CN113105932A - 一种炼铁专用焦炭钝化剂、制备方法以及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种炼铁专用焦炭钝化剂、制备方法以及使用方法，涉及金属冶炼技术领域。本发明的焦炭钝化剂是利用钝化主剂、钝化助剂、粘附剂构成，其中钝化主剂为硼酐和硼砂，钝化助剂是由氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇构成，粘附剂为改性淀粉。本发明的焦炭钝化剂能够与焦炭有效结合，提高焦炭对钝化剂的吸附量，进而有效降低焦炭的反应性，提高焦炭反应后强度。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种炼铁专用焦炭钝化剂、制备方法以及使用方法。
背景技术
焦炭在高温下的热破坏和热熔损是焦炭热强度降低的主要原因，热熔损是指高温下焦炭与二氧化碳反应，使焦炭的气孔壁变薄，强度降低，因而造成骨架坍塌粉化。焦炭的反应性越高，发生熔损和粉化就越严重，在高炉炉身软熔带以上温度区，二氧化碳与焦炭的反应在焦炭气孔表面激烈进行，显著减弱了焦炭的骨节和支撑作用，高炉中心气流变弱，边缘气流增加，炉缸中心死料柱增大，封口及回旋区的碎焦量增加，炉缸的透气性变差，铁口的深度减少，高炉的顺行性变差，导致焦比升高，高炉铁产量下降。
目前钝化处理焦炭技术逐渐受到关注，焦炭钝化处理技术是改进焦炭热态性能的一种处理工艺，其原料是利用钝化剂来降低焦炭的反应性(CRI)，即降低高温下焦炭与二氧化碳气体的反应能力，抑制焦炭在高炉内的气化反应，从而提高焦炭反应后强度(CSR)，减轻焦炭粒度的破损劣化程度，最终改善高炉生产运行状况。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种组成新颖且钝化效果优异的炼铁专用焦炭钝化剂，该钝化剂能够与焦炭有效结合，提高焦炭对钝化剂的吸附量，进而有效降低焦炭的反应性，提高焦炭反应后强度。
本发明炼铁专用焦炭钝化剂是由钝化主剂、钝化助剂、粘附剂构成，
其中所述钝化主剂为硼酐和硼砂，
所述钝化助剂是由氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇构成；
所述粘附剂为改性淀粉。
优选地，本发明焦炭钝化剂中钝化主剂占比为40～80wt％，粘附剂占比为3～5wt％，其余为钝化助剂。
优选地，本发明钝化主剂中硼酐和硼砂的质量比为1.5～6:1。
优选地，本发明钝化助剂中氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇质量比为5～12:3～8:5～20:2～6:1～5。
所述改性淀粉是采用交联剂对淀粉进行改性处理，所述交联剂为三偏磷酸钠、环氧氯丙烷或三氯氧磷中的一种。具体改性方法如下将淀粉溶液与交联剂溶液按质量比为5～10:1混合后，并在温度为120～200℃下搅拌反应30～60min，反应结束后过滤、干燥后得到改性淀粉。在一些实施例中所述干燥温度为50～80℃，干燥时间为60～120min。
本发明还提供了所述炼铁专用焦炭钝化剂的制备方法，具体是将所述钝化主剂、钝化助剂、粘附剂混合后充分搅拌均匀即可。
本发明所述炼铁专用焦炭钝化剂的使用方法如下：
首先在所述焦炭钝化剂中加入分散剂，混合后加水配制成浓度为0.5～1.5wt％的悬浊液，其中焦炭钝化剂和分散剂的重量比为10:1～6；
然后将焦炭浸泡在所述悬浊液中，搅拌1-3h，过滤后得到钝化处理的焦炭。
优选地，所述分散剂为多元醇，例如乙二醇、丙三醇等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的焦炭钝化剂组成新颖独特，能够与焦炭有效结合，提高焦炭对钝化剂的吸附量，进而有效降低焦炭的反应性，提高焦炭反应后强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种炼铁专用焦炭钝化剂是由以下组成混合而成：
钝化主剂65wt％、粘附剂5wt％、钝化助剂30wt％。其中钝化主剂是由质量比为3:1的硼酐和硼砂构成，钝化助剂是由质量比为8:6:11:5:3的氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇构成；粘附剂为改性淀粉，其中改性淀粉的制备方法如下：
