一种焦炭改性剂、该改性剂的制备方法及其应用

1.一种焦炭改性剂，该焦炭改性剂的组成成份为：膨润土，硼酸和水，以重量计膨润土与硼酸按比例1∶1-3∶2、固液比为1∶18-1∶30。
2.如权利要求1所述的焦炭改性剂，其中，所述的膨润土为钠基膨润土。
3.如权利要求1或2所述的焦炭改性剂，其中，所述膨润土细度在200目以下。
4.如权利要求1或2所述的焦炭改性剂，其中，所述硼酸为工业硼酸。
5.一种制备权利要求1或2所述的焦炭改性剂的方法，该方法包括以下步骤：a)将膨润土与硼酸按比例称量；b)将膨润土加入液态水中搅拌，充分胶化；c)在充分胶化后的膨润土中加入硼酸，搅拌至硼酸完全溶解，得到所述焦炭改性剂，其中固液重量比为1∶30至1∶18。
6.一种制备权利要求1或2所述的焦炭改性剂的方法，该方法包括以下步骤：a)将膨润土与硼酸按比例称量；b)将膨润土加入液态水中搅拌，充分胶化；c)将硼酸溶解于温度大于40℃的热水；d)将溶解后的硼酸兑入膨润土胶体，得到所述焦炭改性剂，其中固液重量比为1∶30至1∶18。
7.一种权利要求1或2所述焦炭改性剂的应用方法，该方法为将焦炭浸泡在所述焦炭改性剂中或通过雾化装置将所述改性剂均匀喷洒在焦炭表面，喷洒量为焦炭重量的3％-20％。

技术领域\n本发明涉及一种焦炭改性剂，特别是涉及一种高炉炼铁用焦炭改性剂，本发明还涉及了该改性剂的制备方法及其应用。\n背景技术\n焦炭是炼铁极为重要的原燃料，它既是发热剂、还原剂，也是渗碳剂，更为重要的是，它是支撑高炉炉内原料的骨架，保证料柱的透气透液性能。但由于优质炼焦煤资源短缺，焦炭价格较高，占炼铁生产成本的70％左右，焦比也因此成为衡量炼铁技术最重要的指标。为降低焦比，提高经济效益，迫切需要成本低廉的燃料来取代焦炭，高炉喷煤技术就是由此发展而来。\n随着工艺技术条件的不断完善及精料水平的不断提高，高炉喷煤技术得到了快速发展，焦比也有较大幅度的下降。但随着焦比的下降及冶炼强度的提高，焦炭支撑高炉炉内原料的作用更加突出，喷煤不仅不能取代焦炭支撑骨架的作用，反而要求其具有更高强度来保证较高的喷吹率。为此，炼铁工作者及炼焦工作者十分关注焦炭的强度指标，尤其是焦炭的反应后强度，得到了前所未有的重视，于是许多提高焦炭热性能的技术应运而生，如提高优质炼焦煤配比、提高配煤质量、捣固炼焦、型煤压块、煤调湿、干熄焦等等。但这些措施都无法回避焦炭质量问题的核心，即焦炭质量取决于优质炼焦煤，为此炼铁工作者研发了焦炭改性(或钝化)技术，期望以其它成本较低的优势资源来代替优质炼焦煤，实现提高焦炭热性能的目的，缓解受制于优质炼焦煤短缺的困境。\n焦炭改性即采用能延缓焦炭溶损反应的物质，使焦炭在高炉内反应速度变慢，从而保证其在高炉内的支撑骨架作用，达到降低焦比的目的。目前已知TiO2、B2O3、SiO2能抑制焦炭内溶损反应进行，其中以硼化物效果最好，现有改性剂均在其基础上开发研制。\n中国专利02113708.0提出一种焦炭改性工艺，用钛白粉、氧化硼和硼酸的混合物或单独用硼酸配制成溶液，作为熄焦水熄焦，或在进入焦仓前的运输皮带上喷洒1-5分钟，经过改性处理，改善焦炭热性能。中国专利200510017909.9提出另一种焦炭改性剂，用硼酸、硼砂和细度在500目以下，纯度在98％以上二氧化硅，配制成溶液喷洒在焦炭表面，提高焦炭热  性能。上述专利由于硼酸配比都在70％以上，导致改性剂成本较高，且其它配入成分成本也较高、原料供应难以保证大规模工业应用，未能达到以优势资源弥补短缺资源的目的。\n发明内容\n本发明要解决的技术问题是针对现有改性剂成本过高、工业原料不易获得的问题，提供了一种焦炭改性剂，采用资源丰富、价格低廉的天然矿物来代替硼酸及其他成本较高的添加剂，不仅达到提高焦炭热性能的目的，也实现了资源转化的目标。\n为解决上述技术问题，本发明提供了一种焦炭改性剂，该焦炭改性剂的组成成份为：膨润土，硼酸和水，以重量计膨润土与硼酸按比例1∶1-3∶2、固液比为1∶18-1∶30。\n上述焦炭改性剂，其中所述的膨润土为钠基膨润土。\n上述焦炭改性剂，其中所述膨润土细度在200目以下。\n上述焦炭改性剂，其中所述硼酸为工业硼酸。