專利名稱：：一種護(hù)爐用焦炭及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鋼鐵冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體的說，涉及一種改善質(zhì)量的護(hù)爐用焦炭及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：焦炭是高爐冶煉的重要原料，其作用有熱源；還原劑與滲碳劑；料柱骨架等。由于近年來煉焦煤價格的大幅度上漲，所以焦炭的價格隨之上漲，焦炭的價格業(yè)已占據(jù)高爐冶煉成本的一大部分。而且，隨著高爐冶煉強(qiáng)度的不斷提高，導(dǎo)致高爐爐缸燒損增大，一定程度上影響了高爐的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同時也導(dǎo)致對焦炭質(zhì)量相關(guān)要求(包括熱態(tài)性質(zhì)、冷態(tài)強(qiáng)度等)的日益提高。因此，有必要開發(fā)出一種質(zhì)量相對較高且能用于護(hù)爐的焦炭。目前，保護(hù)高爐爐缸的方法之一是通過向高爐冶煉的爐料中加入塊狀添加劑(例如，釩鈦磁鐵礦塊礦)，此添加劑經(jīng)過高爐中相應(yīng)的還原過程在爐缸中形成粘附于爐缸內(nèi)壁的TiC、TiN及其固溶體(例如，碳氮化鈦Ti(C，N))，而這些形成在爐缸中TiC、TiN及其固溶體具有熔點高、粘性大、硬度大、化學(xué)和熱穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)異性能，從而可達(dá)到保護(hù)爐缸、減少爐缸侵蝕的目的，為高爐強(qiáng)化冶煉創(chuàng)造了條件。在高爐內(nèi)生成Ti(C，N)主要過程是在渣-焦界面上，先生成TiC，然后氣相中的氮原子向TiC晶格中擴(kuò)散，形成間隙固溶體Ti(C，N)。然而，傳統(tǒng)的向高爐中加入釩鈦磁鐵礦塊礦的方法，存在一定的局限性，例如，要按照一定的比例來分別添加塊礦和焦炭，步驟較為繁瑣，同時塊礦的使用成本高，且其中Ti02含量并非平均分布的穩(wěn)定值，從而導(dǎo)致塊礦的加入量不易控制，這不利于高爐冶煉長期穩(wěn)定的運行。另外，第101613616號中國專利公開，名稱為護(hù)爐用焦炭及其制備方法，公開了通過在焦炭中加入重量百分比為1%10%高鈦渣，以制備護(hù)爐用焦炭的方法。然而，由于高鈦渣是通過冶煉制得的，一般情況下，通過在電弧爐中電解還原釩鈦磁鐵精礦或鈦精礦等含鈦礦物來制備高鈦渣，所以因該專利公開中使用了高鈦渣而造成其技術(shù)方案成本相對較高。而且，該專利公開中未提及對焦炭質(zhì)量(如，熱反應(yīng)性)的改進(jìn)情況。綜上所述，很有必要研究一種低成本、改善質(zhì)量且可用于護(hù)爐的焦炭。
發(fā)明內(nèi)容針對上述諸多問題，本發(fā)明提供了一種低成本、改善質(zhì)量且可用于護(hù)爐的焦炭，所述焦炭通過在傳統(tǒng)的焦炭組分中加入適量的釩鈦磁鐵精礦來制得。本發(fā)明一方面提供了一種護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法，包括步驟(1)將重量百分比為90.0%99.5%的煤和重量百分比為0.5%10.0%的釩鈦磁鐵精礦混合均勻；(2)將混合物料壓實制塊；(3)干餾制焦；(4)熄焦。根據(jù)本發(fā)明的一方面的護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法，所述干餾制焦步驟中，升溫速度可以為315°C/min，目標(biāo)溫度可以為9501050°C，恒溫時間可以為60150min。根據(jù)本發(fā)明一方面的護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法，所述熄焦步驟可以是干熄焦或水熄焦。根據(jù)本發(fā)明一方面的護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法，所述釩鈦磁鐵精礦的成分按重量百分比計可以為FeO28.00%36.00%，F(xiàn)e20336.00%47.50%，Ti029.00%14.00%，V2050.42%0.72%，Si024.00%5.50%，A12032.50%4.50%，余量為其它雜質(zhì)。