采用喷洒硼酸提高焦炭热性能的研究

摘要

围绕高炉大型化、喷吹燃料和冶炼强度提高，对焦炭质量要求愈来愈高的问题，在全面分析了焦炭在高炉内降解的原因基础上，根据根据国外在抑制焦炭的气化反应方面的理论和国内外焦炭钝化工艺技术研究和应用现状，在鞍钢进行了以硼系化合物为基础的焦炭钝化的实验室研究、小焦炉实验、工业生产和高炉冶炼实验。 1.实验室研究 进行了喷洒硼酸溶液进行冷焦炭的钝化处理实验，采用二次回归正交设计实验方案确定了合理的喷洒硼酸溶液浓度和喷洒量。结果示出： (1)采用喷洒硼酸溶液方式进行冷焦炭的钝化处理，在不同浓度、不同喷洒量的情况下，焦炭热态指标均得到了不同程度的改善； (2)从硼酸溶液浓度、硼酸溶液喷洒量与CRI关系分析来看，硼酸溶液浓度变化对CRI的影响较硼酸溶液喷洒量变化对CRI的影响敏感，指标变化幅度较大，在不同硼酸溶液喷洒量条件下，当硼酸溶液浓度由0.5％增大到2％时反应后强度指标提高幅度均为4％左右； (3)从硼酸溶液浓度、硼酸溶液喷洒量与CSR关系分析来看，随着硼酸溶液浓度的增大，CSR呈上升趋势且幅度较大，喷洒溶液量在7g(相当于35kg/tcoke硼酸溶液量)～20g(相当于100kg/tcoke硼酸溶液量)之间变化时，CSR指标变化不大，只有当喷洒溶液量在大于20g(相当于100kg/tcoke硼酸溶液量)时，CSR的变化才趋显著提高。 2.小焦炉实验 在40kg小焦炉上模拟鞍钢炼焦工艺条件，炼得的焦炭，进行实验炉焦炭喷洒硼酸溶液钝化实验。结果示出 (1)随着硼酸浓度的增大，与基准期比CRI降低明显，CSR明显提高，粒度组成显著改善。 (2)与试验室冷焦喷洒硼酸溶液实验结果对比，实验炉红焦钝化对改善焦炭热态指标效果更明显。 (3)通过在配煤过程中加入硼酸对焦炭进行钝化，以达到提高焦炭热强度的途径不可行。 3.高炉冶炼实验 进行了鞍钢5号焦炉生产焦炭的喷洒硼酸溶液的钝化工业实验，并在鞍钢10号高炉进行了钝化焦炭冶炼的工业实验。结果示出： (1)经钝化处理的焦炭，提高了热态冶金性能，即反应性降低而反应后强度提高，使其在高炉内的劣化情况得到很大改善。风口焦取样证明，在高炉内钝化焦比普通焦的破碎量和粉末量减少。反应性每降低1％，碎焦和粉末量(＜16mm)比例减少9％，大粒级(＞25mm)增加8％，粒度缩小率下降4.3％，平均粒度增大2.7mm。高炉使用钝化处理的焦炭，强化了焦炭在料柱中的骨架和支撑作用，大大改善了高炉中、下部的透气性和透液性，对炉况的顺行与稳定、改善煤气流分布与利用、以及对增加喷煤量的接受能力等方面，都起到了很好的作用。 (2)改善了高炉冶炼技术经济指标，总试验期同基准期相比，校正后综合焦比降低3.2kg/t，燃料比降低1.2kg/t，日产量则增加109.8t/d(即1.98％)；同时还使喷煤量增加了9.3kg/t。经计算，焦炭反应后强度在59％～64％范围内，每提高1％(绝对值，下同)，可降低综合焦比0.8kg/t，同时增产0.49％。 (3)高炉使用钝化处理的焦炭冶炼期间，吨铁成本可降低3.22元；加上生铁增产为公司创造的利润，以一座2580m3大高炉计算，每年可产生直接经济效益1040万元。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文使用授权的说明

第一章文献综述

第二章课题的提出

第三章焦炭喷洒硼酸溶液改善焦炭热性能实验室研究结果

第四章小焦炉工业实验

第五章钝化焦炭技术在鞍钢11高炉冶炼实验结果

第六章结论

致 谢

参考文献