專利名稱：一種焦炭改性劑、該改性劑的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焦炭改性劑，特別是涉及一種高爐煉鐵用焦炭改性劑，本發(fā)明還涉及了該改性劑的制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
焦炭是煉鐵極為重要的原燃料，它既是發(fā)熱劑、還原劑，也是滲碳劑，更為重要的是，它是支撐高爐爐內(nèi)原料的骨架，保證料柱的透氣透液性能。但由于優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源短缺，焦炭價格較高，占煉鐵生產(chǎn)成本的70％左右，焦比也因此成為衡量煉鐵技術(shù)最重要的指標(biāo)。為降低焦比，提高經(jīng)濟(jì)效益，迫切需要成本低廉的燃料來取代焦炭，高爐噴煤技術(shù)就是由此發(fā)展而來。
隨著工藝技術(shù)條件的不斷完善及精料水平的不斷提高，高爐噴煤技術(shù)得到了快速發(fā)展，焦比也有較大幅度的下降。但隨著焦比的下降及冶煉強(qiáng)度的提高，焦炭支撐高爐爐內(nèi)原料的作用更加突出，噴煤不僅不能取代焦炭支撐骨架的作用，反而要求其具有更高強(qiáng)度來保證較高的噴吹率。為此，煉鐵工作者及煉焦工作者十分關(guān)注焦炭的強(qiáng)度指標(biāo)，尤其是焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度，得到了前所未有的重視，于是許多提高焦炭熱性能的技術(shù)應(yīng)運而生，如提高優(yōu)質(zhì)煉焦煤配比、提高配煤質(zhì)量、搗固煉焦、型煤壓塊、煤調(diào)濕、干熄焦等等。但這些措施都無法回避焦炭質(zhì)量問題的核心，即焦炭質(zhì)量取決于優(yōu)質(zhì)煉焦煤，為此煉鐵工作者研發(fā)了焦炭改性(或鈍化)技術(shù)，期望以其它成本較低的優(yōu)勢資源來代替優(yōu)質(zhì)煉焦煤，實現(xiàn)提高焦炭熱性能的目的，緩解受制于優(yōu)質(zhì)煉焦煤短缺的困境。
焦炭改性即采用能延緩焦炭溶損反應(yīng)的物質(zhì)，使焦炭在高爐內(nèi)反應(yīng)速度變慢，從而保證其在高爐內(nèi)的支撐骨架作用，達(dá)到降低焦比的目的。目前已知TiO2、B2O3、SiO2能抑制焦炭內(nèi)溶損反應(yīng)進(jìn)行，其中以硼化物效果最好，現(xiàn)有改性劑均在其基礎(chǔ)上開發(fā)研制。
中國專利02113708.0提出一種焦炭改性工藝，用鈦白粉、氧化硼和硼酸的混合物或單獨用硼酸配制成溶液，作為熄焦水熄焦，或在進(jìn)入焦倉前的運輸皮帶上噴灑1-5分鐘，經(jīng)過改性處理，改善焦炭熱性能。中國專利200510017909.9提出另一種焦炭改性劑，用硼酸、硼砂和細(xì)度在500目以下，純度在98％以上二氧化硅，配制成溶液噴灑在焦炭表面，提高焦炭熱性能。上述專利由于硼酸配比都在70％以上，導(dǎo)致改性劑成本較高，且其它配入成分成本也較高、原料供應(yīng)難以保證大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，未能達(dá)到以優(yōu)勢資源彌補(bǔ)短缺資源的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有改性劑成本過高、工業(yè)原料不易獲得的問題，提供了一種焦炭改性劑，采用資源豐富、價格低廉的天然礦物來代替硼酸及其他成本較高的添加劑，不僅達(dá)到提高焦炭熱性能的目的，也實現(xiàn)了資源轉(zhuǎn)化的目標(biāo)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種焦炭改性劑，該焦炭改性劑組成為膨潤土60％-50％，硼酸40％-50％，以重量計。
上述焦炭改性劑，其中所述的膨潤土為鈉基膨潤土。
上述焦炭改性劑，其中所述膨潤土細(xì)度在200目以下。
上述焦炭改性劑，其中所述硼酸為工業(yè)硼酸。
本發(fā)明還提供了一種制備上述焦炭改性劑的方法，該方法包括以下步驟a)將膨潤土與硼酸按比例稱量；b)將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌，充分膠化；c)在充分膠化后的膨潤土中加入硼酸，攪拌至硼酸完全溶解，得到所述焦炭改性劑，其中固液比為1∶30至1∶18(即液體濃度為3.2％至5.3％)。
本發(fā)明還提供了另一種制備上述焦炭改性劑的方法，該方法包括以下步驟a)將膨潤土與硼酸按比例稱量；b)將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌充分膠化；c)將硼酸溶解于溫度大于40℃的熱水；d)將溶解后的硼酸兌入膨潤土膠體，得到所述焦炭改性劑，其中固液比為1∶30至1∶18(即液體濃度為3.2％至5.3％)。
在上述兩種制備方法中所述的固液比是指膨潤土和硼酸的總量與加入的水的重量比，液體濃度指改性劑的濃度。
本發(fā)明也提供了一種上述焦炭改性劑的應(yīng)用方法，該方法為將焦炭浸泡在上述焦炭改性劑中或通過霧化裝置將上述改性劑均勻噴灑在焦炭表面，噴灑量為焦炭重量的3％-20％。
焦炭改性后，隨著水分的失去，膨潤土在焦炭孔內(nèi)固化，減小了焦炭氣孔率，因而延緩了反應(yīng)產(chǎn)物擴(kuò)散速度；同時膨潤土與硼酸反應(yīng)生成新物質(zhì)覆蓋在焦炭表面及孔壁上，抑制焦炭溶損反應(yīng)速度。故該改性劑效果顯著。
本發(fā)明的焦炭改性劑由于采用資源豐富、價格低廉的膨潤土作為改性劑的主要原料，并將硼酸配比降至50％以下，所以改性劑成本降到現(xiàn)有改性劑成本的1/3以下，而且實現(xiàn)了以優(yōu)勢資源向短缺資源轉(zhuǎn)化的目的。
具體實施例方式
實例1將膨潤土與硼酸按比例1∶1、固液比為1∶19稱重，膨潤土細(xì)度在200目以下，硼酸為工業(yè)硼酸，先將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌，充分膠化后加入硼酸，攪拌至硼酸完全溶解，配制成濃度為5％的改性劑。
將焦炭浸泡在配制的改性劑中，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4000-1996進(jìn)行焦炭反應(yīng)性(CRI)及反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)測試，反應(yīng)測試結(jié)果及焦炭基準(zhǔn)樣(基準(zhǔn)樣1為濕法熄焦焦炭樣和基準(zhǔn)樣2為干熄焦焦炭樣)測試結(jié)果見下表

