利用兰炭作为高炉喷吹原料制备高炉喷吹煤粉的方法与流程

文档序号:15457635发布日期:2018-09-15 01:35
本发明涉及冶金
技术领域
,具体涉及一种利用兰炭作为高炉喷吹原料制备高炉喷吹煤粉的方法。
背景技术
:高炉喷吹煤技术推广应用已取得了巨大的经济效益并得到了广泛的认同。随着国内钢铁产能的日益增大及高炉煤粉喷吹关键技术的不断进步和完善,市场需求逐渐扩大,特别是随着中国优质炼焦煤资源的日渐匮乏,高炉喷吹煤在钢铁冶炼工艺环节的地位日益提高。目前我国高炉喷吹原料主要有无烟煤、低挥发分烟煤(贫煤和贫瘦煤)、高挥发分烟煤(主要是长焰煤,不黏、弱黏煤,部分气煤)三种。目前,工业上大多采用这3种类型煤配煤作为高炉喷吹入炉原料。我国高挥发分烟煤的资源量较多,优质无烟煤、贫煤、贫瘦煤的资源量相对短缺,随着无烟煤的逐年消耗,其资源供应日渐紧张,价格也逐渐升高。为了寻求无烟煤的替代品,关于将兰炭(半焦)作为喷吹煤粉原料得到了更多的关注,由于我国兰炭产品大多是用特低灰、特低硫的优质长焰煤和不黏煤生产的,具有灰分低、硫分低燃烧性能好、反应性好、气化效率高等特点,其在理论上已具备了替代无烟煤作为喷吹原料的基础。但是,目前我国兰炭并没有大规模应用于高炉喷吹中,只是在个别企业中试验性投入使用,这主要是在使用兰炭作为原料进行制粉喷吹的过程中存在着突出的问题,主要表现在如下几个方面:(1)当前通用的高炉喷吹煤粉制粉工艺,其中中速磨具有较高的效率,且在对烟煤与无烟煤的混合煤磨粉过程中具有良好效果,但是当使用兰炭代替无烟煤之后,由于兰炭与烟煤的哈氏可磨系数差异较大(兰炭为40-45,烟煤为65-70),兰炭难以磨碎,出现烟煤已达到粒度要求而兰炭颗粒仍然较大的情况,造成制粉效率低下,同时大量难以磨碎的粗硬兰炭颗粒从中速磨下部的清渣孔排出,影响煤粉配比成分,浪费原料并提升了生产成本。(2)利用当前系统制成的兰炭粉末,通过组织结构观察发现其微观组织呈现出明显的尖锐棱角,这使得兰炭粉末对布袋收粉器、输送管道以及喷枪的磨损效果远远的大于烟煤无烟煤粉末,导致相关设备服役周期大幅降低,从而影响了生产效率,提高了生产成本,同时增加了一定的安全生产隐患风险。(3)球磨机作为上世纪80年代广为采用的制粉设备,可以在一定程度上钝化兰炭粉末的尖锐边缘,改善设备的磨损情况,但是球磨机的能耗大,加工相同产品其耗能为中速磨的三倍,另一方面球磨机的工作效率过低,仅为中速磨的1/3左右,难以满足当前的生产需求,已被淘汰。因此,急需对当前使用兰炭作为喷吹原料的高炉喷吹制粉工艺进行设计改进,从而实现使用兰炭作为原料进行高炉喷吹的工业应用。技术实现要素:针对现有技术中的缺陷,本发明目的在于提供一种利用兰炭作为高炉喷吹原料制备高炉喷吹煤粉的方法,以解决现有工艺中存在兰炭研磨困难的问题,并且改善兰炭颗粒的棱角锐利度,使其边缘变得圆滑,从而缓解后续喷吹过程中对输送喷吹设备的磨损情况。为实现上述目的,本发明提供的技术方案为:本发明提供了一种制备高炉喷吹煤粉的方法,采用兰炭(半焦)作为制备高炉喷吹煤粉的原料;且在将兰炭通过中速磨完成最终制粉之前,包括将兰炭单独制备成兰炭预制粉的步骤。优选地,兰炭预制粉的粒度<3mm。优选地,将兰炭单独制备成兰炭预制粉的步骤中,采用的磨机为球磨机。优选地,将兰炭单独制备成兰炭预制粉的步骤中,采用的磨机为中速磨。优选地,将兰炭单独制备成兰炭预制粉的步骤中,采用的磨机为雷蒙磨。优选地,将兰炭通过中速磨完成最终制粉之前,还包括将兰炭预制粉和无烟煤混合的步骤。优选地,将兰炭通过中速磨完成最终制粉之前,还包括将兰炭预制粉和烟煤混合的步骤。优选地,将兰炭通过中速磨完成最终制粉之前,还包括将兰炭预制粉和无烟煤、烟煤混合的步骤。优选地,通过中速磨磨后的兰炭混合煤粉中,粒度小于0.0750mm(-200目)的颗粒含量高于70%。本发明还保护采用上述方法制备得到的高炉喷吹煤粉。