[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)焦炭熱態(tài)性能的添加劑及其使用方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210997051.0
• 申請(qǐng)日: 2022-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN115353902A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王明登;鐘祥云;白金鋒;鄭亞杰;徐國忠;封一飛;李超;劉洋;白濱;劉洋;沈琦;何旭輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司;遼寧科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C10B57/06
• 分類號(hào): C10B57/06
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所(普通合伙) 21224
• 代理人: 陶新亞

本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)焦炭熱態(tài)性能的添加劑及其使用方法，所述添加劑是由無灰煤與四氫呋喃硼烷混合后，于惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)制得；無灰煤與四氫呋喃硼烷的混合比例按混合物中硼的質(zhì)量百分比為1％～3％確定；反應(yīng)溫度為250～350℃，反應(yīng)壓力為0.5～1.2Mpa，反應(yīng)時(shí)間為6～12h；添加劑的粘結(jié)能力G為85～95，基式流動(dòng)度MF為5400～9500ddpm。本發(fā)明以無灰煤為原料，通過無灰煤與四氫呋喃硼烷進(jìn)行硼氫化反應(yīng)向無灰煤中引入硼元素，不僅提升了無灰煤的粘結(jié)能力，同時(shí)提升了焦炭的熱態(tài)性能；添加劑制備方法簡(jiǎn)單、成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高強(qiáng)度焦炭制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種增強(qiáng)焦炭熱態(tài)性能的添加劑及其使用方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)高爐的碳排放量較高，近年來開發(fā)出的高爐富氫冶煉技術(shù)，用氫氣、焦?fàn)t煤氣等作為還原劑替換高爐內(nèi)的部分焦炭，既能通過替代部分冶金焦炭緩解煤炭資源緊張局面，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。因?yàn)榕c碳系還原劑相比，氫氣還原鐵礦石時(shí)產(chǎn)生的是H₂O而非CO₂，因此更有利于減少CO₂排放，從而達(dá)到碳減排的目的。

使用氫氣作為高爐還原劑時(shí)，焦比比傳統(tǒng)高爐要低，但是高爐中的焦炭有一種無可替代的作用，就是維持高爐料柱透氣性、保障還原氣體能夠順暢流動(dòng)的骨架作用。另外，氫參與還原反應(yīng)使吸熱量增加從而降低了爐內(nèi)溫度，焦炭氣化反應(yīng)產(chǎn)生CO的速率隨溫度的降低而變小，所以噴吹氫氣或焦?fàn)t煤氣(氫系還原劑)時(shí)，必須要提高焦炭的反應(yīng)性，因此，高強(qiáng)度高反應(yīng)性焦炭的研究對(duì)氫還原煉鐵技術(shù)的研究起到重要的支撐作用。與普通焦炭相比，高反應(yīng)性焦炭具有更高的熱反應(yīng)性，具有起始反應(yīng)溫度低、反應(yīng)速率快的特點(diǎn)，而且強(qiáng)度能夠滿足富氫高爐生產(chǎn)要求。

截止目前，國內(nèi)外對(duì)高反應(yīng)高強(qiáng)度焦炭的制備已經(jīng)做了大量的研究，日本研究和生產(chǎn)的高強(qiáng)度高反應(yīng)性焦炭一般是通過添加催化劑(如鈣基、鎂基和鐵基催化劑等)來實(shí)現(xiàn)，其中對(duì)焦炭強(qiáng)度的調(diào)節(jié)一般是通過添加強(qiáng)粘結(jié)劑HPC來實(shí)現(xiàn)。

強(qiáng)粘結(jié)劑HPC被稱為一種無灰煤，是通過煙煤、亞煙煤、褐煤等在高壓釜中經(jīng)溶劑萃取法制得，研究表明，強(qiáng)粘結(jié)劑HPC可以提高配合煤的粘結(jié)性，改善焦炭質(zhì)量。但由于其自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其對(duì)煉焦煤質(zhì)量及焦炭性能的提升有限。本發(fā)明采用無灰煤及四氫呋喃硼烷為原料，通過硼氫化反應(yīng)，向無灰煤中引入硼元素，不僅提升了無灰煤的粘結(jié)能力，同時(shí)由于硼元素的引入有效提升了焦炭的熱態(tài)性能。

授權(quán)公告號(hào)為CN1142245C的中國發(fā)明專利公開了“一種硼取代炭材料的制備方法”，將不含喹啉不溶物的煤焦油或不含喹啉不溶物的煤焦油瀝青與吡啶硼烷絡(luò)合物按一定比例混合均勻，在0.4-2MPa的壓力和380-460℃的溫度下反應(yīng)4-20小時(shí)，得硼取代中間相瀝青，用四氫呋喃熱溶，真空干燥后，在160-300℃的空氣或者氧氣中氧化0.5-20小時(shí)，將氧化粉末研磨至粒度d≤100μm，在70-120MPa壓力下冷壓成型，經(jīng)炭化、石墨化，由此獲得高密度高強(qiáng)度的炭制品。該方法易于得到良好燒結(jié)性能的燒結(jié)粉末，在較低壓力下可以獲得具有較高機(jī)械強(qiáng)度的硼取代炭材料。

上述專利采用煤焦油瀝青與吡啶硼烷絡(luò)合物反應(yīng)制備硼取代中間相瀝青，與該專利相比，本發(fā)明采用的原料為無灰煤，無灰煤由煤制得，其具有煤的性質(zhì)，與瀝青有本質(zhì)的區(qū)別。該專利對(duì)得到的硼取代中間相瀝青進(jìn)行了熱溶、過濾、真空干燥、氧化等過程后得到硼取代中間相粉末，然后又經(jīng)研磨、冷壓成型、炭化、石墨后得到高強(qiáng)度硼取代炭材料。其工藝過程及最終得到的成品與本發(fā)明均完全不同。另外，本發(fā)明向無灰煤中引入硼是為了在更好的保持無灰煤粘結(jié)性的同時(shí)提升了焦炭的熱態(tài)性能，如采用該專利中的氧化過程，則會(huì)破壞煤的粘結(jié)性。本發(fā)明所述添加劑是一種含硼無灰煤，由于其粘結(jié)性強(qiáng)，配入煉焦煤中有利于焦炭質(zhì)量的提升，同時(shí)硼元素的存在使得焦炭的溶損反應(yīng)得到鈍化，進(jìn)而提高了焦炭的熱態(tài)性能。而該專利制備的是一種炭材料，添加硼的目的是調(diào)高炭材料的機(jī)械性能、抗氧化性能及石墨化性能。

發(fā)明內(nèi)容