實例2將鈉基膨潤土與硼酸按比例1∶1、固液比為1∶19稱重，膨潤土細(xì)度在200目以下，硼酸為工業(yè)硼酸，先將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌，充分膠化后加入硼酸，攪拌至硼酸完全溶解，配制成濃度為5％的改性劑。
將配制的改性劑霧化后按焦炭重量的10％均勻噴灑在焦炭表面，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4000-1996進(jìn)行焦炭反應(yīng)性(CRI)及反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)測試，反應(yīng)測試結(jié)果及焦炭基準(zhǔn)樣測試結(jié)果見下表

實例3將膨潤土與硼酸按比例1∶1、固液比為1∶22稱重，膨潤土細(xì)度在200目以下，硼酸為工業(yè)硼酸，先將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌，充分膠化后加入硼酸，攪拌至硼酸完全溶解，配制成濃度為4.3％的改性劑。
將配制的改性劑霧化后按焦炭重量的3％均勻噴灑在焦炭表面，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4000-1996進(jìn)行焦炭反應(yīng)性(CRI)及反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)測試，反應(yīng)測試結(jié)果及焦炭基準(zhǔn)樣測試結(jié)果見下表

實例4將鈉基膨潤土與硼酸按比例3∶2、固液比為1∶19稱重，膨潤土細(xì)度在200目以下，硼酸為工業(yè)硼酸，先將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌，充分膠化后加入硼酸，攪拌至硼酸完全溶解，配制成濃度為5％的改性劑。
將配制的改性劑霧化后按焦炭重量的10％均勻噴灑在焦炭表面，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4000-1996進(jìn)行焦炭反應(yīng)性(CRI)及反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)測試，反應(yīng)測試結(jié)果及焦炭基準(zhǔn)樣測試結(jié)果見下表