需要说明的是,凡是采用本发明提供的方法制备高炉喷吹煤粉都应该属于本发明的保护范围内。本发明提供的技术方案,具有如下的有益效果:(1)本发明提供的制备高炉喷吹煤粉的方法,将兰炭代替无烟煤作为高炉喷吹原材料,可以降低生产成本;(2)本发明提供的制备高炉喷吹煤粉的方法,改善了当前高炉喷吹的煤粉制粉工艺中存在的兰炭难以磨碎的情况,提高兰炭使用率与生产效率;(3)本发明提供的制备高炉喷吹煤粉的方法,减小了兰炭颗粒的棱角锐利度,缓解其在输送、喷吹过程中对收粉布袋、输送管道以及喷枪的磨损,使输送喷吹设备与喷吹烟煤无烟煤混合煤粉的服役周期相当。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。附图说明图1为本发明中提供的利用兰炭作为高炉喷吹原料制备高炉喷吹煤粉的方法流程示意图;图2为本发明中烟煤无烟煤混合煤粉显微照片图;图3为本发明中兰炭烟煤混合煤粉显微照片图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只是作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规商店购买得到的。以下实施例中的定量试验,均设置三次重复实验,数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。如图1所示,本发明提供一种制备高炉喷吹煤粉的方法,包括步骤:将兰炭采用磨机进行单独研磨,制备得到粒度<3mm的兰炭预制粉;其中,磨机选自球磨机、中速磨和雷蒙磨中的一种或多种;将兰炭预制粉与无烟煤和/或烟煤混合,然后送入至中速磨进行最终研磨,使磨后的兰炭混合煤粉中,粒度小于0.0750mm(-200目)的颗粒含量高于70%;将兰炭混合煤粉用于高炉喷吹,得到高炉喷吹煤粉。本发明提供的利用兰炭作为高炉喷吹原料制备高炉喷吹煤粉的方法,具有提高环保效益、优化煤粉性能、延长设备使用寿命和增加经济效益等多方面的效果,具体阐述如下。1、环保效益兰炭是经过干馏工艺后的产品,是一种国家大力推广的清洁能源,兰炭代替煤对环境保护意义重大,各地政府也多次强调兰炭替代使用成为“煤改清洁能源”的重点。而本发明可以为在高炉喷吹系统中最终实现兰炭完全替代煤实现去煤化奠定良好基础。2、煤粉性能(1)技术指标高炉喷吹用混合煤挥发分在20-25%之间最为理想,表1为目前高炉喷吹用煤粉合理的技术指标。表1高炉喷吹煤粉标准要求项目灰分%挥发分%固定碳%硫分%哈氏可磨系数指标要求≤920±170-75≤0.4560采用本发明提供的方法制备得到的不同批次混合煤粉的各项技术指标如表2所示。表2兰炭混合煤粉技术指标煤种灰分%挥发分%固定碳%硫分%哈氏可磨系数兰炭混合煤粉18.6120.3775.160.2662.55兰炭混合煤粉27.5821.7572.320.3561.16兰炭混合煤粉39.3820.2174.710.2763.94从表2中可以看到,本发明提供的方法,各项指标均符合标准,尤其是可磨系数达到60以上,解决了原生产工艺中兰炭难以磨碎的问题。(2)燃烧性能高炉喷煤的最终目的是煤粉能在炉内得到充分有效地利用,最大限度地发挥以煤代焦降低焦比的作用。煤粉在风口前的燃烧率指标决定了煤粉在炉内有效利用的程度。表3为对某大型钢铁企业生产用两种煤与半焦混合煤的燃烧性能进行测试研究。试验条件为:热风温度1150℃,喷煤量150kg/t,煤粉中粒度小于0.0750mm(-200目)的颗粒含量高于70%。表3不同煤的燃烧性能煤种生产无烟煤生产烟煤兰炭混合煤粉燃烧率%25.2966.7362.49挥发分%9.2437.0920.37灰分%10.459.819.61单种煤燃烧性测试结果说明:生产用无烟煤因挥发分最低燃烧性能最差,生产用烟煤属于高挥发分、较低灰分含量的煤种,燃烧性能最好。兰炭混合煤粉则由于灰分低、具有中等挥发分含量,燃烧性能达到较好的水平。