铸造焦炭产品以及相关系统技术方案

本文公开了一种焦炭产品，所述焦炭产品被构造为用于铸造冲天炉中以熔化铁并生产铸铁产品

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】质量分数对比
Al2O3质量分数的图表
。
[0019]图
13
是描绘根据本技术的一个或多个实施方案的铸造焦炭产品的灰分中的
Fe2O3质量分数对比
CaO
质量分数的图表
。
[0020]图
14
是描绘根据本技术的一个或多个实施方案的不同批次的铸造焦炭产品的灰分软化温度对比模型灰分熔融温度的图表
。
[0021]图
15
是描绘根据本技术的一个或多个实施方案的不同批次的铸造焦炭产品的灰分软化温度对比灰分质量分数的图表
。
[0022]图
16
是描绘根据本技术的一个或多个实施方案的不同批次的铸造焦炭产品的观察灰分熔融温度对比模型灰分熔融温度的图表
。
[0023]相关领域的技术人员将理解，附图中所示的特征是出于说明的目的，并且包括不同的或附加的特征以及它们的布置在内的变化是可能的
。
具体实施方式
[0024]I.
概述
[0025]铸造焦炭是具有较大的尺寸和优异的质量的焦炭，这种优异的质量诸如杂质含量较低，固定碳含量
、
强度和稳定性较高
。
铸造焦炭被用于冲天炉中进行铁和再生钢的熔化，并且作为碳源以生产铸铁和球墨铸铁产品
。
然而，铸造焦炭的生产成本较高，包括制造成本
、
运输成本和环境成本
。
因此，本领域需要改进生产工艺，从而以更高的产率或更低的成本获得高质量的铸造焦炭
。
传统制造的焦炭通常具有高于
2650
华氏度
(
°
F)
的灰分熔融温度
(AFT)。
由于该高温，灰分在冲天炉中的熔化程度更深，这减少了焦炭暴露于熔融金属的可用表面积
。
因此，转移到铁中的碳更少
。
[0026]本文公开的用于本技术的焦炭产品具有低于
2600
°
F
的
AFT
，因此在冲天炉中的熔化程度更高，从而增加了暴露于熔融金属的碳表面的量
。
此外，从粘度的角度来看，低
AFT
允许熔融灰分更快地移动通过碳床，并且在冲天炉的井部分产生更好的相分离，从而允许更多的碳和熔融金属接触
。
如本文所用，术语“熔融金属”是指熔融铁
、
熔融钢或者熔融铁和熔融钢的最终熔融混合物
。
[0027]AFT
可以通过多种方式获得，并且可以分为不同类型的
AFT。
在一些实施方案中，
AFT
可以从煤
、
配煤或焦炭产品的完全燃烧生成的灰分样品来测量
。
可以对每种元素进行灰分元素分析，例如，单个硅原子在分析仪器中产生信号
。
为了获得用于模型灰分熔融计算的质量百分比值，本技术的一些实施方案可以将所有元素视为完全氧化的并且确定基于氧化形式的质量百分比
。
例如，本技术的一些实施方案可以确定
SiO2质量，但不能确定
Si
质量
。
在一些实施方案中，
SiO2、Al2O3、FeO3、CaO、
其他化合物等的质量百分比可以被归一化至总和为
100
％
。
[0028]可替代地或另外地，
AFT
可以通过
AFT
测试
(
诸如标准美国材料与试验协会
(American Society for Testing and Materials
，
ASTM)
方法
D1857)
来测定
。
例如，本技术的一些实施方案可以确定初始变形温度
(IDT)、
软化温度
(ST)、
半球温度
(HT)
和流动温度
(FT)。
这些测量的温度可以具有彼此不同的值，并且可以被用于表征特定的煤
、
配煤或焦炭产品
。
此外，如别处所讨论，煤或配煤的燃烧剩余的灰分的组成被认为与从煤或配煤生产的焦炭产品的燃烧后剩余的灰分相同
。
一些实施方案可以将配煤灰分组成表征为按煤组分在
配煤中各自的质量分数加权的煤组分的灰分组成的加权平均值
。
[0029]另外，传统操作还可以将含
CaCO3岩石添加至进料中，以用作除去灰分的助熔剂
。CaCO3渗透到灰分中从而降低
AFT
，或者灰分本身溶解于含
CaCO3的岩石中
。
考虑到发生助熔的表面积与体积比非常低，这是引入助熔剂的低效方法
。
基于本文公开的低
AFT
对所期望的碳转移的影响的意外发现，可以通过选择在低熔点氧化物
(
诸如
CaO、MgO、Fe2O3、Na2O
和
K2O)
中具有的灰分成比例地多于在高熔点氧化物
(Al2O3和
SiO2)
中的煤或配煤来对焦炭进行“预助熔”。
[0030]在铸造冲天炉中，焦炭被用作燃料和碳源以生产铸铁
。
焦炭在冲天炉中提供四种功能：
(1)
提供燃烧热量以熔化铁或钢；
(2)
向铁供给碳；
(3)
为铁或钢装载提供结构支撑；以及
(4)
形成透气层，以允许气体向上传播和扩散，从而提供与铁或钢的良好接触
。
[0031]一些实施方案可以进行本公开中描述的操作，以生产允许在铸造操作期间提供更高的向铁或钢的碳转移速率的焦炭产品，这可以提供更好的冲天炉性能
。
一些实施方案可以使用各种类型的炉中的一种来生产焦炭产品，所述炉诸如热回收炉
、
非回收炉
、
汤普森
(Thompson)
炉
、
另一种类型的卧式炉
、
立式副产物炉等
。
一些实施方案可以使用名称为“FOUNDRY COKE PRODUCTS
，
AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS(
铸造焦炭产品以及相关系统和方法
)”的美国专利申请
No.17/736,960
中描述的一种或多种操作来生产本公开中描述的焦炭产品，该专利申请的公开内容以引用的方式整体并入本文
。
[0032]II.
