一种高炉喷吹用高发热值的混合燃料及其制备方法与流程

本发明涉及冶金炼铁行业中的高炉配煤，特别涉及一种高炉喷吹用高发热值的混合燃料及其制备方法。

背景技术：

1、高炉用燃料包括焦炭和喷吹燃料两大类，焦炭含碳量较高，气孔率高，最大的特点是机械强度高，能满足大型高炉的要求。用于高炉喷吹的燃料主要有煤、油、天然气。为了降低焦比和燃料比，通常采用向高炉喷吹煤粉的方法来进行高炉冶炼，利用喷煤系统将煤粉从风口喷入高炉内，用煤粉代替价格昂贵的焦炭，可以有效地降低成本。现代高炉煤粉喷吹主要是以无烟煤和烟煤两者的混合煤作为喷吹燃料，以混合煤中的固定碳元素来替代焦炭的固定碳元素，起到降低焦比，减少生铁成本的作用，但是随着煤炭市场价格的日益升高，导致生铁成本日益升高，而钢材的市场价格逐步下行，现有的喷煤模式已无法满足企业的生产需求。因此，钢铁企业期望能找到性能优良而又价格低廉的喷吹煤种。

2、而煤属于不可再生资源，开采和使用过程都对环境有较大污染，大量煤炭资源的开采利用已经对我国的环境、资源、经济和社会的可持续发展产生不利影响。钢铁企业作为煤炭消耗大户，每年消耗煤炭量接近4亿吨，占总煤炭消费量的10％以上，而其中又以高炉炼铁工序消耗煤炭量占比最大，降低炼铁生产煤炭消耗量对推动钢铁行业绿色发展具有重要的意义。为促进生态文明建设和绿色发展，用作物废料制成理化指标良好的炭是未来冶金炼铁行业的研究热点。

3、现有技术中，中国专利cn104212508a公开了利用喷吹燃料兰炭来降低生铁成本，但其没有公开加入兰炭后的混合燃料的高位发热值等指标数据；中国专利cn110218826b利用生物质水热炭进行高炉喷吹，但生物质水热炭的灰分含量高达45-50％，如此高的灰分含量会影响混合燃料的综合指标，导致混合燃料的发热值较低。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种高炉喷吹用高发热值的混合燃料，通过向硬煤中加入碳化稻壳、兰炭以及冶金焦灰来制备混合燃料，降低冶金炼铁的生产成本的同时，混合燃料的理化性能等指标较现有的烟煤和无烟煤的混合燃料有所提升，具体通过以下技术实现。

2、本发明提供一种高炉喷吹用高发热值的混合燃料，该混合燃料各原料组分按照重量份数包括有：60-75份硬煤、10-20份碳化稻壳、10-20份兰炭、10-15份冶金焦灰。

3、进一步地，上述混合燃料各原料组分按照重量份数包括有：70份硬煤、13份碳化稻壳、15份兰炭、10份冶金焦灰。

4、上述碳化稻壳的制备方法为：

5、s1、将稻壳用清水清洗干净，加入浓度为20-30％的草酸溶液搅拌混匀，再加入碳酸钙进行常温浸泡1-1.5h，再常温干燥后得到酸洗稻壳；

6、s2、将s1的酸洗稻壳在还原性气体氛围下进行150℃-200℃高温炭化处理，得到碳化稻壳。

7、上述高温炭化处理的具体为将酸洗稻壳运输至炭化反应釜中，在氮气气体氛围或氩气气体氛围中反应30-60min。

8、进一步地，上述草酸溶液与稻壳的液固质量比为(5-10):1；上述碳酸钙的加入量为草酸溶液与稻壳总质量的5-10wt％。

9、进一步地，上述硬煤为烟煤、无烟煤中的至少一种。

10、更进一步地，上述硬煤为质量比为2：(3-5)的烟煤和无烟煤。

11、进一步地，上述碳化稻壳的灰分为12-16％、挥发分为3-8％、硫含量为0.4-0.5％；上述兰炭的灰分为10-12％、挥发分为8-10％、硫含量为0.3-0.6％；上述冶金焦灰的灰分为12-14％、挥发分为1-3.5％、硫含量为0.5-1.2％。上述混合燃料的灰分为9-12.2％、挥发分为6.6-18.3％、硫含量为0.39-0.6％。

12、上述各原料的作用机理为：碳化稻壳在炭化过程中加入了草酸溶液，草酸溶液能跟稻壳的二氧化硅组分进行反应，稻壳中钾离子和钠离子也能与草酸结合，形成溶解性的草酸钾和草酸纳，降低炭化了稻壳中的灰分，能有效的应用于高炉喷吹技术中，实现了大量稻壳废料的资源化处理。上述兰炭是对高挥发分长焰煤进行中低温干馏提质得到的产物，长焰煤经过中低温干馏后已失去爆炸性，所以喷吹兰炭较喷吹烟煤安全性更高，且兰炭的孔隙发达、固定碳含量高，其燃烧性能接近烟煤。上述冶金焦灰是焦炭在皮带运输过程中产生的焦灰，由除尘风机收集得到，该冶金焦灰的固定碳含量高、价格极低，其性能接近焦炭，运用在高炉喷吹的混合燃料中能有效降低冶金炼铁成本。因此，将碳化稻壳、兰炭及冶金焦灰综合应用于高炉喷吹技术中不仅能替代部分烟煤和无烟煤，降低冶金炼铁的成本，提高经济效益，还有效保障了混合燃料的高发热值、低焦比等理化指标，满足正常生产的要求。但要注意的是，碳化稻壳、兰炭及冶金焦灰的灰分通常比烟煤和无烟煤高上几个百分点，所以这三者的用量不能过多。