1)按质量比为5:1称取水溶性淀粉和三偏磷酸钠交联剂；然后将水溶性淀粉溶解在水中，制成淀粉水溶液，将三偏磷酸交联剂溶解在乙醇中，制成交联剂溶液；
2)然后将淀粉水溶液与交联剂溶液混合，并在温度为150℃下搅拌反应60min，反应结束后过滤，并在温度为50℃下干燥120min后得到改性淀粉。
实施例2
一种炼铁专用焦炭钝化剂是由以下组成混合而成：
钝化主剂65wt％、粘附剂5wt％、钝化助剂30wt％。其中钝化主剂是由质量比为3:1的硼酐和硼砂构成，钝化助剂是由质量比为12:3:5:6:1的氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇构成；粘附剂为改性淀粉，其中改性淀粉的制备方法如下：
1)按质量比为5:1称取水溶性淀粉和环氧氯丙烷交联剂；然后将水溶性淀粉溶解在水中，制成淀粉水溶液，将环氧氯丙烷交联剂溶解在乙醇中，制成交联剂溶液；
2)然后将淀粉水溶液与环氧氯丙烷交联剂溶液混合，并在温度为150℃下搅拌反应30～60min，反应结束后过滤，并在温度为60℃下干燥120min后得到改性淀粉。
实施例3
一种炼铁专用焦炭钝化剂是由以下组成混合而成：
钝化主剂65wt％、粘附剂5wt％、钝化助剂30wt％，其中钝化主剂是由质量比为6:1的硼酐和硼砂构成，钝化助剂是由质量比为8:6:11:5:3的氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇构成；粘附剂为改性淀粉，其中改性淀粉的制备方法如下：
1)按质量比为5:1称取水溶性淀粉和三氯氧磷钠交联剂；然后将水溶性淀粉溶解在水中，制成淀粉水溶液，将三氯氧磷交联剂溶解在乙醇中，制成交联剂溶液；
2)然后将淀粉水溶液与三氯氧磷交联剂溶液混合，并在温度为150℃下搅拌反应60min，反应结束后过滤，并在温度为50℃下干燥120min后得到改性淀粉。
实施例4
一种炼铁专用焦炭钝化剂是由以下组成混合而成：
钝化主剂80wt％、粘附剂3wt％、钝化助剂17wt％，其中钝化主剂是由质量比为3:1的硼酐和硼砂构成，钝化助剂是由质量比为8:6:11:5:3的氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇构成；粘附剂为改性淀粉，其中改性淀粉的制备方法如下：
1)按质量比为5:1称取水溶性淀粉和三氯氧磷钠交联剂；然后将水溶性淀粉溶解在水中，制成淀粉水溶液，将三氯氧磷交联剂溶解在乙醇中，制成交联剂溶液；
2)然后将淀粉水溶液与三氯氧磷交联剂溶液混合，并在温度为150℃下搅拌反应60min，反应结束后过滤，并在温度为50℃下干燥120min后得到改性淀粉。
实施例5
一种炼铁专用焦炭钝化剂是由以下组成混合而成：
钝化主剂40wt％、粘附剂5wt％、钝化助剂55wt％。其中钝化主剂是由质量比为1.5:1的硼酐和硼砂构成，钝化助剂是由质量比为8:6:11:5:3的氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇构成；粘附剂为改性淀粉，其中改性淀粉的制备方法如下：
1)按质量比为10:1称取水溶性淀粉和三偏磷酸钠交联剂；然后将水溶性淀粉溶解在水中，制成淀粉水溶液，将三偏磷酸钠交联剂溶解在乙醇中，制成交联剂溶液；
2)然后将淀粉水溶液与三偏磷酸钠交联剂溶液混合，并在温度为200℃下搅拌反应60min，反应结束后过滤，并在温度为80℃下干燥120min后得到改性淀粉。
对比例1
一种炼铁专用焦炭钝化剂是由以下组成混合而成：
钝化主剂65wt％、粘附剂5wt％、钝化助剂30wt％。其中钝化主剂是由质量比为3:1的硼酐和硼砂构成，钝化助剂是由质量比为8:6:11:5的氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅构成，粘附剂为改性淀粉，其中改性淀粉的制备方法如下：
1)按质量比为5:1称取水溶性淀粉和三偏磷酸钠交联剂；然后将水溶性淀粉溶解在水中，制成淀粉水溶液，将三偏磷酸交联剂溶解在乙醇中，制成交联剂溶液；
2)然后将淀粉水溶液与交联剂溶液混合，并在温度为150℃下搅拌反应60min，反应结束后过滤，并在温度为50℃下干燥120min后得到改性淀粉。
对比例2
一种炼铁专用焦炭钝化剂是由以下组成混合而成：
钝化主剂65wt％、粘附剂5wt％、钝化助剂30wt％。其中钝化主剂是由质量比为3:1的硼酐和硼砂构成，钝化助剂是由质量比为8:11:5的氧化铝、氯化镁、二氧化硅构成；粘附剂为改性淀粉，其中改性淀粉的制备方法如下：
