焦炭钝化热强剂

一、研发焦炭钝化剂的意义
　　焦炭在高炉生产中起着热源、还原剂、渗碳剂和料柱骨架等重要作用。但随着炼铁工艺技术的发展，煤粉喷吹技术在高炉生产中被采用，逐渐削弱了焦炭作为热源、还原剂和渗碳剂的作用，然而焦炭的料柱骨架作用仍无法替代。由于精料和风温水平的不断提高，加之富氧，高炉煤粉大喷吹量技术得以实现和应用，特别是大型现代高炉的冶炼强度进一步强化，焦比不断降低，焦炭负荷越来越高（有的高炉焦炭负荷已经提高到4.5以上），焦炭在炉内的滞留时间明显延长，这样溶损率必然增加，焦炭在炉内的相关质量就会恶化。为了保证高炉炉况顺行，此时焦炭在炉内作为料柱骨架的作用显得越来越明显和重要，而与之相关的焦炭指标也越来越受到炼铁工作者的重视。特别是焦炭的热反应后强度，它能充分、准确反映焦炭在高炉内溶损反应的能力，更能反映焦炭作为料柱骨架，承担负荷大小的能力。一般来说，反应后强度好的焦炭，其抗碎强度（M40）和抗耐磨强度（M10）也好。于是许多旨在改善焦炭热性能的技术措施应运而生。如：提高优质炼焦用煤的比例，提高配煤质量，采用捣固炼焦、型煤压块、煤调湿及干熄焦等提高焦炭质量的技术措施。但是由此而造成选择炼焦煤的要求更高，工序成本大幅度提高。如果采用以上的技术必须投入大量设备改造资金，同时建设周期也会很长。焦炭的反应性是重要的高温冶金性能指标之一。焦炭反应性是指焦炭在一定温度下与CO2的反应速度，其反应式为：C+CO2=2CO,在高炉炉身软熔带以上高温（950℃-1100℃）区，该反应在焦炭的气孔表面激烈进行，反应性越好则焦炭的溶损越大，使得焦炭形成大量气孔且气孔壁变薄，高温强度降低，产生大量粉末，显著减弱了焦炭的骨架和支撑作用。直接影响高炉的顺行，造成焦比升高。尤其是现代高炉采用大风量、高风温和高煤比的强化冶炼措施，焦炭的高温冶金性能已经成为高炉进一步强化和扩大喷煤量的限制性因素，同时影响高炉一代寿命。因而降低焦炭反应性，提高反应后强度，改善高温冶金性能已经成为冶炼铁界的共识。
　　二、钝化剂的使用机理
        为了提高焦炭的高温冶金性能，许多钢铁企业都在进行这方面的研究和试验。在现有的焦炭质量条件下，在熄焦或焦炭入库的过程中在焦炭表面喷洒一定量的溶液，使溶质经过脱水结晶后吸附在焦炭表面形成3一层保护膜，溶质的部分颗粒填充焦炭气孔，从而阻止二氧化炭与焦炭的反应和向焦炭内部扩散，以达到降低焦炭反应性，并提高焦炭反应后强度的目的。
        为了达到这样的目的，我们的科技人员与冶金技术研究中心经过不断摸索和试验，研制出了具有自主知识产权的焦炭钝化剂。对钝化剂的选材和配比进行了优化，同时采取相应的技术措施，克服了焦炭钝化剂溶液在使用过程中由于温度变化造成溶质沉淀，添加活化剂以改善钝化剂溶液在焦炭的覆盖效果和均匀性，有效提高了钝化剂的使用性能和稳定性。
　　三、使用效果的测算和分析：
        鞍钢、安钢、昆钢、柳钢、南钢、水钢、武钢、湘钢等钢铁企业使用焦炭钝化剂后使焦炭在炉内的高温冶金性能得到改善，减轻焦炭在炉内的溶损反应，从而降低了焦炭劣化程度，改善高炉透气性指数、增强焦炭在炉内的骨架作用和炉缸的透液性，利于高炉炉况稳定顺行。
根据以上钢铁企业使用钝化剂后经验数据，焦炭热反应性降低1%，入炉焦比降低2kg/t、反应后热强度提高1%，生铁产量提高1%、喷煤量增加2kg/t。以年产50万吨铁水的高炉计算，扣除添加剂成本每年可产生600~800万元的经济效益。我公司焦炭钝化剂无毒、无腐蚀、使用性能稳定。
　　四、技术要点
       焦炭钝化剂是从焦炭的生成和其微观结构入手，结合焦炭在高炉内发生的物理化学反应，利用屏蔽原理和离子渗透理论研发的用于改善焦炭质量的新技术，它采用粘附剂为载体，配有失活剂和晶核剂，用60-70°清水或熄焦水配制成5-10%的溶液，利用熄焦塔或自吸泵喷洒于焦炭表面。粘附剂既是载体，也是屏蔽膜主体，它在焦炭表面形成保护膜并堵塞焦炭微气孔。失活剂在冷态条件下与晶格周边的碳原子结合，填充焦炭晶格空隙，在高温状态下失活剂在碳结构中的活化点上，还能与碳生成化合物使活化点失活，并在焦炭表面形成高温屏蔽膜，粘附剂与失活剂的双重作用，有效抑制了CO2和碱金属对焦炭的气化溶损反应，明显降低了焦炭的反应性（CRI），焦炭反应后强度（CSR）得到明显改善；晶核剂随焦炭一起进入高炉，在中上部参与含铁炉料的还原反应，并嵌入反应产物硅酸盐晶格中，增大阳离子和阴离子团之间的比值，提高硅酸盐的强度，抑制还原粉比率（RDI），因此焦炭喷洒钝化剂后，在高炉内骨架作用增强，透气透液性改善，含铁矿料的低温还原粉化得到抑制，高炉实现增铁节焦。
　　五、作用效果
　　1、提高焦炭的抗碎强度（M40），降低耐磨强度（M10）
　　2、降低焦炭反应性（CRI），提高反应后强度（CSR），降低炉渣的粘度，增加流动性。
　　3、减少焦炭在炉内的粉化，增强骨架支撑作用，抑制高炉崩料及陷料。
　　4、改善高炉内含铁炉料低温还原粉化率（RDI)
　　5、提高高炉利用系数，增加产量降低焦比。
       在每吨焦炭上喷洒24公斤左右5-10%的焦炭钝化剂水溶液后，焦炭的反应性（CRI）可降低3-5个百分点，反应后强度提高5-10个百分点，高炉透气性指数提高300-5003/min·Mpa，焦比降低8-15kg/t铁，铁产量增加2-4%理化指标。
　　六、理化指标

　　七、用法用量
 　　1、用法： 
　　（1）在熄焦水中加入焦炭钝化剂，通过熄焦塔向焦炭上喷洒溶液熄焦。
　　（2）在焦炭进入焦仓前的输送皮带或焦车上用自吸泵向焦炭表面喷洒。
　　（3）溶液水温控制在60-70℃。
　　  2、用量： 
　　（1）溶液含量控制在5%-10%。
　　（2）每吨焦炭喷洒溶液24公斤左右。