本發(fā)明另一方面提供了一種護(hù)爐用焦炭，其成分按重量百分比計包含固定碳79%90%，灰分9%18.5%，揮發(fā)分0.55%1.5%，S0.45%1.0%，并且在灰分中含有按重量百分比計0.82%9.12%的Ti02和0.075%0.214%的V205。根據(jù)本發(fā)明另一方面的護(hù)爐用焦炭，其成分按重量百分比計包含固定碳81.06%85.17%，灰分13.69%17.69%，揮發(fā)分1.14%1.25%，S0.56%0.67%，并且在灰分中含有按重量百分比計2.6%8.4%的Ti02和0.098%0.198%的VA。本發(fā)明的有益效果是(1)改善了焦炭的熱態(tài)性質(zhì)，即焦炭的反應(yīng)性(CRI)。在配合煤質(zhì)量相同的情況下，根據(jù)本發(fā)明的護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法制得的焦炭的反應(yīng)性(CRI)可改善0.62.8個百分點。(2)降低了成本。根據(jù)本發(fā)明的護(hù)爐用焦炭，由于采用了釩鈦磁鐵精礦，所以生產(chǎn)成本較低。(3)具有護(hù)爐作用。根據(jù)本發(fā)明的焦炭中，由于添加有配比穩(wěn)定且分布均勻的釩鈦磁鐵精礦，所以焦炭中1102含量穩(wěn)定，從而所述焦炭在進(jìn)入高爐后能夠在爐缸中穩(wěn)定的生成粘附于爐缸內(nèi)壁的TiC、TiN及其固溶體(例如，碳氮化鈦Ti(C，N))，從而起到保護(hù)爐缸的護(hù)爐作用，近而延長爐缸的使用壽命，進(jìn)一步降低了鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)成本。(4)簡化了操作。因為根據(jù)本發(fā)明的焦炭中含有含量穩(wěn)定的Ti02，可直接加入到高爐中，所以避免了傳統(tǒng)方式中在入爐前將含鈦塊礦和普通焦炭配比混料的過程，從而簡化了操作。具體實施例方式通過本發(fā)明可向高爐冶煉的爐料中加入含有一定量的鈦的氧化物，此含鈦的氧化物經(jīng)過高爐中相應(yīng)的還原過程在爐缸中形成粘附于爐缸內(nèi)壁的TiC、TiN及其固溶體(例如，碳氮化鈦Ti(C，N))，而這些形成在爐缸中TiC、TiN及其固溶體具有熔點高、粘性大、硬度大、化學(xué)和熱穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)異性能，從而可達(dá)到保護(hù)爐缸或爐襯、減少爐缸或爐襯侵蝕的目的(一般稱為護(hù)爐作用)，為高爐強(qiáng)化冶煉創(chuàng)造了條件。更進(jìn)一步地，由含有Ti02和V205的釩鈦磁鐵精礦和煤(例如，可以為由一定含量的焦煤、肥煤、氣煤、瘦煤等煉焦常用煤混合而成的配合煤)按照本發(fā)明的方法制得的護(hù)爐用焦炭，不僅可實現(xiàn)上述的護(hù)爐作用，而且可具有改善焦炭熱性能，例如焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性(CRI)可改善0.6%2.8%。4根據(jù)本發(fā)明一方面的護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法，包括步驟(1)將重量百分比為90.0%99.5%的煤(例如，可以為由一定含量的焦煤、肥煤、氣煤、瘦煤、型煤等煉焦常用煤混合而成的配合煤)和重量百分比為0.5%10.0%的釩鈦磁鐵精礦混合均勻。另外，當(dāng)釩鈦磁鐵精礦的比例小于0.5%的時候，焦炭中Ti02含量過低，將不能達(dá)到有效的護(hù)爐作用，而當(dāng)釩鈦磁鐵精礦的比例大于10%的時候，焦炭中的灰分升高較大，影響焦炭質(zhì)量。所述釩鈦磁鐵精礦的成分按重量百分比計可以為FeO28.00%36.00%，F(xiàn)e20336.00%47.50%，Ti029.00%14.00%，V2050.42%0.72%，Si024.00%5.50%，A12032.50%4.50%，余量為其它雜質(zhì)。(2)將混合物料壓實或搗固并制成塊狀物料。(3)將上述塊狀物料放入常用的煉焦?fàn)t中干餾制焦，在干餾制焦工序中，升溫速度可以為315°C/min，目標(biāo)溫度可以為9501050°C，恒溫時間可以為60150min。(4)對制得的高溫焦炭進(jìn)行熄焦，熄焦方式可以為干熄焦或水熄焦，優(yōu)選地，采用干熄焦，因為干熄焦具有節(jié)能環(huán)保和進(jìn)一步改善焦炭質(zhì)量的作用。根據(jù)本發(fā)明另一方面的護(hù)爐用焦炭，其成分按重量百分比計包含固定碳79%90%，灰分9%18.5%，揮發(fā)分0.55%1.5%，S0.45%1.0%，并且在灰分中含有按重量百分比計0.82%9.12%的Ti02和0.075%0.214%的V205。