1)按质量比为5:1称取水溶性淀粉和三偏磷酸钠交联剂；然后将水溶性淀粉溶解在水中，制成淀粉水溶液，将三偏磷酸交联剂溶解在乙醇中，制成交联剂溶液；
2)然后将淀粉水溶液与交联剂溶液混合，并在温度为150℃下搅拌反应60min，反应结束后过滤，并在温度为50℃下干燥120min后得到改性淀粉。
对比例3
一种炼铁专用焦炭钝化剂是由以下组成混合而成：
钝化主剂65wt％、粘附剂5wt％、钝化助剂30wt％。其中钝化主剂为硼砂，钝化助剂是由质量比为8:6:11:5:3的氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇构成；粘附剂为改性淀粉，其中改性淀粉的制备方法如下：
1)按质量比为5:1称取水溶性淀粉和三偏磷酸钠交联剂；然后将水溶性淀粉溶解在水中，制成淀粉水溶液，将三偏磷酸交联剂溶解在乙醇中，制成交联剂溶液；
2)然后将淀粉水溶液与交联剂溶液混合，并在温度为150℃下搅拌反应60min，反应结束后过滤，并在温度为50℃下干燥120min后得到改性淀粉。
对实施例1-5以及对比例1-3制备的焦炭钝化剂进行使用，使用方式如下：
分别称取10g焦炭钝化剂和2g乙二醇，混合后加入100g水，搅拌均匀后制成焦炭钝化剂悬浊液；然后将焦炭浸泡在悬浊液中，搅拌3h，过滤后于50℃下干燥24h，得到钝化处理的焦炭。
按照GB/T4000-1996对钝化处理的焦炭进行反应性以及反应后强度进行测定，测定结果如表1所示。
表1
| 采用的钝化剂 | CRI | CSR |
| 实施例1 | 17.21％ | 69.5％ |
| 实施例2 | 18.2％ | 68.8％ |
| 实施例3 | 17.96％ | 69.31％ |
| 实施例4 | 18.34％ | 67.45％ |
| 实施例5 | 19.52％ | 65.18％ |
| 对比例1 | 26.4％ | 56.33％ |
| 对比例2 | 25.18％ | 58.23％ |
| 对比例3 | 23.2％ | 57.19％ |
| 焦炭(空白例) | 28.11％ | 53.04％ |
注：空白例即焦炭未经过钝化处理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种炼铁专用焦炭钝化剂，其特征在于，所述焦炭钝化剂是由钝化主剂、钝化助剂、粘附剂构成，
其中所述钝化主剂为硼酐和硼砂，
所述钝化助剂是由氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇构成；
所述粘附剂为改性淀粉。
2.权利要求1所述炼铁的专用焦炭钝化剂，其特征在于，所述焦炭钝化剂中钝化主剂占比为40～80wt％，粘附剂占比为3～5wt％，其余为钝化助剂。
3.根据权利要求2所述的炼铁专用焦炭钝化剂，其特征在于，所述硼酐和硼砂的质量比为1.5～6:1。
4.根据权利要求2所述的炼铁专用焦炭钝化剂，其特征在于，所述钝化助剂中氧化铝、碳酸钡、氯化镁、二氧化硅、氯化钇质量比为5～12:3～8:5～20:2～6:1～5。
5.根据权利要求2所述的炼铁专用焦炭钝化剂，其特征在于，所述改性淀粉是采用交联剂对淀粉进行改性处理，所述交联剂为三偏磷酸钠、环氧氯丙烷或三氯氧磷中的一种。
6.根据权利要求5所述的炼铁专用焦炭钝化剂，其特征在于，所述改性淀粉的制备方法如下：将淀粉溶液与交联剂溶液按质量比为5～10:1混合后，并在温度为120～200℃下搅拌反应30～60min，反应结束后过滤、干燥后得到改性淀粉。
7.根据权利要求6所述的炼铁专用焦炭钝化剂，其特征在于，所述干燥温度为50～80℃，干燥时间为60～120min。
8.根据权利要求1～7任意一项所述炼铁专用焦炭钝化剂的制备方法，其特征在于，将所述钝化主剂、钝化助剂、粘附剂混合后充分搅拌均匀即可。
9.根据权利要求1～7任意一项所述炼铁专用焦炭钝化剂的使用方法，其特征在于，方法如下：
首先在所述焦炭钝化剂中加入分散剂，混合后加水配制成浓度为0.5～1.5wt％的悬浊液，其中焦炭钝化剂和分散剂的重量比为10:1～6；
然后将焦炭浸泡在所述悬浊液中，搅拌1-3h，过滤后得到钝化处理的焦炭。
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述分散剂为多元醇。
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