一种高炉喷煤用复合添加剂

摘要

本发明公开了一种高炉喷煤用复合添加剂，各组分重量百分含量为：铁矿石粉5~15%；高炉除尘灰15~35%；氧化铁屑10~30%；炼钢散料间除尘灰5~15%；适量的氧化钙使复合添加剂中氧化钙总含量控制为5~20%；过氧化钙15~35%；氧化锰3~8%；稀土金属氧化物1~5%。本发明能够有效改善高炉喷吹煤粉的燃烧性能，提高煤粉在风口的燃烧率，降低未燃煤粉含量；生产工艺和添加方式简便，基本不需要改变现有设备；组分中超过50%含量的成分是冶金生产中的副产品，原料易得，成本低廉，并且使其中有益成分得到回收利用，变废为宝。

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种复合添加剂，本添加剂是用于改善高炉喷煤燃烧性能，并且可提高冶金灰、渣等二次资源的利用率，属于冶金技术领域。

背景技术

高炉喷煤是降低焦炭消耗量、增加高炉操作性的重要措施。由于煤粉在高炉风口燃烧区域停留时间很短，随着喷煤量的增加，未燃煤粉会在炉内积累，从而降低高炉的透气性，破坏炉内气流/温度分布，影响高炉顺行。催化燃烧是在不改变燃煤设备的情况下，依据煤燃烧的化学反应原理，添加少量添加剂的方法，改善煤粉的燃烧特性，降低着火温度，提高燃尽率和发热量，从而达到节约能源和减少污染排放的目的。

目前高炉喷煤添加剂主要配料大多是多种化工产品，如专利CN02133147.2高炉喷煤助燃剂中含有5~10%的LiCO₃和3~12%的B₂O₃等成分，增加了工艺的复杂性和成本，为推广造成了障碍。另一些添加剂中还含有碱金属和卤族化合物，如CN0610000721.8高炉喷吹催化增效剂中含有NaCl、KCl等，这些化合物的富集对高炉设备和产品质量会带来不利影响。

另外，随着我国钢铁工业的发展，冶金生产中的二次资源的利用显得更加重要。据统计，我国每吨钢可产生各种含铁除尘灰达190公斤以上。将钢铁生产过程中产生的灰、渣合理利用，是降低生产成本和环境压力的有效手段。如何通过冶金工艺消化这些副产品，是目前资源综合利用研究的重点。

发明内容

针对现有高炉喷煤催化剂存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种原料易得、可有效消化冶金工艺副产品的高炉喷煤用复合添加剂。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高炉喷煤用复合添加剂，它由如下重量百分含量的各组分混合而成：铁矿石粉5~15%；高炉除尘灰15~35 %；冶金生产过程中产生的氧化铁屑10~30 %；炼钢散料间除尘灰5~15 %；适量的氧化钙使复合添加剂中氧化钙总含量控制为5~20 %；过氧化钙15~35 %；氧化锰3~8 %；稀土金属氧化物1~5 %。

所述高炉除尘灰、氧化铁屑和炼钢散料间除尘灰这三种组分重量百分含量之和大于50 %。

本复合添加剂粒径达到-200目的占80%以上。

所述稀土金属氧化物为氧化镧或氧化铈。

相比现有添加剂，本发明具有如下优点：

1.能够有效改善高炉喷吹煤粉的燃烧性能，提高煤粉在风口的燃烧率，降低未燃煤粉含量；

2.不含对高炉设备和产品质量有负面影响的化合物，并且生产工艺和添加方式简便，基本不需要改变现有设备，易于推广使用；

3.组分中超过50%含量的成分是冶金生产中的副产品，原料易得，成本低廉，并且使其中有益成分得到回收利用，变废为宝；

4.各组分的加入量可根据炉渣酸碱性进行灵活调整，并且可作为调节炉渣性质的手段。

 

