专利名称：一种适于高炉喷吹贫煤、贫瘦煤的添加剂的制作方法
技术领域：
本发明属于高炉冶炼技术领域，涉及一种适于高炉喷吹贫煤、贫瘦煤的添加剂，是提高 高炉喷吹贫煤、贫瘦煤燃烧性能的促进剂。
背景技术：
高炉喷吹用煤应能满足高炉冶炼工艺要求和对提高喷吹量和置换比有利，以便替代更多 的焦炭。无烟煤具有固定碳高、热值高、置换比高、安全性好等优点，但是其储量少，随着 煤炭资源缺乏，其价格不断升高，而且存在着火温度高、燃烧性差、炉内未燃煤粉难消化等 难题。烟煤具有着火温度低、燃烧性好等优点，但高挥发性烟煤爆炸危险性大，安全设施投 放大，而且在喷枪头及风口管壁上易粘附结渣，吸热量比无烟煤大，要求的热补偿量比无烟 煤多。贫煤、贫瘦煤的性质介于高挥发性烟煤与无烟煤之间，具有基本无结焦性、挥发分比 无烟煤略高、燃烧性和反应性比无烟煤好等特点，近年来，随着贫煤、贫瘦煤爆炸性行为的 研究和突破，其在工业生产中的应用己成现实，在各大钢铁企业得到了广泛的应用，为了更 好地发挥贫煤、贫瘦煤在高炉冶炼中的燃烧性能，开发含量少、低成本、高效率的燃煤促进 剂的要求越来越迫切。
目前，本领域使用的各种燃煤添加剂均存在较严重不足，例如"Ce02和La203对高炉喷 吹煤粉燃烧过程的影响"(稀土， 2005， 26(2): 56-58)—文指出，Ce02和La203分别作为煤粉在 高炉喷吹条件下燃烧的助燃添加剂，其添加比例分别控制在2%左右。稀土价格贵，加入量大 时成本增加。CN111263A加入助燃剂为原煤质量的P/。 20。/。，添力[]2% ~ 8%时最好，小于1% 效果不明显。该专利加入量大，不仅增加生产成本，也使煤燃烧后灰分增加，增加焦炭的置 换比。CN02133147.2采和KMnO4作为添加剂，其分解温度为248'C，在磨制过程中易产生氧 气，存在安全隐患。"硝酸铁对贫瘦煤燃烧反应的动力学影响"(2007， 32 (10): 1084-1087) 一文提到采用硝酸铁作为燃烧促进剂，其在磨制过程中易粘结，降低了煤粉的流动性，而且 其分解温度在383'C，磨制过程中也存在安全隐患。"助燃剂在高炉喷煤中的应用效果"(现代 冶金，2001， (2): 27-29)—文以及CN02133147.2， CN90106347.9， CN01138848.x等均含有K、 Na、 Cl等，导致高炉碱负荷增加，对冶炼带来不利影响。"攀钢高炉煤粉混加添加剂的实验研 究"(2000， 21 (1): 7-11) 一文提出采用Mn02、 MgC03、 MgCl2、 MnC03、 CaF2作为添加剂，添加至无烟煤和烟煤中，效果以CaF2最好，并且添加量达到5%，长期使用导致炉体腐蚀严重， 冶炼过程灰分增加，降低焦炭置换比。
总结目前本领域燃煤添加剂性能与效果，主要缺点如下
(1) 用量大。 一般占喷吹用煤总量的2%~20%，增加了煤粉的灰分，降低了焦炭的 置换比；
P) 价格贵。添加剂中一般含有较多的贵重物质，如2。/。的Ce02、 La203等稀土；
(3) 对高炉炉体长期运行有损害。如加入大量的碱金属(K、 Na)或卤族元素(F、 Cl)， 一方面腐蚀炉体，另一方面会加重高炉碱负荷。
(4) 有安全隐患。如KMn04、 Fe(N03)3等，在煤粉磨制、混匀和输送过程中易产生氧 气，存在安全危害。
发明内容
