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一、研發(fā)焦炭鈍化劑的意義

焦炭在高爐生產(chǎn)中起著熱源、還原劑、滲碳劑和料柱骨架等重要作用。但隨著煉鐵工藝技術(shù)的發(fā)展，煤粉噴吹技術(shù)在高爐生產(chǎn)中被采用，逐漸削弱了焦炭作為熱源、還原劑和滲碳劑的作用，然而焦炭的料柱骨架作用仍無法替代。由于精料和風(fēng)溫水平的不斷提高，加之富氧，高爐煤粉大噴吹量技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，特別是大型現(xiàn)代高爐的冶煉強(qiáng)度進(jìn)一步強(qiáng)化，焦比不斷降低，焦炭負(fù)荷越來越高(有的高爐焦炭負(fù)荷已經(jīng)提高到4.5以上)，焦炭在爐內(nèi)的滯留時(shí)間明顯延長(zhǎng)，這樣溶損率必然增加，焦炭在爐內(nèi)的相關(guān)質(zhì)量就會(huì)惡化。為了保證高爐爐況順行，此時(shí)焦炭在爐內(nèi)作為料柱骨架的作用顯得越來越明顯和重要，而與之相關(guān)的焦炭指標(biāo)也越來越受到煉鐵工作者的重視。特別是焦炭的熱反應(yīng)后強(qiáng)度，它能充分、準(zhǔn)確反映焦炭在高爐內(nèi)溶損反應(yīng)的能力，更能反映焦炭作為料柱骨架，承擔(dān)負(fù)荷大小的能力。一般來說反應(yīng)后強(qiáng)度好的焦炭，其抗碎強(qiáng)度(M₄₀)和抗耐磨強(qiáng)度(M₁₀)也好。于是許多旨在改善焦炭熱性能的技術(shù)措施應(yīng)運(yùn)而生。如: 提高優(yōu)質(zhì)煉焦用煤的比例，提高配煤質(zhì)量，采用搗固煉焦、型煤壓塊、煤調(diào)濕及干熄焦等提高焦炭質(zhì)量的技術(shù)措施。但是由此而造成選擇煉焦煤的要求更高，工序成本大幅度提高。如果采用以上的技術(shù)必須投入大量設(shè)備改造資金，同時(shí)建設(shè)周期也會(huì)很長(zhǎng)。

焦炭的反應(yīng)性是重要的高溫治金性能指標(biāo)之一。焦炭反應(yīng)性是指焦炭在一定溫度下與CO₂的反應(yīng)速度，其反應(yīng)式為: C+CO₂=2CO，在高爐爐身軟熔帶以上高溫(950℃-1100℃)區(qū)，該反應(yīng)在焦炭的氣孔表面激烈進(jìn)行，反應(yīng)性越好則焦炭的溶損越大，使得焦炭形成大量氣孔且氣孔壁變薄，高溫強(qiáng)度降低，產(chǎn)生大量粉末，顯著減弱了焦炭的骨架和支撐作用。直接影響高爐的順行，造成焦比升高。尤其是現(xiàn)代高爐采用大風(fēng)量、高風(fēng)溫和高煤比的強(qiáng)化冶煉措施，焦炭的高溫冶金性能已經(jīng)成為高爐進(jìn)一步強(qiáng)化和擴(kuò)大噴煤量的限制性因素，同時(shí)影響高爐一代壽命。因而降低焦炭反應(yīng)性，提高反應(yīng)后強(qiáng)度，改善高溫冶金性能已經(jīng)成為冶煉鐵界的共識(shí)。

二、鈍化劑的使用機(jī)理

為了提高焦炭的高溫冶金性能，許多鋼鐵企業(yè)都在進(jìn)行這方面的研究和試驗(yàn)。在現(xiàn)有的焦炭質(zhì)量條件下，在振動(dòng)能尾部安裝特制噴頭在焦炭表面噴灑一定量的溶液，使溶質(zhì)經(jīng)過脫水結(jié)晶后吸附在焦炭表面形成了一層保護(hù)膜，溶質(zhì)的部分顆粒填充焦炭氣孔，從而阻止二氧化炭與焦炭的反應(yīng)和向焦炭?jī)?nèi)部擴(kuò)散，以達(dá)到降低焦炭反應(yīng)性，并提高焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度的目的。

為了達(dá)到這樣的目的，我們的科技人員與治金技術(shù)研究中心經(jīng)過不斷摸索和試驗(yàn)，研制出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的焦炭鈍化劑。對(duì)鈍化劑的選材和配比進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)采取相應(yīng)的技術(shù)措施克服了焦炭鈍化劑溶液在使用過程中由于溫度變化造成溶質(zhì)沉淀，添加活化劑以改善鈍化劑溶液在焦炭的覆蓋效果和均勻性，有效提高了鈍化劑的使用性能和穩(wěn)定性。