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明另一方面的護(hù)爐用焦炭，其成分按重量百分比計可以包含固定碳81.06%85.17%，灰分13.69%17.69%，揮發(fā)分1.14%1.25%，S0.56%0.67%，并且在灰分中含有按重量百分比計2.6%8.4%的Ti02和0.098%0.198%的、05，然而，當(dāng)原料中包括與表1中的配合煤的組成不同的配合煤和/或與表2中的釩鈦磁鐵精礦含量不同的釩鈦磁鐵礦時，根據(jù)本發(fā)明的方法得到的焦炭中的各成分含量將與上述優(yōu)選范圍有所不同，并可適當(dāng)?shù)慕档突曳趾亢吞岣吖潭ㄌ己俊Ｋ鲎o(hù)爐用焦炭具有成本較低、質(zhì)量得到改善且可用于護(hù)爐等作用。下面將結(jié)合示例實施例并且與對比例進(jìn)行對比來詳細(xì)描述本發(fā)明。對比例一取表l所示配比的煤400g，將其裝入剛玉坩堝(①80mmX110mm)內(nèi)，再用3kg重物將坩堝內(nèi)的煤壓實5min，取下重物，密封，放入馬弗爐(400mmX150mmX200mm)內(nèi)干餾，升溫速度12°C/min，升溫至IIO(TC，恒溫80min，取出用水熄焦，得到焦炭318.6g，測得焦炭熱態(tài)反應(yīng)性(CRI)為41.25%。焦炭成分按重量百分比計為固定碳86.85%，灰分11.73%，揮發(fā)分1.42X，S0.61%;灰分中的全鐵含量TFe按重量百分比計為0.58%。將上述焦炭加入到高爐中不能生成TiC、TiN及其固溶體，因此，上述焦炭不能起到保護(hù)爐缸的作用。對比例二取表1所示配比的煤400g和高鈦渣8g，其中，所述高鈦渣成分為Ti0290.15%;Si02+CaO+MgO+Al2035.67%;TFe3.18%。將二者混勻，然后裝入剛玉坩堝(080mmX110mm)內(nèi)，再用3kg重物將坩堝內(nèi)的煤壓實5min，取下重物，密封，放入馬弗爐(400mmX150mmX200mm)內(nèi)干餾，升溫速度12°C/min，升溫至110(TC，恒溫80min，取出用水熄焦，得到焦炭326.4g，測得焦炭熱態(tài)反應(yīng)性(CRI)為41.19%。焦炭成分按重量百分比計為固定碳85.86%，灰分12.93%，揮發(fā)分1.21%，S0.71%;灰分中的全鐵含量TFe按重5量百分比計為O.76%。表1煤成分單位重量百分比(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例1取表1所示配比的煤400g和表2所示的釩鈦磁鐵精礦2g，將二者混勻，然后裝入剛玉坩堝(①80mmX110mm)內(nèi)，再用3kg重物將坩堝內(nèi)的煤壓實5min，取下配重物密封，放入馬弗爐(400mmX150mmX200mm)內(nèi)干餾，升溫速度3°C/min，升溫至950°C，恒溫150min，取出用水熄焦，得到焦炭321.6g，測得焦炭熱態(tài)反應(yīng)性(CRI)為41.16%。焦炭成分按重量百分比計包含固定碳88.42%，灰分10.14X，揮發(fā)分1.44X，S0.60%。在灰分中含有按重量百分比計0.82%的Ti02，3.28%的TFe，O.075%的V205。上述焦炭由于在配合煤中增加了釩鈦磁鐵精礦的配比，其焦炭的反應(yīng)性與對比例一相比，焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性(CRI)改善了0.09個百分點。與對比例二相比，焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性改善了0.03個百分點，而且原料簡單，成本更低。實施例2取表1所示配比的煤400g和表2所示的釩鈦磁鐵精礦8g，將二者混勻，然后裝入剛玉坩堝(①80mmX110mm)內(nèi)，再用3kg重物將坩堝內(nèi)的煤壓實5min，取下配重物密封，放入馬弗爐(400mmX150mmX200mm)內(nèi)干餾，升溫速度8°C/min，升溫至1050°C，恒溫60min，取出用水熄焦，得到焦炭326.4g，測得焦炭熱態(tài)反應(yīng)性(CRI)為40.35%。焦炭成分按重量百分比計包含固定碳85.76%，灰分12.96%，揮發(fā)分1.28%，50.52%。在灰分中含有按重量百分比計2.25%的Ti02，8.56%的TFe，O.097%的V205。