一种增强焦炭热态性能的添加剂及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种增强焦炭热态性能的添加剂及其使用方法，所述添加剂是由无灰煤与四氢呋喃硼烷混合后，于惰性气体保护下反应制得；无灰煤与四氢呋喃硼烷的混合比例按混合物中硼的质量百分比为1％～3％确定；反应温度为250～350℃，反应压力为0.5～1.2Mpa，反应时间为6～12h；添加剂的粘结能力G为85～95，基式流动度MF为5400～9500ddpm。本发明专利技术以无灰煤为原料，通过无灰煤与四氢呋喃硼烷进行硼氢化反应向无灰煤中引入硼元素，不仅提升了无灰煤的粘结能力，同时提升了焦炭的热态性能；添加剂制备方法简单、成本低，适合大规模生产。适合大规模生产。适合大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种增强焦炭热态性能的添加剂及其使用方法


[0001]本专利技术涉及高强度焦炭制备
，尤其涉及一种增强焦炭热态性能的添加剂及其使用方法。

技术介绍

[0002]传统高炉的碳排放量较高，近年来开发出的高炉富氢冶炼技术，用氢气、焦炉煤气等作为还原剂替换高炉内的部分焦炭，既能通过替代部分冶金焦炭缓解煤炭资源紧张局面，又能实现节能减排。因为与碳系还原剂相比，氢气还原铁矿石时产生的是H2O而非CO2，因此更有利于减少CO2排放，从而达到碳减排的目的。
[0003]使用氢气作为高炉还原剂时，焦比比传统高炉要低，但是高炉中的焦炭有一种无可替代的作用，就是维持高炉料柱透气性、保障还原气体能够顺畅流动的骨架作用。另外，氢参与还原反应使吸热量增加从而降低了炉内温度，焦炭气化反应产生CO的速率随温度的降低而变小，所以喷吹氢气或焦炉煤气(氢系还原剂)时，必须要提高焦炭的反应性，因此，高强度高反应性焦炭的研究对氢还原炼铁技术的研究起到重要的支撑作用。与普通焦炭相比，高反应性焦炭具有更高的热反应性，具有起始反应温度低、反应速率快的特点，而且强度能够满足富氢高炉生产要求。
[0004]截止目前，国内外对高反应高强度焦炭的制备已经做了大量的研究，日本研究和生产的高强度高反应性焦炭一般是通过添加催化剂(如钙基、镁基和铁基催化剂等)来实现，其中对焦炭强度的调节一般是通过添加强粘结剂HPC来实现。
[0005]强粘结剂HPC被称为一种无灰煤，是通过烟煤、亚烟煤、褐煤等在高压釜中经溶剂萃取法制得，研究表明，强粘结剂HPC可以提高配合煤的粘结性，改善焦炭质量。但由于其自身化学结构的特点，其对炼焦煤质量及焦炭性能的提升有限。本专利技术采用无灰煤及四氢呋喃硼烷为原料，通过硼氢化反应，向无灰煤中引入硼元素，不仅提升了无灰煤的粘结能力，同时由于硼元素的引入有效提升了焦炭的热态性能。
[0006]授权公告号为CN1142245C的中国专利技术专利公开了“一种硼取代炭材料的制备方法”，将不含喹啉不溶物的煤焦油或不含喹啉不溶物的煤焦油沥青与吡啶硼烷络合物按一定比例混合均匀，在0.4
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2MPa的压力和380
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460℃的温度下反应4
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20小时，得硼取代中间相沥青，用四氢呋喃热溶，真空干燥后，在160
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300℃的空气或者氧气中氧化0.5
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20小时，将氧化粉末研磨至粒度d≤100μm，在70
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120MPa压力下冷压成型，经炭化、石墨化，由此获得高密度高强度的炭制品。该方法易于得到良好烧结性能的烧结粉末，在较低压力下可以获得具有较高机械强度的硼取代炭材料。
[0007]上述专利采用煤焦油沥青与吡啶硼烷络合物反应制备硼取代中间相沥青，与该专利相比，本专利技术采用的原料为无灰煤，无灰煤由煤制得，其具有煤的性质，与沥青有本质的区别。该专利对得到的硼取代中间相沥青进行了热溶、过滤、真空干燥、氧化等过程后得到硼取代中间相粉末，然后又经研磨、冷压成型、炭化、石墨后得到高强度硼取代炭材料。其工艺过程及最终得到的成品与本专利技术均完全不同。另外，本专利技术向无灰煤中引入硼是为了在