具体实施方式

本发明高炉喷煤用复合添加剂，它由如下重量百分含量的各组分混合而成：铁矿石粉5~15%；高炉除尘灰15~35 %；冶金生产过程中产生的氧化铁屑（主要指轧钢厂产生的）10~30 %；炼钢散料间除尘灰5~15%；适量的氧化钙使复合添加剂中氧化钙总含量控制为5~20 %；过氧化钙15~35 %；氧化锰3~8 %；稀土金属氧化物（氧化镧La₂O₃或氧化铈CeO₂）1~5 %。

其中高炉除尘灰、氧化铁屑和炼钢散料间除尘灰这三种组分（均为冶金生产中的副产品）重量百分含量之和大于50 %，因此能够变废为宝，可回收其中的有益成分，从而降低生产成本。

本复合添加剂各组分选择机理的说明：

铁矿石粉：在一些风化的铁矿中含有颗粒较小的铁矿石粉，不易被开采，直接用于造球工艺会影响球团矿的强度。由于铁矿石粉中铁氧化物可以作为煤燃烧催化剂，本发明将铁矿石粉作为催化剂的配料，使其中铁被高炉利用。

高炉除尘灰：由于高炉除尘灰颗粒较小，比重小，作为废料排放会造成严重的环境污染。目前，高炉除尘灰的利用方式主要是作为烧结生产配料，但是配料前需先造球，增加了生产成本。高炉除尘灰中含有大量铁的氧化物和碳，其中铁的氧化物可以作为煤燃烧催化剂，并且可在高炉中被回收，同时利用除尘灰中碳的燃烧为添加剂的升温提供热量。

轧钢厂氧化铁屑：轧钢厂铁屑中主要由铁的氧化物组成，除了可以催化碳的燃烧外，还含大约50%的FeO，这些FeO被氧化为Fe₂O₃过程中会大量放热，可以降低固体燃料消耗。

炼钢散料间除尘灰：由于上述含铁物质大部分是由酸性氧化物组成，作为催化剂喷入高炉后会使炉渣碱度提高，从而为加入碱性氧化物提供了条件。炼钢散料间除尘灰主要由氧化钙CaO组成，CaO是高效的煤粉燃烧固硫催化剂，并且可以调节炉渣的碱度。

过氧化钙：通常情况下，煤的挥发份裂解温度大约为200-500℃，本发明中加入的过氧化钙CaO₂会分散在煤中，从366℃开始分解放出活性的氧气，一方面气体的增加能改善半焦的透气性，从而改善半焦的燃烧性；另一方面，增加的活性氧和挥发份中的H₂、CH₄、CO等可燃气体反应，降低均相和多相着火温度，从而提高挥发份和碳的燃烧率，起到增氧助燃的作用。CaO₂的分解温度与传统增氧剂，如K₂MnO₄(270℃)相比，更加接近煤的挥发份析出温度，有利于促进挥发份的热量利用。

氧化锰：配方中的MnO₂可在更高温度分解，为碳燃烧提供氧气。

氧化钙：加入的CaO可作为炉渣酸碱性的调节剂，灵活加入，使复合添加剂中氧化钙总含量控制为5~20 %即可。

稀土金属氧化物：加入的少量的稀土金属氧化物是催化燃烧的增效剂，具有较强的储氧能力，在加热过程释放的活性氧粒子，加速催化燃烧过程中的氧传递，促进碳和可燃气体的燃烧，强化催化效果。

本复合添加剂的生产步骤和使用方法为：

一、将上述原料按比例取料，再进行干燥、混合、细磨、筛分，使其粒径达到-200目占80%以上；

二、将本添加剂按煤粉用量的0.2~1.2%(重量百分比)从原粉进料处的磨煤机加入，与煤粉一起输送到喷煤罐，最后从风口喷入高炉参与燃烧。

本发明的复合添加剂利用钢铁生产中产生的灰渣作为主要添加物，再配备其它能促进煤粉燃烧效率的成分作为辅助增效剂和成分调节剂，可有效改善高炉喷吹煤粉的燃烧性能，提高煤粉在风口区域的燃烧率的目的，同时可作为调节高炉酸碱度的一种手段。本发明可有效回收利用冶金生产过程中产生的部分灰、渣，成本低廉，易于操作及推广使用。