實例5
將鈉基膨潤土與硼酸按比例1∶1、固液比為1∶18稱重，膨潤土細(xì)度在200目以下，硼酸為工業(yè)硼酸，先將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌充分膠化，將硼酸溶解于溫度大于40℃的熱水后兌入膨潤土膠體，配制成濃度為5.3％的改性劑。
將配制的改性劑霧化后按焦炭重量的20％均勻噴灑在焦炭表面，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4000-1996進(jìn)行焦炭反應(yīng)性(CRI)及反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)測試，反應(yīng)測試結(jié)果及焦炭基準(zhǔn)樣測試結(jié)果見下表

實例6將膨潤土與硼酸按比例3∶2、固液比為1∶30稱重，膨潤土細(xì)度在200目以下，硼酸為工業(yè)硼酸，先將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌充分膠化，將硼酸溶解于溫度大于40℃的熱水后兌入膨潤土膠體，配制成濃度為3.2％的改性劑。
將焦炭浸泡在配制的改性劑中，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4000-1996進(jìn)行焦炭反應(yīng)性(CRI)及反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)測試，反應(yīng)測試結(jié)果及焦炭基準(zhǔn)樣測試結(jié)果見下表

權(quán)利要求
1.一種焦炭改性劑，該焦炭改性劑的組成為膨潤土60％-50％，硼酸40％-50％，以重量計。
2.如權(quán)利要求1所述的焦炭改性劑，其中，所述的膨潤土為鈉基膨潤土。
3.如權(quán)利要求1或2所述的焦炭改性劑，其中，所述膨潤土細(xì)度在200目以下。
4.如權(quán)利要求1或2所述的焦炭改性劑，其中，所述硼酸為工業(yè)硼酸。
5.一種制備權(quán)利要求1或2所述的焦炭改性劑的方法，該方法包括以下步驟a)將膨潤土與硼酸按比例稱量；b)將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌，充分膠化；c)在充分膠化后的膨潤土中加入硼酸，攪拌至硼酸完全溶解，得到所述焦炭改性劑，其中固液重量比為1∶30至1∶18。
6.一種制備權(quán)利要求1或2所述的焦炭改性劑的方法，該方法包括以下步驟a)將膨潤土與硼酸按比例稱量；b)將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌，充分膠化；c)將硼酸溶解于溫度大于40℃的熱水；d)將溶解后的硼酸兌入膨潤土膠體，得到所述焦炭改性劑，其中固液重量比為1∶30至1∶18。
7.一種權(quán)利要求1或2所述焦炭改性劑的應(yīng)用方法，該方法為將焦炭浸泡在所述焦炭改性劑中或通過霧化裝置將所述改性劑均勻噴灑在焦炭表面，噴灑量為焦炭重量的3％-20％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焦炭改性劑，該焦炭改性劑組成為膨潤土60％－50％，硼酸40％－50％。該焦炭改性劑的制備方法為將膨潤土與硼酸按比例稱量，固液比為1∶30至1∶18，先將膨潤土加入液態(tài)水中攪拌，充分膠化后加入硼酸，攪拌至硼酸完全溶解；或?qū)⑴驖櫷良尤胍簯B(tài)水中攪拌充分膠化，另將硼酸溶解于溫度大于40℃的熱水后兌入膨潤土膠體，得到所需焦炭改性劑。將焦炭浸泡在改性劑中或通過霧化裝置將改性劑均勻噴灑在焦炭表面，噴灑量為焦炭重量的3％－20％。本發(fā)明的焦炭改性劑采用資源豐富、價格低廉的膨潤土作為改性劑的主要原料，并將硼酸配比降至50％以下，所以改性劑成本降到現(xiàn)有改性劑成本的1/3以下，而且實現(xiàn)了以優(yōu)勢資源向短缺資源轉(zhuǎn)化的目的。
文檔編號C10L5/00GK101050395SQ20071005198
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者文志軍, 岑明進(jìn), 吳杰 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司