[发明专利]高效焦炭劣化抑制剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于炼铁焦炭节能技术领域，涉及一种焦炭劣化抑制剂，同时还涉及该抑制剂的制备方法；经该抑制剂改性后的焦炭，可显著降低反应性、提高反应后强度。

背景技术

炼铁系统属于高耗能行业，其高能耗一是因为环节多(包括铁、烧、焦三个工序)，又都是高温反应过程，过程本身耗热多；二是因为生产中排放的烟气、副产的煤气、熔渣等带走大量的热；三是焦炭、烧结(球团)都要经过冷却才能入高炉，这又损失了大量的热量，因此炼铁系统的能耗主要表现在高炉燃料上。近20年来，炼铁行业在节能降耗方面做了大量工作，取得了很大成绩，但与国外先进水平存在着较大的差距。例如，工业发达国家的高炉燃料比一般低于500Kg/t左右，2001年我国12家大中型钢铁厂的平均高炉燃料比仍高达543Kg/t，可见我们的节能降耗任务还很重，潜力也很大。

在冶金系统结构优化过程中，炼铁系统的突破口是以高炉喷煤等为代表的强化冶炼技术的使用。由于喷煤量增加，焦比大幅度降低，焦炭在炉内的负荷加重，焦炭作为发热剂的作用，部分或全部被煤粉取代，而作为骨架，保持炉内透气性和透液性的作用不仅无法由煤粉所取代，而且显得更为重要。国内外高炉解剖资料表明：焦炭在上部低温区形状变化不大，炉身下部后由于受高温热应力，气化溶蚀、碱金属等的作用，强度降低、粒度变小、粉末增加，这就减弱了焦炭的骨架和支撑作用。随着高炉冶炼不断强化，喷煤比的增加，焦比大幅度降低，为保证料柱透气性，不仅要求焦炭有高的冷强度，更要求有高的热强度、抗溶蚀能力等良好的热态性能。因此，研究改善入炉焦炭的性能显得越来越重要。

国外研究表明，焦炭反应性增加，气化量增加。一方面使高炉内的热水平降低，燃料比增加；另一方面焦炭的强度降低，大量焦粉产生并积累在气流速度低的区域，影响炉内料柱的透气性。据前苏联P ЛKaMeHeB等人的研究：焦炭反应性增高，会使CO利用率下降，焦比上升。因此降低入炉焦炭反应性不仅能够改善焦炭强度，减少焦炭粉化，改善高炉料柱的透气性，保持高炉顺行，而且能够提高煤气利用率，降低焦比、达到增产节焦的目的。

长期以来，提高焦炭热态性能都是通过炼焦装备技术进步、改进炼焦工艺及炼焦后部处理工艺等来实现的，其中用优质焦煤以改进配煤是一行之效的方法。欧美一些厂家依赖于改进配煤品种、配比和配煤方法来提高焦炭的高温性能；甚至还开发了以煤种特性为基础的CRI(焦炭的反应性)和CSR(焦炭反应后强度)预测和控制模型，以控制配煤。但是，这类建立在煤质基础上的措施显然会受到煤资源的制约和限制。另外，焦炉大型化、煤调湿干燥处理、捣固及配型煤炼焦以及采用干熄焦等新装备技术，能有效改善焦炭的冷态强度和物理性能，在一定程度上也能改善热态性能。然而，采用这些技术需较多的改造投资或更新、重建焦炉，因此对现有生产焦炉来说，更注重于开发一种投资省、实施快、收效大的改善焦炭热强度的方法，钝化处理焦炭技术开始受到关注。

在采用钝化剂提高焦炭质量的工作方面，近年来的工作主要集中以硼酸为主要成分的钝化剂的开发上(CN101186853A，CN1321168C，CN1730628A，CN101082008A)，而硼酸在水中溶解度较低，只能配制低浓度的溶液，使用过程受到限制；且钝化剂容易脱落，特别是在强风的情况下，使用效果较低。

影响焦炭溶损反应性的因素包括焦炭气孔与气孔结构、气孔壁的碳微晶结构以及无机杂质含量等，其中焦炭中存在的对碳溶反应具有催化作用的物种和形态被国内外学者广为重视，并进行了深入研究；但对焦炭溶损反应具有抑制作用的物种被人忽视，故在煤或焦炭中添加抑制溶损反应的负催化剂以降低焦炭反应性，提高焦炭反应后强度的方法尚少有报道。

发明内容

本发明针对国内外研究现状，提供一种对焦炭溶损反应具有抑制作用，兼有对焦炭气孔结构及气孔壁具有修饰功能，且易溶于水、渗透性强的高效焦炭劣化抑制剂，减少焦炭在高炉中的溶损反应，改善其内在性能，强化其骨架作用，提高反应后强度，达到改善热性能指标的目的，为高炉冶炼顺行、增铁、降焦(节能)提供有利条件。

本发明的另一目的在于提供一种该焦炭劣化抑制剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：焦炭劣化抑制剂，由以下重量百分比的原料制成：含硼阳离子表面活性剂10％～40％、硅溶胶20％～60％、三氯化铝10％～60％和水20％～50％。

所述含硼阳离子表面活性剂为季铵盐阳离子表面活性剂，由N-甲基二乙醇胺、硼酸和溴代烷烃合成而得，其结构式为：