\n本发明还提供了一种制备上述焦炭改性剂的方法，该方法包括以下步骤：a)将膨润土与硼酸按比例称量；b)将膨润土加入液态水中搅拌，充分胶化；c)在充分胶化后的膨润土中加入硼酸，搅拌至硼酸完全溶解，得到所述焦炭改性剂，其中固液比为1：30至1：18(即液体浓度为3.2％至5.3％)。\n本发明还提供了另一种制备上述焦炭改性剂的方法，该方法包括以下步骤：a)将膨润土与硼酸按比例称量；b)将膨润土加入液态水中搅拌充分胶化；c)将硼酸溶解于温度大于40℃的热水；d)将溶解后的硼酸兑入膨润土胶体，得到所述焦炭改性剂，其中固液比为1：30至1：18(即液体浓度为3.2％至5.3％)。\n在上述两种制备方法中所述的固液比是指膨润土和硼酸的总量与加入的水的重量比，液体浓度指改性剂的浓度。\n本发明也提供了一种上述焦炭改性剂的应用方法，该方法为将焦炭浸泡在上述焦炭改性剂中或通过雾化装置将上述改性剂均匀喷洒在焦炭表面，喷洒量为焦炭重量的3％-20％。\n焦炭改性后，随着水分的失去，膨润土在焦炭孔内固化，减小了焦炭气孔率，因而延缓了反应产物扩散速度；同时膨润土与硼酸反应生成新物质覆盖在焦炭表面及孔壁上，抑制焦炭溶损反应速度。故该改性剂效果显著。\n本发明的焦炭改性剂由于采用资源丰富、价格低廉的膨润土作为改性剂的主要原料，并将硼酸配比降至50％以下，所以改性剂成本降到现有改性剂成本的1/3以下，而且实现了以优势资源向短缺资源转化的目的。\n具体实施方式\n实例1\n将膨润土与硼酸按比例1：1、固液比为1：19称重，膨润土细度在200目以下，硼酸为工业硼酸，先将膨润土加入液态水中搅拌，充分胶化后加入硼酸，搅拌至硼酸完全溶解，配制成浓度为5％的改性剂。\n将焦炭浸泡在配制的改性剂中，按国家标准GB/T4000-1996进行焦炭反应性(CRI)及反应后强度(CSR)测试，反应测试结果及焦炭基准样(基准样1为湿法熄焦焦炭样和基准样2为干熄焦焦炭样)测试结果见下表：\n\n实例2\n将钠基膨润土与硼酸按比例1：1、固液比为1：19称重，膨润土细度在200目以下，硼酸为工业硼酸，先将膨润土加入液态水中搅拌，充分胶化后加入硼酸，搅拌至硼酸完全溶解，配制成浓度为5％的改性剂。\n将配制的改性剂雾化后按焦炭重量的10％均匀喷洒在焦炭表面，按国家标准GB/T4000-1996进行焦炭反应性(CRI)及反应后强度(CSR)测试，反应测试结果及焦炭基准样测试结果见下表：\n\n实例3\n将膨润土与硼酸按比例1：1、固液比为1：22称重，膨润土细度在200目以下，硼酸为工业硼酸，先将膨润土加入液态水中搅拌，充分胶化后加入硼酸，搅拌至硼酸完全溶解，配制成浓度为4.3％的改性剂。\n将配制的改性剂雾化后按焦炭重量的3％均匀喷洒在焦炭表面，按国家标准GB/T4000-1996进行焦炭反应性(CRI)及反应后强度(CSR)测试，反应测试结果及焦炭基准样测试结果见下表：\n\n实例4\n将钠基膨润土与硼酸按比例3：2、固液比为1：19称重，膨润土细度在200目以下，硼酸为工业硼酸，先将膨润土加入液态水中搅拌，充分胶化后加入硼酸，搅拌至硼酸完全溶解，配制成浓度为5％的改性剂。\n将配制的改性剂雾化后按焦炭重量的10％均匀喷洒在焦炭表面，按国家标准GB/T4000-1996进行焦炭反应性(CRI)及反应后强度(CSR)测试，反应测试结果及焦炭基准样测试结果见下表：\n\n实例5\n将钠基膨润土与硼酸按比例1：1、固液比为1：18称重，膨润土细度在200目以下，硼酸为工业硼酸，先将膨润土加入液态水中搅拌充分胶化，将硼酸溶解于温度大于40℃的热水后兑入膨润土胶体，配制成浓度为5.3％的改性剂。\n将配制的改性剂雾化后按焦炭重量的20％均匀喷洒在焦炭表面，按国家标准GB/T4000-1996进行焦炭反应性(CRI)及反应后强度(CSR)测试，反应测试结果及焦炭基准样测试结果见下表：\n\n实例6\n将膨润土与硼酸按比例3：2、固液比为1：30称重，膨润土细度在200目以下，硼酸为工业硼酸，先将膨润土加入液态水中搅拌充分胶化，将硼酸溶解于温度大于40℃的热水后兑入膨润土胶体，配制成浓度为3.2％的改性剂。\n将焦炭浸泡在配制的改性剂中，按国家标准GB/T4000-1996进行焦炭反应性(CRI)及反应后强度(CSR)测试，反应测试结果及焦炭基准样测试结果见下表：\n