[發明專利]一種高爐噴煤助燃劑及其使用方法

有效

• 申請號: 201410347081.2
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104087692A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 申波;蘇寧;汪勤峰;李文生;秦健
• 申請（專利權）人: 武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00;C10L9/10
• 代理公司: 昆明知道專利事務所(特殊普通合伙企業) 53116
• 代理人: 姜開俠

技術領域

本發明屬于冶金煉鐵技術領域，具體涉及一種不含堿金屬、助燃效果穩定、使用安全可靠、能有效提高高爐煤比和降低焦比、配加成本低的高爐噴煤助燃劑及其使用方法。

背景技術

隨著鋼鐵行業的發展和優質煤炭資源的日漸枯竭，高品質的煉焦用煤供不應求，焦炭價格上漲，鋼鐵行業為降低冶煉成本以增加利潤，研究以煤代焦，通過擴大噴煤量，減少焦炭使用量達到節焦的目的；同時，直接噴吹煤粉，而不經過焦化工藝，也減少了環境污染。

噴吹煤粉效果的關鍵是強化煤粉在風口回旋區的燃燒，特別是提升煤粉燃燒速率，而高爐煉鐵高能耗的運行狀態，很大的一部分是由煤粉的燃燒效率低導致。由于煤粉在風口燃燒區停留時間極短，隨著噴煤量的增加，未燃煤粉增多，還影響料柱透氣性和爐渣粘度，造成煤粉在高爐內的燃燒條件惡化，燃燒率降低，煤焦置換比有下降趨勢。因此，為解決高爐風口前未燃盡煤粉數量增多及高爐料層透氣性和透液性降低的問題，就必須采取強化燃燒的措施，促使煤粉在高爐風口區快速燃燒。降低煤粉的著火點、提高燃燒效率都有利于煤粉在短時間內完全燃燒，而如何提高煤粉的燃燒率成為世界性的熱點與難點。

目前，采用較多的技術有提高風溫及富氧率，采用煙煤、無煙煤混噴，采用大料批正分裝技術等，而采用高爐噴煤助燃劑也得以廣泛研究與逐步應用。但是，目前所研究公布或應用的助燃劑主要集中在稀土金屬氧化物、堿土族金屬的氧化物等為主的配方組成上。雖然稀土氧化物雖有一定的催化助燃效果，但作為稀缺資源，價格成本在逐步受到挑戰，使用成本逐步攀升；而助燃劑含有堿金屬會增加高爐的堿負荷，對冶煉帶來不利影響，因此也難以大規模使用。也有部分助燃劑不含堿金屬和稀土氧化物，但加入量一般超過1%，造成使用成本高，且助燃效果不明顯；而少數固體催化助燃劑（如氯鹽、硝酸鹽等）雖可明顯降低助燃劑的添加量，但對高爐設備和煤氣管道等有腐蝕作用，甚至對高爐順行產生不利；也有助燃劑配方中含有KMnO₄，而KMnO_4?分解溫度僅240℃，對儲存和制粉系統安全有一定隱患。當然，現有技術均為多原料配方，一般采用機械混和工藝配制而成，工藝相對復雜，制配成本較高。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種不含堿金屬、助燃效果穩定、使用安全可靠、能有效提高高爐煤比和降低焦比、配加成本低的高爐噴煤助燃劑；第二目的在于提供實現第一目的的高爐噴煤助燃劑使用方法。

本發明的第一目的是這樣實現的，所述助燃劑由活性鋁質量分數不小于95%的鋁粉構成。

本發明的第二目的是這樣實現的，所述助燃劑的用量為噴煤所用原煤質量分數的0.065～0.10%。

本發明創造性的采用鋁粉為高爐噴煤助燃劑，與原煤混合制粉后噴入高爐燃燒，從而加快煤粉的氧氣擴散速度，促進高爐噴煤煤粉的大分子裂解，實現降低煤粉著火點和加快高爐風口前煤粉燃燒效率的目的。眾所周知，鋁粉雖然具有較高的質量熱值和體積熱值，但由于純鋁在空氣中的點燃溫度高達約2050K（約1119℃），不僅遠遠高于煤粉的點火溫度，也高于部分高爐熱風溫度，因此僅被大量應用于高能炸藥；而且，由于鋁粉在生產和儲存過程中因氧化，往往被致密的Al₂O₃包覆，降低了鋁粉與氧反應的活性，影響了鋁粉的能量釋放率，因此根本不會考慮作為高爐噴煤的助燃劑。而本發明創造性的采用鋁粉作為高爐噴煤助燃劑，以鋁粉和原煤混合、制粉后燃燒，不僅能顯著降低煤粉的燃點，由于煤粉中活性炭和鋁粉的燃燒劇烈而且充分，從而引燃了煤炭中可燃物的燃燒，提高了燃燒效率；而且還取得顯著降低鋁粉的點火溫度，有效提高鋁粉在燃燒過程中能量的釋放率，從而通過鋁粉在高爐風口區釋放高能熱量，促進煤粉在高爐風口區快速燃燒的意想不到效果。另外，鋁粉在熱風高溫下與煤粉中的水汽反應在風口前產生大量的H₂，使煤氣體積進一步增大，能使鼓風動能增加；同時，H₂的增加使中心氣流相對發展，爐缸中心區域溫度提高，中心料柱的透液性改善；此外，H₂濃度增加后煤氣粘度降低，擴散速度和反應速度加快，促進了間接還原反應的發展，使直接還原降低。另外，根據氧傳遞理論，本發明采用的金屬助燃劑比采用金屬氧化物助燃劑，減少了助燃劑初期由氧化物還原成金屬或低價金屬氧化物的過程，促進氧從氣相向碳表面擴散，從而降低了其著火溫度和提前燃盡溫度，提高了煤粉的燃燒效率。