经混料、加热、热压、高温炭化、冷却后得到的高反应性焦炭其抗碎强度、耐磨强度均能满足高炉使用要求，反应性明显高于冶金焦炭。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法，其特征在于，包括如下步骤：
以质量百分比计，按5％～25％的钢渣、50％～65％的1/3焦煤煤粉、10％～20％的瘦煤、10％～15％的无烟煤煤粉配备原料；
将上述原料混合后加热，然后热压成型制得热压块；
将所述热压块置于外热式炭化炉内高温炭化；
所述热压块高温炭化后在密闭容器中冷却至室温得到高反应性焦炭。
2.根据权利要求1所述的以钢渣制备高反应性焦炭的方法，其特征在于：所述原料混合后加热至150～300℃。
3.根据权利要求1所述的以钢渣制备高反应性焦炭的方法，其特征在于：所述热压块的高温炭化是将所述热压块以不大于5℃/min的速率加热至900～1100℃进行高温炭化，高温炭化的时间为3～5h。
4.根据权利要求1所述的以钢渣制备高反应性焦炭的方法，其特征在于：所述钢渣的氧化钙含量不高于60％；所述1/3焦煤煤粉的固定碳含量不低于55％、灰分不高于9％、挥发分不超过35％、胶质层指数不低于10；所述瘦煤的固定碳含量不低于65％、灰分不高于10％、挥发分不超过15％、胶质层指数不低于10；所述无烟煤煤粉中固定碳含量不低于75％、灰分不高于10％、挥发分不超过7％。
5.根据权利要求1所述的以钢渣制备高反应性焦炭的方法，其特征在于：所述钢渣的粒度不超过0.5mm；所述1/3焦煤煤粉、瘦煤及无烟煤煤粉的粒度均不超过0.15mm。
6.根据权利要求1所述的以钢渣制备高反应性焦炭的方法，其特征在于：所述高反应性焦炭的挥发分Vdaf含量不超过1.8％，全硫含量不超过0.5％，反应性CRI不低于50％，抗碎强度M40不低于85.3％，耐磨强度M10不超过6.9％。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103756701A (zh) * 2014-01-21 2014-04-30 河北联合大学 高反应性焦炭及其生产方法
CN110655942A (zh) * 2018-06-28 2020-01-07 宝山钢铁股份有限公司 一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103756701A (zh) * 2014-01-21 2014-04-30 河北联合大学 高反应性焦炭及其生产方法
CN110655942A (zh) * 2018-06-28 2020-01-07 宝山钢铁股份有限公司 一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法

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