在炼铁过程冲,焦炭钝化剂的作用是什么,有何原理?

博嘉慧


焦炭是炼铁生产过程中的重要原料,降低焦炭的使用和提高其效率就可以起到降低成本、提高能效的作用。

焦炭的反应性(焦炭在一定温度下与二氧化碳CO2的反应速度 C+CO2=2CO)是其一项重要的冶金性能指标。

现在冶炼一般采用大风量、高风温和高煤比的强化冶炼方式,这时焦炭的高冶金性能就成了进一步强化和扩大喷煤量的限制因素,同时还会影响冶炼炉的寿命(不利影响)。

因此使用焦炭钝化剂降低焦炭的反应性,提高其反应后强度(消除不利影响),从而能提高高温冶炼性能已经得到了冶炼企业和从业人员的验证。钝化剂,顾名思义,就是降低焦炭的反应性。

我们都知道物质之间要发生化学反应需要充分的物质接触,焦炭钝化剂一般是ZBS溶液,通过喷洒在焦炭表面脱水结晶后形成一层保护膜,同时部分颗粒填充焦炭气孔,降低反应物之间的接触面积,起到阻止二氧化碳和焦炭反应的作用,从而实现降低焦炭反应性(钝化)的效果。


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焦炭钝化剂冶炼的主要燃料是焦炭,焦炭在冶炼过程中起着热源,还原、渗碳剂和料柱骨架的四大作用,随着冶炼技术的发展,高炉大型化及喷煤比的不断提高,入炉焦比大幅度下降,焦炭的负荷加重,导致对焦炭的质量提出了更高的要求,特别是焦炭的反应性和热强度更为突出,已成为各炼企业研究的重大技术热点。下面给大家介绍焦炭钝化剂的机理作用及作用效果。

一、机理作用

焦炭钝化剂是结合焦炭在高炉内发生的物理化学反应,利用屏蔽原理和离子渗透理论研发,用于改善焦炭质量的一项新技术,因此提高焦炭的质量主要抓住降低焦炭的熔损反应,提高焦炭热强度。焦炭在高炉软熔区1100℃的高温下与上升的CO2所发生的反应。C+CO2-2CO,这一反应在高炉内进行的越激烈,焦炭的熔损率越高,焦炭的热强度月底,减弱了焦炭的骨架支撑作用,除了气相中的有害元素外,主要取决于焦炭的微孔结构。

焦炭钝化剂是采用粘附剂为载体,配有失活剂和晶核剂。粘附剂与失活剂在冷态条件下与晶格周边的炭原子结合,填充炭晶格空隙,在高温状态下遇到碱蒸气时在孔壁上生成KAISiO4起到屏蔽作用,堵塞焦炭气孔的微晶通道有效的抑制CO2和碱金属对焦炭的熔损反应,明显降低了焦炭的反应性(CRI)使焦炭反应后强度(CSR)得到明显提高。晶核剂随着焦炭一起进入高温区还原反应,增大阳离子和阴离子团之间比值,提高硅酸盐的强度,抑制还原粉化率(RDI)。

二、作用效果

应用在高炉冶炼中,在不同等级的焦炭上喷洒8-10%焦炭钝化剂水溶液后,焦炭的反应性(CRI)可降低3-5,反应后强度提高4-6,负荷及利用系数可提高0.1左右,高炉透气性提高200-500m3/min.MPa,焦比降低20-30kg左右/T铁,铁产量增加3%左右。

应用在焦化企业中,通过熄焦水溶5-8‰钝化剂水溶液,焦炭的反应性(CRI)可降低4-6百分点,反应后强度(CSR)提高5-8个百分点。可以增加弱粘煤配入比例,减少优质煤使用量,优弱煤调整比例为8-10%左右,极大的缓解了采购成本压力。提高焦炭、煤气等副产品的产量,经济效益显著。



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