[发明专利]高炉炼铁专用的压制碳块及其制造和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉炼铁专用的压制碳块及其制造和使用方法，属于能够在高炉炼铁过程中部分乃至全部替代焦炭的压制碳块的产品及其制造和使用方法的技术领域。

背景技术

一方面，高炉炼铁使用焦炭似乎是天经地义的事。焦炭在高炉冶炼过程中的主要作用有三：一是为高炉冶炼提供燃料，以便产生热量，二是用作料柱和骨料；三是为高炉提供还原剂和渗碳剂。随着热风温度和高炉喷煤强度的不断提高，焦比的降低，大部分焦炭的燃料功能和用作还原剂和渗碳剂的功能逐渐被代替，但是，对其用作料柱和骨料方面的功能要求却更高，因此，焦炭的质量已成为喷煤量提升的限制性因素。

随着高炉的大型化、高利用系数操作、高煤比、低焦比和低成本生产的发展，高炉对焦炭质量的要求越来越高。因此，提高焦炭质量，对降低高炉冶炼成本、提高经济效益有重要的意义。

另一方面，焦炭的生产离不开焦煤。随着钢铁产量的日益增加，对焦煤的需求量也越来越大，价格较高已经不在话下，资源的短缺才是问题的关键，这也是催生非高炉炼铁的原动力之一。以熔融还原炼铁技术为例，虽然经过了近百年的努力，但是，距离该技术的真正的成熟，还有一段路要走。

现有技术的主要不足之处在于：

1.受炼焦用煤的资源、价格和炼焦工艺的限制，焦炭的内部裂纹难以避免，内部组织的均匀程度较低，内部孔隙较大，空隙率较高，视密度较低，因此，其质量，特别是它的高温下的抗磨性、抗碎性和强度进一步提高难度较大。

2.成品焦炭的粒度或块度是由破碎、筛分的方法得到的，一方面，数量较大的碎焦和焦粉的产生不可避免，需要返回进行再加工的量也较大，这一过程的存在本身就是一种浪费；另一方面，采用破碎方法生产的焦炭的粒度或块度是按一定的规律分布的，若对其粒度或块度按照纯理论上的最佳化提出要求，会导致产生更多的碎焦，进一步加大焦炭的成本，因此，目前对焦炭的粒度或块度的要求，是最佳方案与成本之间妥协的产物，而不是真正的最佳。

3.在目前的生产条件下，焦炭的形状是在破碎过程中自然形成的，要想对它形状提出特别要求是不可想象的。

4.焦炭的生产需要大量的、在世界范围内都紧缺的焦煤资源。

5.在现有技术的条件下，对焦煤的需求是一种日益增加的刚性需求，因此，焦煤的价格不断攀升，已经成为钢铁企业的沉重负担。

6.炼焦过程中，会产生较严重的污染，已经与日益严格的环保要求不相适应。

7.如果上述问题不能够在较短的时间内解决，高炉炼铁被非高炉炼铁淘汰是必然的，这就意味着人们经过几百年积累起来的高炉炼铁经验将可能被废弃，这是一种对社会公共资源的极大浪费。

发明内容

本发明的任务，是寻找高炉炼铁所需的焦炭的替代物及其制造和使用方法，在满足高炉炼铁的基本需求的基础上，克服现有技术的缺点，提升焦炭的替代物满足高炉炼铁需要的能力，以获得更理想的冶炼效果。

本发明的目的，是要提供一种在高炉冶炼过程中具有更好的适用性的高炉炼铁专用的压制碳块(及其制造和使用方法)，以便在高炉炼铁的过程中部分乃至全部替代焦炭，以减轻或摆脱高炉炼铁技术对世界性的紧缺资源——焦煤的依赖、降低炼铁成本、使人们经过几百年积累起来的高炉炼铁的经验继续发扬光大。同时，与炼焦环节相比，该压制碳块的制造过程对环境的污染也有所减轻。

本发明要解决的技术问题，是解决当前高炉炼铁必需使用焦炭和耗用焦煤的问题；与焦炭相比，是解决焦炭的替代物对高炉冶炼工艺所提出的质量要求，特别是它在高温下的抗磨性、抗碎性和降低其反应性、提高其反应后强度的能力进一步提高的问题，使之更能够适应由于高炉日益大型化和冶炼工艺中日益提高的喷煤强度所带来的新的情况；与焦炭相比，是解决焦炭的替代物的尺寸(粒度或块度)和/或形状不能够完全根据高炉冶炼工艺的要求，实现最佳化的问题；与焦炭相比，是解决焦炭的替代物能够使炼铁的成本进一步降低的问题；等等。

本发明的基本构思之一是关于一种高炉炼铁专用的压制碳块的。关于本压制碳块的基本构思是：一种高炉炼铁专用的压制碳块，其特征在于：它是以煤为基本原料并经过压制和干馏固化加工得到的；它的视密度≥980kg/m³；它的粒度≥15mm，且≤290mm。