用于生产铸造焦炭产品的配煤以及相关系统和方法
[0033]本技术的一些实施方案可以进行操作，从而以可以减少能量消耗和增加产率的方式提高焦炭产品生产操作的效率
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种焦炭产品，其包含：焦炭反应性指数
(CRI)
为至少
30
％；并且灰分熔融温度
(AFT)
不大于
1316℃。2.
如权利要求1所述的焦炭产品，其中所述焦炭产品具有在
1149℃
和
1316℃
之间的初始变形温度
。3.
如权利要求1所述的焦炭产品，其中所述焦炭产品具有在
1177℃
和
1371℃
之间的软化温度
。4.
如权利要求1所述的焦炭产品，其中所述焦炭产品具有在
1204℃
和
1371℃
之间的半球温度
。5.
如权利要求1所述的焦炭产品，其中所述焦炭产品具有在和
1232℃
和
1427℃
之间的流体温度
。6.
如权利要求1所述的焦炭产品，其中所述
AFT
在
1204℃
和
1260℃
之间
。7.
如权利要求1所述的焦炭产品，其中所述焦炭产品的固定碳含量为至少
85.0
％
。8.
一种焦炭产品，其包含：具有满足以下等式的组成的灰分：灰分熔融温度
(AFT)
＝
19
×
(Al2O3_
质量分数
)+15
×
(SiO2_
质量分数
+TiO2_
质量分数
)+10
×
(CaO_
质量分数
+MgO_
质量分数
)+6
×
(Fe2O3_
质量分数
+Na2O_
质量分数
+K2O_
质量分数
)
，其中：所述
AFT
是在
982℃
和
1426℃
之间的值；所述
SiO2_
质量分数是所述灰分的
SiO2质量分数；所述
Al2O3_
质量分数是所述灰分的
Al2O3质量分数；所述
Fe2O3_
质量分数是所述灰分的
Fe2O3质量分数；所述
CaO_
质量分数是所述灰分的
CaO
质量分数；所述
MgO_
质量分数是所述灰分的
MgO
质量分数；并且所述
K2O_
质量分数是所述灰分的
K2O
质量分数
。9.
如权利要求8所述的焦炭产品，其中所述焦炭产品的灰分的质量分数不大于
10.0
％
。10.
如权利要求8所述的焦炭产品，其中所述焦炭产品的灰分的质量分数为至少
8.0
％
。11.
如权利要求8所述的焦炭产品，其中所述焦炭产品的挥发物质量分数不大于
1.0
％
。12.
如权利要求8所述的焦炭产品，其中所述焦炭产品的硫或硫氧化物的质量分数不大于
1.0
％
。13.
如权利要求8所述的焦炭产品，其中：所述焦炭产品从包含所述灰分的配煤生产，包括
Al2O3和
SiO2；并且所述灰分的
Al2O3和
SiO2的组合质量分数不超过
65
％
。14.
如权利要求8所述的焦炭产品，其中：所述焦炭产品从包含所述灰分的配煤生产，包括
Al2O3和
SiO2；并且所述灰分的
Al2O3和
SiO2的组合质量分数在
65
％和
80
％之间
。15.
如权利要求8所述的焦炭产品，其中所述
AFT
为大约
1204℃。16.
如权利要求8所述的焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：太阳焦炭科技和发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：