13、本发明还提供了上述高炉喷吹用高发热值的混合燃料的制备方法，包括以下步骤：按质量份数称量60-75份硬煤、10-20份碳化稻壳、10-20份兰炭、10-15份冶金焦灰，再将称量好的硬煤、碳化稻壳、兰炭、冶金焦灰混匀后磨制，得到混合燃料。

14、进一步地，磨制后得到的混合燃料的粒径≤0.6mm。

15、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

16、1、本发明提供的高炉喷吹用高发热值的混合燃料中的碳化稻壳是通过脱灰分处理了的，通过加入草酸溶液能有效降低碳化稻壳的灰分，将处理后的碳化稻壳应用在高炉喷吹技术中，不仅能促进稻壳废料的资源化再利用，还不会对混合燃料的发热值产生影响。

17、2、本发明还向烟煤和无烟煤中加入兰炭和冶金焦灰，兰炭的孔隙发达，其燃烧性能接近烟煤，且其安全性高于长焰煤；冶金焦灰的固定碳含量高、价格极低。将冶金焦灰和兰炭应用到高炉喷吹技术中，一方面，能替代部分烟煤和无烟煤，降低冶金炼铁的成本，提高经济效益，另一方面，有效保障了混合燃料的高发热值等理化指标，高位发热值高达30.635wt％，燃烧率高达97.6wt％，满足正常生产的要求。

技术特征：

1.一种高炉喷吹用高发热值的混合燃料，其特征在于，各原料组分按照重量份数包括有：60-75份硬煤、10-20份碳化稻壳、10-20份兰炭、10-15份冶金焦灰；

2.根据权利要求1所述的高炉喷吹用高发热值的混合燃料，其特征在于，各原料组分按照重量份数包括有：70份硬煤、13份碳化稻壳、15份兰炭、10份冶金焦灰。

3.根据权利要求1-2任一所述的高炉喷吹用高发热值的混合燃料，其特征在于，步骤s1中，所述草酸溶液的浓度为20-30％；所述草酸溶液与稻壳的液固质量比为(5-10):1；所述碳酸钙的加入量为草酸溶液与稻壳总质量的5-10wt％。

4.根据权利要求1-2任一所述的高炉喷吹用高发热值的混合燃料，其特征在于，所述碳化稻壳的灰分为12-16％、挥发分为3-8％、硫含量为0.4-0.5％。

5.根据权利要求1-2任一所述的高炉喷吹用高发热值的混合燃料，其特征在于，所述兰炭的灰分为10-12％、挥发分为8-10％、硫含量为0.3-0.6％。

6.根据权利要求1-2任一所述的高炉喷吹用高发热值的混合燃料，其特征在于，所述冶金焦灰的灰分为12-14％、挥发分为1-3.5％、硫含量为0.5-1.2％。

7.根据权利要求1-2任一所述的高炉喷吹用高发热值的混合燃料，其特征在于，所述混合燃料的灰分为9-12.2％、挥发分为6.6-18.3％、硫含量为0.39-0.6％。

8.一种根据权利要求1-2任一所述的高炉喷吹用高发热值的混合燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按质量份数称量60-75份硬煤、10-20份碳化稻壳、10-20份兰炭、10-15份冶金焦灰，再将将称量好的硬煤、碳化稻壳、兰炭、冶金焦灰混匀后磨制，得到混合燃料。

9.根据权利要求8所述的高炉喷吹用高发热值混合燃料的制备方法，其特征在于，磨制后得到的混合燃料的粒径≤0.6mm。

技术总结
本发明公开了一种高炉喷吹用高发热值的混合燃料及其制备方法，涉及冶金炼铁行业中的高炉配煤技术领域，该混合燃料各原料组分按照重量份数包括有：60‑75份硬煤、10‑20份碳化稻壳、10‑20份兰炭、10‑15份冶金焦灰。其中的碳化稻壳为向稻壳中加入草酸溶液浸泡后进行高温反应得到，草酸溶液能降低碳化稻壳的灰分，使其与兰炭、冶金焦灰能很好的运用在高炉喷吹用的混合燃料中，不仅保障了混合燃料的理化指标和燃烧性能，还降低了冶金炼铁的生产成本，提高了经济效益，实现了稻壳废料的资源化利用。

技术研发人员：刘西,余建伍,汪斌,李强
受保护的技术使用者：宝武集团鄂城钢铁有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14