本发明的目的在于寻求一种经济、安全、可以提高高炉喷吹用贫煤、贫瘦煤燃烧率的添 加剂，降低煤粉的灰分，不含K、 Na、 Cl、 F等对高炉有害的碱金属和卤族元素，增加煤粉的 流动性，产生活性氧，提高煤粉燃烧率，从而提高高炉喷煤比，降低焦炭用量。
一种适于高炉喷吹贫煤、贫痩煤的添加剂，添加剂成分质量百分比为CaO或CaC03或 Ca(OH)2: 25%~35%， Mn02: 25%~35%， Fe203: 25% 35%， Ce02或La203: 4%~10%。
如上所述CaO或CaC03或Ca(OH)2可以用MgO或MgC03代替，MgO或MgC03在添加剂中 占质量百分比含量为25% ~ 38%。
从各添加剂组合优化角度考虑，CaC03、 Ce02、 Mn02、 Fe203组合最优，其次为CaC03、 La203、 Mn02、 Fe20，CaO、 Ce02、 Mn02、 Fe203。
添加剂可以通过两种方式加工， 一种为分别将各添加物磨成74^im(200目)以下，再通过 机械方式混合；另一种为将各添加物同时磨成74pm(200目)以下。两种混合效果相当，可根 据实际情况决定。
本发明中添加剂的加入方式为，将添加剂破碎后通过磨煤机皮带与煤粉添加在一起，添 加剂加入量为煤粉总重量的0.9-4%，与煤粉一起磨制、烘干，经输煤管道进入高炉喷枪，实 施喷煤操作。本发明中磨制环节较重要，必须保证混料平均粒度小于0.074mm(200目)。本发 明中需将至少两种过渡族金属氧化物和一种稀土族氧化物混合，单独过渡族金属氧化物或稀 土族氧化物效果较差。本发明中稀土氧化物以Ce02、 La203优先，两者中Ce02优先，可同时 加两种，也可加某一种，但总量不能超过添加剂总量的10%。
在热风温度为110(TC，燃烧炉温度1400°。，富氧率为1%的条件下，不同成分配比添加剂 促燃效果如下La203 5%、 CaC03 35%、 Mn02 30%、 Fe203 30%，添加剂总量为3%时，煤粉燃烧率提高5.13%; Ce025%、 CaC03 35%、 MnO2 30%、 Fe2O3 30%，添加剂总量为2.5%，煤粉燃烧率提高7.54%; CeO210%、 CaO30%、 Mn02 30%、 Fe203 30%，添加剂总量为1%，煤粉燃烧率提高5.12%，
本发明添加剂可以与原料煤粉一起混匀后通过煤粉喷枪喷入高炉风口回旋区处，具有安 全可靠、使用方便的优点，较其它添加剂可以降低煤粉的灰分，不含K、 Na、 Cl、 F等对高炉 有害的碱金属和卤族元素，增加煤粉的流动性，产生活性氧，提高煤粉燃烧率，从而提高高 炉喷煤比，降低焦炭用量。
图l是本发明的工艺过程示意图l中1.高炉；2.喷枪；3.风口回旋区
具体实施例方式
本发明实施实例通过河北理工大学煤粉燃烧炉实现，该试验装置模拟高炉风口燃烧条件， 以两段卧式电炉模拟热风炉加热空气，用燃烧炉模拟高炉风口的煤粉燃烧状况，将经过干燥 的煤粉喷进燃烧炉中，进行煤粉燃烧率的测定。煤粉燃烧试验的条件根据高炉生产的实际状
态确定，热风温度控制为1100'C，燃烧炉温度控制在140(TC,热风流量为12Nm"h，富氧率控 制为1%，冷风压力为02MPa。输送煤粉的气体为冷空气，输送煤粉的气体压力与冷风压力 相同，为0.2MPa。煤粉燃烧后的残余物用集灰器进行收集和抽滤，然后对未燃煤粉进行称重、 化验分析并计算出煤粉的燃烧率。 通过六种组分验证
(1) La2035%， CaC0335%， MnO230%， Fe2O330%，添加剂占总量的1%，设为1弁添加剂；