其中兰炭混合煤粉的燃烧率与生产用烟煤相比差距不大。因此兰炭混合煤粉用于高炉喷吹在炉内能够得到充分有效的利用,对进一步提高煤比降低入炉焦比十分有利。3、设备使用寿命使用当前用于高炉喷吹的制粉工艺加工兰炭混合煤粉时,由于兰炭粉末的组织形式多呈现出尖角状,对与相关设备磨损十分严重,以某大型钢铁企业为例,在使用烟煤与无烟煤混合煤粉喷吹时,由于烟煤无烟煤混合煤粉组织形式较为圆滑,喷吹系统喷枪的更换周期为90天,喷吹兰炭混合煤粉时,喷枪的更换周期为30天,而使用了本发明提供的方法进行兰炭混合煤制粉后,喷枪的更换周期恢复至90天左右,这主要是因为通过球磨机对兰炭的预制粉实现了对其微观结构的钝化,消除了原本大量存在的尖锐边角。图2为烟煤无烟煤混合煤粉显微照片图(×16),图3为兰炭烟煤混合煤粉显微照片图(×160);从图2和图3中可以看到,本发明提供的方法中兰炭与烟煤混合和煤粉虽然仍存在着少量尖锐边角的情况,但是与烟煤无烟煤混合煤粉的形式相差不大,因此磨损也得到了较好的改善。4、经济效益由于目前兰炭的价格总体要低于无烟煤的价格,因此使用本发明提供的方法进行兰炭混合煤粉生产可以产生较大的经济利益,以当前煤价为例无烟煤为1100元/吨,而可用于替代该产品的兰炭仅为700元/吨,按照原煤无烟煤混合煤粉的配比按烟煤50%无烟煤50%计算,若使用兰炭代替无烟煤,那么每吨混合煤粉可产生200元的利润,以某大型国有钢铁企业的正常生产情况50t/h小时量计算,预测年效益可达8760万元/年。同时该发明也为最终的去煤化提供了有力的技术与经济保障。下面结合具体实施例对本发明提供的技术方案作进一步说明。实施例本实施例提供一种利用兰炭作为高炉喷吹原料制备高炉喷吹煤粉的方法,包括步骤:将粒度为10mm左右的兰炭块(技术指标参数如表4所示),采用球磨机进行单独研磨,制备得到粒度为1.5mm左右的兰炭预制粉;将兰炭预制粉与粒度为15mm左右的烟煤(技术指标如表5所示)按照1:1的质量比混合,然后送入至中速磨进行最终研磨,使磨后的兰炭混合煤粉(技术指标如表6所示)中,粒度小于0.0750mm(-200目)的颗粒含量高于70%;将兰炭混合煤粉用于高炉喷吹,得到高炉喷吹煤粉。表4兰炭技术指标煤种灰分%挥发分%固定碳%硫分%哈氏可磨系数兰炭8.4517.6975.360.2343.45表5烟煤技术指标煤种灰分%挥发分%固定碳%硫分%哈氏可磨系数陕西神府烟煤9.8137.0956.740.6468.13表6兰炭混合煤粉技术指标煤种灰分%挥发分%固定碳%硫分%哈氏可磨系数兰炭混合煤粉9.3820.2174.710.2763.94本发明在现有高炉喷吹制粉工艺的基础上增加了制备兰炭预制粉的步骤,该步骤将10mm左右的兰炭块通过磨机研磨至3mm以下,之后将预制粉后的兰炭颗粒与烟煤混合进入中速磨完成最终的制粉,通过预制粉工序使得兰炭颗粒与烟煤形成了粒度差(兰炭3mm以下,烟煤15mm左右),从而加速兰炭颗粒的研磨效果,解决现有工艺中存在兰炭研磨困难的问题,使得烟煤与兰炭可同时研磨成粉,实现最终高炉的高效喷吹;再者,制备兰炭预制粉可以改善了兰炭颗粒的棱角锐利度,使其边缘变得圆滑,这对缓解后续喷吹过程中对输送喷吹设备的磨损起到了很好的效果。需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中,除非另有规定,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制,因此,示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的保护范围当中。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
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