焦炭热稳定性组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种焦炭热稳定性组合物。组合物的组成以及组分的质量百分含量为阻燃主剂３０～８０％，发泡剂１０～５０％，成碳剂１～５０％，成碳催化剂１～５０％。本发明专利技术的使用方法是将组合物溶液注入焦炭熄焦喷淋系统对焦炭进行熄焦处理。

【技术实现步骤摘要】
焦炭热稳定性组合物
本专利技术涉及一种焦炭热稳定性组合物。
技术介绍
焦炭广泛用于金属冶炼、化工等领域，是重要的基本工业原材料。焦炭在高炉中起着还原剂、供热、供碳和骨架支撑四个作用。近年来，为降低焦炭消耗，增加高炉产量，改善生铁质量，采用了在高炉风口喷煤粉、重油，富氧鼓风等强化冶炼技术。喷吹燃料的方法使高炉燃料的种类和入炉方式都有了变化，从风口喷吹的燃料已占全部燃料用量的10％~30％。焦炭作为热源，还原剂和供碳剂，可在一定程度上被上述强化技术取代，但作为高炉强化技术的疏松骨架作用不仅没能被取代，而且随高炉大型化和强化冶炼技术的广泛应用，该作用更显重要。钢铁生产需要消耗大量的优质焦炭，焦炭生产又需要大量品质优良的炼焦用煤。炼焦用煤品质要求特殊，其黏结性和结焦性是炼焦用煤重要的工艺性质，只有采用具有较好的黏结性和结焦性的煤才能够炼出优质的焦炭。由于需求上升和资源限制，炼焦用煤价格不断攀升，品质难以保障。为了改变焦炭的品质，特别是焦炭的热强度，人们尝试用化学改性的办法对焦炭进行表面改性，以期适当降低焦炭在某一时间段落燃烧速度，在高炉中保持焦炭支撑物的作用，降低焦炭的消耗。已有的实验和技术表明，某些无机化学品可以改性焦炭的热强度，例如，使用一定浓度的硼酸水溶液喷洒焦炭，可使焦炭的热强度有显著提高。通过化学手段对焦炭表面进行钝化处理和改性，提高焦炭在高炉中的热稳定性，可改善焦炭支撑作用，降低焦炭消耗。但化学改性方法使用不当也有其局限性，例如，焦炭生产炼焦工艺限制了化学改性方法的使用，焦炭质量指标中灰份和水分的要求限制了化合物的选择化学品的选择余地，另外化学品的分解成份也不能对高炉生产带来危害。除了工艺和技术上的限制以外，化学改性处理的成本则是一个更重要的问题。因为，相对于焦炭价格来讲，多数化学品的价格并不低廉。因此找到一个两全的技术解决方案还是比较困难的。-->
技术实现思路
本专利技术的目的在于，筛选出适当的化学品，这类化学品可以方便地喷淋或浸渍在焦炭或焦炭表面上；这类化学品最好是水溶性的；这类化学品要比已知的化学品(如硼酸)能更有效地改善焦炭的热稳定性；这类化学品是低廉和易得的。如上所述，本专利技术的实施方案中首先要避免的是，化学热稳定剂的引入不能使焦炭固有的灰分明显增加，否则，将会适得其反。焦炭的灰分是焦炭分析试样在850±10℃下灰化至恒重，其残留物占焦样的质量百分率，按中国国家标准，对于冶金焦来讲，牌号I的焦炭灰分不大于12％，其它牌号最多不大于15％，因为，焦炭灰分每增1％，石灰石同量约增加2.5％，高炉产量约下降2.2％。因此，灰分是焦炭中的有害杂质，受矿物开采的影响，其主要成分是高熔点的SiO2和Al2O3，焦炭灰分在高炉冶炼中要用CaO等熔剂使之生成低熔点化合物，并以溶渣形式排出。此外，焦炭在高炉中被加热到高于炼焦温度时，由于焦质和灰分热膨胀性不同，会在灰分颗粒周围产生裂纹，使焦炭加速碎裂或粉化，而在此时，恰恰需要焦炭表现出更好的热稳定性，而不是由于灰分的影响而快速碎裂或粉化。焦炭碎裂或粉化会使其失去支撑作用，影响CO等气体的上升和融熔铁水的下降。除此之外，灰分中的碱金属还会催化加速焦炭与CO2的反应，也使焦炭的破坏加剧。但是，凡事都有两面性，某些化学物质从焦炭的质量指标看无疑是灰分，但可能同时具有纯化焦炭燃烧表面的作用。与其他物质的燃烧或化学变化相似，焦炭的燃烧首先也是从表面开始的，如果某些化学物质可有效钝化焦炭表面，而且其用量又被控制在一个适当的范围，可能会产生意想不到的效果，因为，本专利技术人所提出的技术解决方案与通常焦炭灰分的存在形态和分布状态有本质的不同。本专利技术人所述的技术解决方案可能会涉及到包括一些被视为灰分的化学物质，但是按本专利技术方案，这些所谓的灰分只存在于焦炭的表面上，而不是通常焦炭的灰分更多地存在于焦炭的体相中，从而避免了由于热膨胀等原因造成焦炭的加速碎裂或粉化。本专利技术人提出的技术解决方案试图达到一种意想不到的效果，趋利避害，变不利为有利。本专利技术人所述的技术解决方案中所面临的另一个难题是，按焦炭生产工艺，在整个的焦炭生产过程中，用化学物质对焦炭表面进行化学改性基本上只能从熄-->焦开始。因为只有从熄焦开始，我们才能看到所谓的焦炭，虽然这时焦炭的温度可能仍有1000℃左右。