[发明专利]一种炼钢过程中提高焦炭热效应的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种炼钢过程中提高焦炭热效应的工艺。

背景技术

焦炭是炼铁极为重要的原燃料，它既是发热剂、还原剂，也是渗碳剂，更为重要的是，它是支撑高炉炉内原料的骨架，保证料柱的透气透液性能。但由于优质炼焦煤资源短缺，焦炭价格较高，占炼铁生产成本的70％左右，焦比也因此成为衡量炼铁技术最重要的指标。为降低焦比，提高经济效益，迫切需要成本低廉的燃料来取代焦炭，高炉喷煤技术就是由此发展而来。

随着工艺技术条件的不断完善及精料水平的不断提高，高炉喷煤技术得到了快速发展，焦比也有较大幅度的下降。但随着焦比的下降及冶炼强度的提高，焦炭支撑高炉炉内原料的作用更加突出，喷煤不仅不能取代焦炭支撑骨架的作用，反而要求其具有更高强度来保证较高的喷吹率。为此，炼铁工作者及炼焦工作者十分关注焦炭的强度指标，尤其是焦炭的反应后强度，得到了前所未有的重视，于是许多提高焦炭热性能的技术应运而生，如提高优质炼焦煤配比、提高配煤质量、捣固炼焦、型煤压块、煤调湿、干熄焦等等。但这些措施都无法回避焦炭质量问题的核心，即焦炭质量取决于优质炼焦煤，为此炼铁工作者研发了焦炭改性(或钝化)技术，期望以其它成本较低的优势资源来代替优质炼焦煤，实现提高焦炭热性能的目的，缓解受制于优质炼焦煤短缺的困境。

焦炭改性即采用能延缓焦炭溶损反应的物质，使焦炭在高炉内反应速度变慢，从而保证其在高炉内的支撑骨架作用，达到降低焦比的目的。目前已知TiO2、B2O3、SiO2能抑制焦炭内溶损反应进行，其中以硼化物效果最好，现有改性剂均在其基础上开发研制。

在钢铁工业中，90％以上的焦炭用于高炉冶炼，焦炭在高炉冶炼过程中不仅起着提供热源、还原剂和渗碳剂的作用，还对高炉料柱起着支撑作用。在高炉冶炼不断强化，焦比大幅度降低的情况下，焦炭作为支撑骨架作用越来越重要，为保证料柱的透气性，不仅要求焦炭有高的冷强度，更要求有高的热强度、抗溶蚀等良好的热态性能，因此，焦炭的热性能指标是焦炭供应的一个重要条件。

焦炭的热性能指标主要表现在反应性和反应后强度两个方面，焦炭的反应性是指焦炭在高温下同CO2反应生成CO的能力，焦炭反应性高会降低焦炭强度，因为气化反应的发展会使焦炭内部气孔壁减薄，加速焦炭破损，产生大量粉末，显著减弱了焦炭的骨架和支撑作用，会引起高炉煤气化学能利用的降低，导致焦比升高。焦炭反应后强度是指反应后的焦炭在机械力和热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力，能充分、准确地反映焦炭在高炉内溶损反应的能力，更能反映出焦炭作为料柱骨架承担负荷大小的能力，反应后强度高的焦炭，其抗碎强度(M40)和抗磨强度(M10)也好，焦炭不容易磨损和破碎。因而降低焦炭反应性，提高反应后强度，对整个钢铁行业有较高的实用价值和经济价值。

我国目前优质炼焦煤资源短缺，大部分是气煤，但气煤在炼焦煤中的比例较大时则炼出焦炭的热性能指标较低，不能满足现代冶炼的需要，因此许多提高焦炭热性能的技术应运而生。

目前，公知的提高焦炭热性能的方法有利用不同的煤质进行配煤、气相热解沉积/气相热解渗透热解炭、在配煤中或焦炭表面上加入钝化剂。利用配煤提高焦炭的热性质对煤质的要求较高，需要优质炼焦煤，这就受制于优质炼焦煤短缺的的困境。中国专利03129507.X采用化学气相沉积/化学气相渗透技术，在焦炭表面以及焦炭气孔内气相热解沉积/气相热解渗透热解炭，操作条件复杂，技术还不成熟。

中国专利02113708.0提出用钛白粉、氧化硼和硼酸的混合物或单独用硼酸配成溶液，作为熄焦水熄焦，或在进入焦仓前的运输带上喷洒1-5分钟，改善焦炭热性质；中国专利200510017909.9提出另一种焦炭钝化剂，用硼酸、硼砂和细度在500目以下、纯度在98％以上二氧化硅，配制成溶液喷洒在焦炭表面，提高焦炭热性质，这两个专利都是以硼酸为主，导致钝化剂成本较高，且其它成分的成本也较高，原料供应难以保证大规模的工业利用，未能达到以优势资源弥补短缺资源的目的。

中国专利02113708.0提出一种焦炭改性工艺，用钛白粉、氧化硼和硼酸的混合物或单独用硼酸配制成溶液，作为熄焦水熄焦，或在进入焦仓前的运输皮带上喷洒1-5分钟，经过改性处理，改善焦炭热性能。中国专利200510017909.9提出另一种焦炭改性剂，用硼酸、硼砂和细度在500目以下，纯度在98％以上二氧化硅，配制成溶液喷洒在焦炭表面，提高焦炭热性能。上述专利由于硼酸配比都在70％以上，导致改性剂成本较高，且其它配入成分成本也较高、原料供应难以保证大规模工业应用，未能达到以优势资源弥补短缺资源的目的。

发明内容