更好的保持无灰煤粘结性的同时提升了焦炭的热态性能，如采用该专利中的氧化过程，则会破坏煤的粘结性。本专利技术所述添加剂是一种含硼无灰煤，由于其粘结性强，配入炼焦煤中有利于焦炭质量的提升，同时硼元素的存在使得焦炭的溶损反应得到钝化，进而提高了焦炭的热态性能。而该专利制备的是一种炭材料，添加硼的目的是调高炭材料的机械性能、抗氧化性能及石墨化性能。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种增强焦炭热态性能的添加剂及其使用方法，以无灰煤为原料，通过无灰煤与四氢呋喃硼烷进行硼氢化反应向无灰煤中引入硼元素，不仅提升了无灰煤的粘结能力，同时提升了焦炭的热态性能；添加剂制备方法简单、成本低，适合大规模生产。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0010]一种增强焦炭热态性能的添加剂，所述添加剂是由无灰煤与四氢呋喃硼烷混合后，于惰性气体保护下反应制得；无灰煤与四氢呋喃硼烷的混合比例按混合物中硼的质量百分比为1％～3％确定；反应温度为250～350℃，反应压力为0.5～1.2Mpa，反应时间为6～12h；添加剂的粘结能力G为85～95，基式流动度MF为5400～9500ddpm。
[0011]进一步的，所述无灰煤由挥发份Vdaf＞37％的低阶煤通过溶剂萃取制得。
[0012]进一步的，所述低阶煤由褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤中的一种或两种以上组成。
[0013]进一步的，所述低阶煤的粒度＜200目，含水量小于3％。
[0014]进一步的，所述溶剂为煤衍生的二环芳香族化合物。
[0015]进一步的，所述溶剂为甲基萘。
[0016]一种所述增强焦炭热态性能的添加剂的使用方法，将添加剂粉碎后配入炼焦煤中进行炼焦，添加剂粉碎的粒度与炼焦煤的粒度相适应。
[0017]进一步的，采用配合煤炼焦时，添加剂按配合煤总重量的5％～20％添加。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1)采用无灰煤与四氢呋喃硼烷反应，四氢呋喃硼烷经加热后分解出硼烷，与无灰煤中的芳烃发生硼氢化反应，从而向无灰煤中引入硼元素；不仅提升了无灰煤的粘结能力，同时由于硼元素的引入，也很好的提升了焦炭的热态性能；
[0020]2)添加剂制备方法简单、成本低，适合大规模生产。
附图说明
[0021]图1是本专利技术所述一种增强焦炭热态性能的添加剂的制备及使用流程框图。
具体实施方式
[0022]本专利技术所述一种增强焦炭热态性能的添加剂，所述添加剂是由无灰煤与四氢呋喃硼烷混合后，于惰性气体保护下反应制得；无灰煤与四氢呋喃硼烷的混合比例按混合物中硼的质量百分比为1％～3％确定；反应温度为250～350℃，反应压力为0.5～1.2Mpa，反应时间为6～12h；添加剂的粘结能力G为85～95，基式流动度MF为5400～9500ddpm。
[0023]进一步的，所述无灰煤由挥发份Vdaf＞37％的低阶煤通过溶剂萃取制得。
[0024]进一步的，所述低阶煤由褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤中的一种或两种以上组成。
[0025]进一步的，所述低阶煤的粒度＜200目，含水量小于3％。
[0026]进一步的，所述溶剂为煤衍生的二环芳香族化合物。
[0027]进一步的，所述溶剂为甲基萘。
[0028]本专利技术所述一种所述增强焦炭热态性能的添加剂的使用方法，将添加剂粉碎后配入炼焦煤中进行炼焦，添加剂粉碎的粒度与炼焦煤的粒度相适应。
[0029]进一步的，采用配合煤炼焦时，添加剂按配合煤总重量的5％～20％添加。
[0030]本专利技术所述增强焦炭热态性能的添加剂(简称添加剂)的制备及使用流程框图如图1所示。
[0031]所述添加剂的制备方法是将无灰煤与四氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强焦炭热态性能的添加剂，其特征在于，所述添加剂是由无灰煤与四氢呋喃硼烷混合后，于惰性气体保护下反应制得；无灰煤与四氢呋喃硼烷的混合比例按混合物中硼的质量百分比为1％～3％确定；反应温度为250～350℃，反应压力为0.5～1.2Mpa，反应时间为6～12h；添加剂的粘结能力G为85～95，基式流动度MF为5400～9500ddpm。2.根据权利要求1所述的一种增强焦炭热态性能的添加剂，其特征在于，所述无灰煤由挥发份Vdaf＞37％的低阶煤通过溶剂萃取制得。3.根据权利要求2所述的一种增强焦炭热态性能的添加剂，其特征在于，所述低阶煤由褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤中的一种或两种以上组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明登，钟祥云，白金锋，郑亚杰，徐国忠，封一飞，李超，刘洋，白滨，刘洋，沈琦，何旭辉，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：