上述焦炭由于在配合煤中增加了釩鈦磁鐵精礦的配比，其焦炭的反應(yīng)性與對比例一相比，焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性(CRI)改善了0.90個百分點。與對比例二相比，焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性改善了O.84個百分點，而且原料簡單，成本更低。實施例3取表1所示配比的煤400g和表2所示的釩鈦磁鐵精礦9.5g，將二者混勻，然后裝入剛玉坩堝(①80mmX110mm)內(nèi)，再用3kg重物將坩堝內(nèi)的煤壓實5min，取下配重物密封，放入馬弗爐(400mmX150mmX200mm)內(nèi)干餾，升溫速度l(TC/min，升溫至IOO(TC，恒溫150min，取出用水熄焦，得到焦炭348g，測得焦炭熱態(tài)反應(yīng)性為40.67%。焦炭成分按重量百分比計為固定碳85.17%，灰分13.69%，揮發(fā)分1.14%，S0.56%。在灰分中含有按重量百分比計2.6%的Ti02，10.62%的TFe，O.098%的V205。上述焦炭由于在配合煤中增加了釩鈦磁鐵精礦的配比，其焦炭的反應(yīng)性與對比例一相比，焦炭的反應(yīng)性改善了0.58個百分點。與對比例二相比，焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性改善了0.52個百分點，而且原料簡單，成本更低。實施例4取表1所示配比的煤400g和表2所示的釩鈦磁鐵精礦16g，將二者混勻，然后裝入剛玉坩堝(①80mmX110mm)內(nèi)，再用3kg重物將坩堝內(nèi)的煤壓實5min，取下配重物密封，放入馬弗爐(400mmX150mmX200mm)內(nèi)干餾，升溫速度15。C/min，升溫至1050°C，恒溫80min，取出用水熄焦，得到焦炭332.8g，測得焦炭熱態(tài)反應(yīng)性為39.75%。焦炭成分按重量百分比計包含固定碳85.62%，灰分13.25%，揮發(fā)分1.13%，S0.53%。在灰分中含有按重量百分比計4.56%的Ti02，17.69%的TFe，O.102%的V205。上述焦炭由于在配合煤中增加了釩鈦磁鐵精礦的配比，其焦炭的反應(yīng)性與對比例一相比，焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性改善了1.50個百分點。與對比例二相比，焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性改善了1.44個百分點，而且原料簡單，成本更低。實施例5取表1所示配比的煤400g和表2所示的釩鈦磁鐵精礦24g，將二者混勻，然后裝入剛玉坩堝(①80mmX110mm)內(nèi)，再用3kg重物將坩堝內(nèi)的煤壓實5min，取下配重物密封，放入馬弗爐(400mmX150mmX200mm)內(nèi)干餾，升溫速度15。C/min，升溫至1050°C，恒溫80min，取出用水熄焦，得到焦炭339.2g，測得焦炭熱態(tài)反應(yīng)性為39.25%。焦炭成分按重量百分比計為固定碳85.32%，灰分13.78%，揮發(fā)分0.90%，S0.75%。在灰分中含有按重量百分比計6.68%的Ti02，26.42%的TFe，O.108%的V205。上述焦炭由于在配合煤中增加了釩鈦磁鐵精礦的配比，其焦炭的反應(yīng)性與對比例一相比，焦炭的反應(yīng)性改善了2.0個百分點。與對比例二相比，焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性改善了1.94個百分點，而且原料簡單，成本更低。實施例6取表1所示配比的煤400g和表2所示的釩鈦磁鐵精礦38g，將二者混勻，然后裝入剛玉坩堝(①80mmX110mm)內(nèi)，再用3kg重物將坩堝內(nèi)的煤壓實5min，取下配重物密封，放入馬弗爐(400mmX150mmX200mm)內(nèi)干餾，升溫速度12。C/min，升溫至1050°C，恒溫60min，取出用水熄焦，得到焦炭350.5g，測得焦炭熱態(tài)反應(yīng)性為41.24%。焦炭成分按重量百分比計為固定碳81.06%，灰分17.69%，揮發(fā)分1.25%，S0.67%。在灰分中含有按重量百分比計8.4%的Ti02，35.26%的TFe，O.198%的V205。上述焦炭由于在配合煤中增加了釩鈦磁鐵精礦的配比，其焦炭的反應(yīng)性與對比例一相比，焦炭的反應(yīng)性改善了O.Ol個百分點。而且原料簡單，成本更低。