众所周知，当熄焦车进入熄焦塔后，熄焦水由水泵直接泵至熄焦喷淋水管进行喷水熄焦，熄焦喷水时间为120秒左右，熄焦过程中约20％的水被蒸发。熄焦后熄焦车停留40-60秒，将车中多余水沥出。熄焦后的焦炭在焦台上停留一段时间，使残余水分蒸发后即可。本专利技术方案的应用遇到几个难点，一是温度，熄焦前焦炭的温度约为1050℃，如此高温，化学物质不会被分解吗？二是时间，只有120秒，三是喷淋用水量大。本专利技术人试图找到一种技术解决方案或应用工艺，在焦炭温度降至环境温度之前，在焦炭表面上浸上一定量的化学改性剂，同时又不给焦炭带来超出焦炭质量指标中所限制的水分。本专利技术的实施方案：选择具有一定阻燃功能的化合物组合物，将选定的化合物组合物配成焦炭热稳定剂溶液、胶体溶液或悬浊液，将配制好的焦炭热稳定剂溶液、胶体溶液或悬浊液对待处理焦炭进行喷淋或浸渍处理，然后将焦炭干燥至合格即可。本专利技术所述的焦炭热稳定性组合物由阻燃主剂、发泡剂、成碳剂、成碳催化剂组成。本专利技术所述的焦炭热稳定性组合物的质量百分含量组成为：阻燃主剂    30～80％发泡剂      10～50％成碳剂      1～50％成碳催化剂  1～50％本专利技术选择的阻燃主剂是具有一定阻燃功能的化合物：有机磷化合物、无机磷化合物或其它无机化合物。本专利技术所述的有机磷化合物为磷酸酯、膦酸酯、亚磷酸酯或磷盐。本专利技术所述的有机膦化合物为磷酸酯：R1、R2、R3为烷基、芳基、卤烃基或卤代芳基。-->本专利技术所述的有机磷化合物为膦酸酯：R1为烷基、芳基、烯基，R2、R3为烷基或卤代烷基。本专利技术所述的有机磷化合物为亚磷酸酯：R1、R2、R3为烷基或芳基。本专利技术所述的无机磷化合物为聚磷酸铵、磷酸三铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢胺以及它们的组成物。本专利技术所述的其它无机化合物为三氧化二锑、氢氧化铝或氢氧化镁。本专利技术所述的其它无机化合物还包括硼化合物，如硼酸、硼砂或硼酸锌。本专利技术所述的其它无机化合物包括钼化合物，如三氧化钼等。本专利技术所述的其它无机化合物还可以选自非金属矿，具体为高岭土Al4(Si4O10)(OH)8、膨润土Al2O3.4SiO2.3H2O、海泡石Mg8(H2O)4[Si6O16]2(OH)4.8H2O、凹凸棒土Mg5(H2O)4[Si4O10]2(OH)2等天然矿物。本专利技术所述的发泡剂为含氮或卤素化合物，包括：三聚氰胺、双氰胺、尿素。本专利技术所述的成碳剂为多羟基富碳化合物，包括：淀粉、糊精、糖类、纤维素或多元醇。本专利技术选择的成碳催化剂一般为无机酸，包括硼酸、磷酸、盐酸、硫酸。本专利技术选择的成碳催化剂除上述无机酸外，还包括它们的盐类。本专利技术所述的成碳催化剂为磷酸、磷酸铵或聚磷酸铵。本专利技术所述的聚磷酸铵为(NH4)n+2PnO3n+1或简写为(NH4PO3)n，n＝10～20，分子量500～2500。-->本专利技术所述的组合物制备方法为，将上述的阻燃主剂、多羟基富碳成碳剂化合物、含氮或卤素发泡剂化合物与成碳催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焦炭热稳定性组合物，该组合物的组成以及组分的质量百分含量为：阻燃主剂３０～８０％，发泡剂１０～５０％，成碳剂１～５０％，成碳催化剂１～５０％；其中阻燃主剂选自有机磷化合物、无机磷化合物或其它无机化合物；发泡剂选自含氮或卤素化合物；成碳剂为多羟基富碳化合物；成碳催化剂选自硼酸、磷酸、盐酸、硫酸或者它们的盐类。

【技术特征摘要】
1、一种焦炭热稳定性组合物，该组合物的组成以及组分的质量百分含量为：阻燃主剂30～80％，发泡剂10～50％，成碳剂1～50％，成碳催化剂1～50％；其中阻燃主剂选自有机磷化合物、无机磷化合物或其它无机化合物；发泡剂选自含氮或卤素化合物；成碳剂为多羟基富碳化合物；成碳催化剂选自硼酸、磷酸、盐酸、硫酸或者它们的盐类。2、如权利要求1所述的组合物，其特征在于有机磷化合物为磷酸酯、膦酸酯、亚磷酸酯或磷盐。3、如权利要求2所述的组合物，其特征在于无机磷化合物为聚磷酸铵、磷酸三铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢胺以及它们的组成物。4、如权利要求1所述的组合物，其特征在于其它无机化合物为三氧化二锑、氢氧化铝或氢氧化镁。5、如权利要求1所述的组合物，其特征在于其它无机化合物为硼酸、硼砂或...

【专利技术属性】
技术研发人员：李实军，吕功煊，吴玉琪，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]