[发明专利]新型高炉喷煤助燃剂

说明书

技术领域，本发明涉及一种催化剂，特别是一种用于钢铁冶炼企业新型高炉喷煤助燃剂。

背景技术，在保证钢铁产品质量和炼铁生产效率的前提下，采用高炉喷煤、以煤代焦、降低成本是炼铁常用的技术，增加喷煤量是进一步降低高炉焦比的有效途径。

但是，过多地向高炉内喷吹煤粉将使煤粉在风口前的燃烧率降低、未燃烧粉量增加，给高炉的正常冶炼带来一系列的不良影响。尽管在喷煤过程中不要求煤粉在风口回旋区完全燃烧，未燃尽部分可在高炉内被消耗利用，但强化燃烧仍然是增大喷煤比的一个关键步骤。随着喷煤量提高，必须采取强化燃烧的措施，才能保持风口前煤粉燃烧率不变或下降不多，炉芯区未燃尽煤粉不至于恶化高炉料柱的透气性，使炉缸活跃、煤气流分布合理、高炉透气性良好、炉况稳定顺行。

目前，高炉喷煤使用的各种摧毁助燃剂还存在一些不足，例如：有的助燃剂需要添加量太大，达到煤粉重量的2～5％，而当添加量小于1％时，催化助燃效果就不明显；有的配方中含有高锰酸钾(KmnO₄)，而KmnO₄分解温度仅248℃，对于制粉系统安全带来的一定隐患。众所周知，高炉喷煤尤其喷吹烟煤及混煤是一项安全性要求极高的技术，系统氧含量升高、着火点降低等均会带来新的安全隐患；有的助燃剂需加温到200℃，且添加方法复杂，需要有专用的设备；还有的商业高炉助燃剂含有对高炉生产质量不利的K、Na、Cl等元素。

正是基于以上的原因，本发明提出了一种新型高炉喷煤催化助燃剂，开发高效环保型高炉喷煤助燃剂，以加快高炉喷煤的氧化反应速度。助燃剂含有的金属元素，在燃烧反应中具有两个方面的作用：一是促进挥发份的热解析出、明显降低可燃物的着火点，二是加快氧化反应的进程、提高燃烧效率，因而强化了燃烧。添加助燃剂减少了煤燃烧对过剩氧的需要，缩短了煤粉完全燃烧所需的时间。由于煤粉的充分燃烧，还可以调节炉况，降低瓦斯灰中煤的含量，有利于环境保护。

发明内容，本发明的目的是提供一种新型高炉喷煤助燃剂。根据金属氧化物或盐的催化助燃原理，结合高炉喷煤的具体特点，如选择合适的高炉助燃剂配方和技术参数添加比例，高炉喷煤助燃催化剂可以加快氧化反应的进程，提高煤粉燃烧效率，增加喷吹煤比，降低瓦斯灰含碳量，提高煤粉置换比，降低入炉焦比。煤粉替代部分焦比，合理利用了煤炭资源，有利于钢铁行业达到节能降耗的目标。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：新型高炉喷煤助燃剂用于钢铁冶金企业炼铁生产，将煤粉与助燃剂预先混合并搅拌均匀后，送入自动进煤机，与空气混合送入炉内。

新型高炉喷煤助燃剂组合物：

配比：

氧化钙(CaO)         40-65％

氧化镁(MgO)      20-30％

二氧化锰(MnO₂)   15-20％

稀土氧化物       1-5％

重量按100％计。

各组份的机理作用：

促进煤粉燃烧的原因在于添加物质中含有催化粉煤燃烧的组元，如碱金属、碱土金属元素或3d层电子未填充满的经常被用于作副族元素，能催化煤粉的热裂解过程，有利于挥发份的析出，或由添加物释放的活性氧化物质强化煤粉燃烧。具有MnO₂具有较强助燃效果的关键在于热分解释放活性氧使煤粉着火初期火焰传播速度加快。此外，由于锰元素有助于改善钢材性能，所以MnO₂是提高高炉喷煤量的有效助燃剂，而且对冶炼工艺有益无害。钙和镁也有一定的催化效果。

稀土氧化物的催化助燃性能优良，能降低着火时间，减少燃烬时间，从而提高燃烧效率。

助燃剂的电子能谱仪分析

由扫描电子显微镜上附带的电子能谱仪分析了高炉助燃剂的化学成分。分析表明，除了C和O外(主要以碳酸盐的形式)，其它元素主要有铈、镧、锰、钙、镁(有明显助燃效果的成分)，硅(无机矿物中常伴生的元素)。但不含钠、钾、氯等对炼铁高炉有害有成分。

助燃剂的XRD分析

XRD分析，即XD-5A型X射线衍射分析仪，分析了高炉喷煤助燃剂主要成分的晶体结构。分析结果证明了助燃剂中的主要成分为锰、钙，并以二氧化锰和碳酸钙的形式存在，其它成分为碳酸镁等。

基于烧结矿对特种化学物质的选择性吸收特性。

具体工艺：新型高炉喷煤助燃剂，按重量比进行混合配置，然后进行搅拌2-3分钟，粒度要求大于或等于97mm。着火点温度应大于500℃。