(2) Ce025%， CaC0335%， MnO230°/。， Fe2O330%，添加剂占总量的1%,设为2#添加剂；
(3) Ce025%， CaO30%, MnO230%， Fe2O330%，添加剂占总量的1%，设为3弁添加剂；
(4) 不添加任何添加剂，为原煤，设为4#添加剂。
(5) La2035%， Mg035%, MnO230%， Fe2O330%，添加剂占总量的1%，设为5弁添加剂；
(6) Ce025%， MgC0335%， MnO230%， Fe2O330%，添加剂占总量的1%,设为6弁添加剂； 试验结果原煤燃烧率为47.43%， 2弁为54.97%， 1#为52.56%， 3沐为52.15%, 5#为
52.42%， 6#为52.86%。平均提高5%。
权利要求
1. 一种适于高炉喷吹贫煤、贫瘦煤的添加剂，其特征是添加剂成分质量百分比为CaO或CaCO3或Ca(OH)225％～35％，MnO225％～35％，Fe2O325％～35％，CeO2或La2O34％～10％。
2. 如权利要求l所述一种适于高炉喷吹贫煤、贫瘦煤的添加剂，其特征是用MgO或MgC03 代替CaO或CaC03或Ca(OH)2， MgO或MgC03在添加剂中占质量百分比含量为25% 38%。
3. 如权利要求1或2所述一种适于高炉喷吹贫煤、贫瘦煤的添加剂，其特征是添加剂通过 两种方式加工， 一种为分别将各添加物磨成74pm以下，再通过机械方式混合；另一种为将各 添加物同时磨成74pm以下。
4. 如权利要求3所述一种适于高炉喷吹贫煤、贫瘦煤的添加剂，其特征是添加剂的加入 方式为，将添加剂破碎后通过磨煤机皮带与煤粉添加在一起，添加剂加入量为煤粉总重量的 0.9-4%，与煤粉一起磨制、烘干，经输煤管道进入高炉喷枪，实施喷煤操作；本发明中磨制 环节，必须保证混料平均粒度小于0.074mm。
全文摘要
本发明属于高炉冶炼技术领域，涉及一种适于高炉喷吹贫煤、贫瘦煤的添加剂。添加剂成分质量百分比为CaO或CaCO<sub>3</sub>或Ca(OH)<sub>2</sub>25％～35％，MnO<sub>2</sub>25％～35％，Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>25％～35％，CeO<sub>2</sub>或La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>4％～10％。加入方式为，将添加剂破碎后通过磨煤机皮带与煤粉添加在一起磨制、烘干，添加剂加入量为煤粉总重量的0.9-4％，与煤粉一起经输煤管道进入高炉喷枪，磨制中必须保证混料平均粒度小于0.074mm。本发明添加剂可以与原料煤粉一起混匀后通过煤粉喷枪喷入高炉风口回旋区处，具有安全可靠、使用方便的优点，较其它添加剂可以降低煤粉的灰分，不含K、Na、Cl、F等对高炉有害的碱金属和卤族元素，增加煤粉的流动性，产生活性氧，提高煤粉燃烧率，从而提高高炉喷煤比，降低焦炭用量。
文档编号C10L9/10GK101531943SQ200910076070
公开日2009年9月16日 申请日期2009年1月6日 优先权日2009年1月6日
发明者刘仁生, 刘应书, 吴小军, 孙晓东, 辉 张, 房连增, 李文军, 楼黎虹 申请人:山西潞安环保能源开发股份有限公司;北京科技大学