實施例7取表1所示配比的煤400g和表2所示的釩鈦磁鐵精礦44.4g，將二者混勻，然后裝入剛玉坩堝(①80mmX110mm)內(nèi)，再用3kg重物將坩堝內(nèi)的煤壓實5min，取下配重物密封，放入馬弗爐(400mmX150mmX200mm)內(nèi)干餾，升溫速度15°C/min，升溫至1050。C，恒溫150min，取出用水熄焦，得到焦炭355.5g，測得焦炭熱態(tài)反應(yīng)性(CRI)為41.24%。焦炭成分按重量百分比計包含固定碳80.07%，灰分18.49%，揮發(fā)分1.44%，S0.69%。在灰分中含有按重量百分比計9.12%的Ti02，36.48%的TFe，O.214%的V205。上述焦炭由于在配合煤中增加了釩鈦磁鐵精礦的配比，其焦炭的反應(yīng)性與對比例一相比，焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性(CRI)改善了0.01個百分點。在此，需要說明的是，雖然本發(fā)明的實施例中采用了表1中配比的煤和表2中示出的釩鈦磁鐵礦，但是表1和表2只是出于示出性的目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)生產(chǎn)的實際情況做相應(yīng)的調(diào)整。盡管上面已經(jīng)結(jié)合實施例示出并描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述實施例，而且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變形和修改。權(quán)利要求一種護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法，包括步驟(1)將重量百分比為90.0％～99.5％的煤和重量百分比為0.5％～10.0％的釩鈦磁鐵精礦混合均勻；(2)將混合物料壓實制塊；(3)干餾制焦；(4)熄焦。2.如權(quán)利要求1所述的護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述干餾制焦步驟中，升溫速度為315°C/min，目標(biāo)溫度為9501050。C，恒溫時間為60150min。3.如權(quán)利要求1所述的護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述熄焦步驟可以是干熄焦或水熄焦。4.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述釩鈦磁鐵精礦的成分按重量百分比計為FeO28.00%36.00%，F(xiàn)e20336.00%47.50%，Ti029.00%14.00%，V2050.42%0.72%，Si024.00%5.50%，A12032.50%4.50%，余量為其它雜質(zhì)。5.—種采用如權(quán)利要求l所述的護(hù)爐用焦炭的生產(chǎn)方法制得的焦炭，其特征在于，其成分按重量百分比計包含固定碳79%90%，灰分9%18.5%，揮發(fā)分0.55%1.5%，S0.45%1.0%，并且在灰分中含有按重量百分比計0.82%9.12%的1102和0.075%0.214%的V205。6.如權(quán)利要求6所述的焦炭，其特征在于，其成分按重量百分比計包含固定碳81.06%85.17%，灰分13.69%17.69%，揮發(fā)分1.14%1.25%，S0.56%0.67%，并且在灰分中含有按重量百分比計2.6%8.4%的Ti02和0.098%0.198%的V205。全文摘要本發(fā)明提供了一種護(hù)爐用焦炭及其生產(chǎn)方法，所述護(hù)爐用焦炭，其成分按重量百分比計包含固定碳79％～90％，灰分9％～18.5％，揮發(fā)分0.55％～1.5％，S0.45％～1.0％，并且在灰分中含有按重量百分比計0.82％～9.12％的TiO2和0.075％～0.214％的V2O5。本發(fā)明的焦炭具有改善焦炭熱態(tài)性能(即焦炭的熱態(tài)反應(yīng)性(CRI))的特點，且生產(chǎn)成本低，并且能夠在起到護(hù)爐作用的同時使得高爐長期穩(wěn)定的運行。文檔編號C21B5/00GK101787294SQ20101012405公開日2010年7月28日申請日期2010年3月15日優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日發(fā)明者文永才,舒文東,蔣勝,黃先佑申請人:攀鋼集團(tuán)鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司