三、使用效果的測(cè)算和分析:

鞍鋼、安鋼、昆鋼、柳鋼、南鋼、水鋼、武鋼、重鋼等鋼鐵企業(yè)使用焦炭鈍化劑后使焦炭在爐內(nèi)的高溫冶金性能得到改善，減輕焦炭在爐內(nèi)的溶損反應(yīng)，從而降低了焦炭劣化程度，改善高爐透氣性指數(shù)、增強(qiáng)焦炭在爐內(nèi)的骨架作用和爐缸的透液性，利于高爐爐況穩(wěn)定順行。

根據(jù)以上鋼鐵企業(yè)使用鈍化劑后經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，焦炭熱反應(yīng)性降低1%，入爐焦比降低2kg/t、反應(yīng)后熱強(qiáng)度提高1%，生鐵產(chǎn)量提高1%、噴煤量增加2kg/t。以年產(chǎn)50萬噸鐵水的高爐計(jì)算，扣除添加劑成本每年可產(chǎn)生600-800萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

四、技術(shù)要點(diǎn)

HS焦炭鈍化劑是從焦炭的生成和其微觀結(jié)構(gòu)入手，結(jié)合焦炭在高爐內(nèi)發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)，利用屏蔽原理和離子滲透理論研發(fā)的用于改善焦炭質(zhì)量的新技術(shù)，它采用粘附劑為載體，配有失活劑和晶核劑，用60-70°清水或熄焦水配制成5-10%的溶液，利用管道泵輸送到振動(dòng)篩前再利用特制噴頭噴灑于焦炭表面。粘附劑既是載體，也是屏蔽膜主體，它在焦炭表面形成保護(hù)膜并堵塞焦炭微氣孔。失活劑在冷態(tài)條件下與晶格周邊的碳原子結(jié)合，填充焦炭晶格空隙，在高溫狀態(tài)下失活劑在碳結(jié)構(gòu)中的活化點(diǎn)上，還能與碳生成化合物使活化點(diǎn)失活，并在焦炭表面形成高溫屏蔽膜，粘附劑與失活劑的雙重作用，有效抑制了CO₂和堿金屬對(duì)焦炭的氣化溶損反應(yīng)，明顯降低了焦炭的反應(yīng)性（CRI），焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)得到明顯改善；晶核劑隨焦炭一起進(jìn)入高爐，在中上部參與含鐵爐料的還原反應(yīng)，并嵌入反應(yīng)產(chǎn)物硅酸鹽晶格中，增大陽離子和陰離子團(tuán)之間的比值，提高硅酸鹽的強(qiáng)度，抑制還原粉比率，因此焦炭噴灑HS鈍化劑后，在高爐內(nèi)骨架作用增強(qiáng)，透氣透液性改善，含鐵礦料的低溫還原粉化得到抑制，高爐實(shí)現(xiàn)增鐵節(jié)焦。

五、作用效果

1、提高焦炭的抗碎強(qiáng)度(M₄₀)，降低耐磨強(qiáng)度(M₁₀)。

2、降低焦炭反應(yīng)性(CRI)，提高反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)，降低爐渣的粘度，增加流動(dòng)性。

3、減少焦炭在爐內(nèi)的粉化，增強(qiáng)骨架支撐作用，抑制高爐崩料及陷料。

4、改善高爐內(nèi)含鐵爐料低溫還原粉化率(RDI)

5、提高高爐利用系數(shù)，增加產(chǎn)量降低焦比。

在每噸焦炭上噴酒24公斤左右5-10%的JD焦炭鈍化劑水溶液后，焦炭的反應(yīng)性(CRI)可降低3-5個(gè)百分點(diǎn)，反應(yīng)后強(qiáng)度提高5-10個(gè)百分點(diǎn)，高爐透氣性指數(shù)提高300-500/min·Mpa，焦比降低8-15kg/t鐵，鐵產(chǎn)量增加2-4%理化指標(biāo)。

六、理化指標(biāo)

七、用法用量

1、用法

①在槽下安裝兩個(gè)儲(chǔ)液罐、一臺(tái)液體輸送泵流量計(jì)、PC控制柜、噴嘴及管道等。

②把焦炭鈍化劑粉沫按1:15溶于水加入到儲(chǔ)液罐中。

③溶液水溫控制在50℃-60℃

④用管道泵通過管道把藥液輸送到焦炭振動(dòng)篩前，再用特制噴頭通過PC機(jī)控制自動(dòng)噴灑到振動(dòng)篩尾部的焦炭上。

2、用量

每噸焦炭噴酒溶液24kg左右。