[发明专利]一种高炉煤粉助燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高炉煤粉助燃剂及其制备方法和应用。以重量百分比计，助燃剂由以下原料制得：改性菱铁矿30~40%，铁红30~40%，二氧化锰5~15%，除灰尘5~15%，偏钒酸铵5~15%，铝粉1~4%。本发明选用的原料常见，来源广泛，通过合理的搭配能够从不同阶段促进煤粉的燃烧，提高煤粉的综合燃烧效率，煤粉的着火点可降低50~60℃，助燃效率值高达17%左右，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于钢铁冶炼节能技术领域，具体涉及一种高炉煤粉助燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

高炉喷煤粉是冶金炼铁系统结构优化的中心环节，是国内外炼铁技术发展、节能降耗降成本、降排减小环境污染的有利手段。高炉喷煤粉过程中，实现高风温、进行脱湿和富氧鼓风、提高炉料透气性和高炉富氧操作水平、改进喷吹煤粉的缺陷、优化喷吹煤种、均匀喷吹煤粉、改善燃烧条件等技术环节都需添加煤粉助燃剂。

添加煤粉助燃剂是一个综合性的冶金反应过程。炉内焦炭在风口前为1000~1300°左右的热空气作用，燃烧生成含CO、H₂、N₂的还原性高温混合煤气。风口前端由焦炭填充部分，在强大的鼓风动能作用下被吹松，从而形成燃烧空间。热风中的O₂和焦炭中碳的燃烧反应可用以下表示：

C+O₂→CO₂（+8080千卡/公斤）

CO₂+C→2CO（-3180千卡/公斤）

H₂O+C→CO+H₂（-2366千卡/公斤）

对高炉煤粉助燃剂的使用已有较多研究。如专利文献CN103266190A报道了一种多功能添加剂，使用到了5~30%的稀土氧化物CeO₂，成本较高；专利文献CN108504414A报道了一种提高高炉喷吹煤粉燃烧率的助燃剂，以除尘灰、钢渣和白云石为原料制备喷煤助燃剂，实现烧结粉尘和钢渣中Fe、Ca、Mg、Al等矿物资源的有效地回收和利用，但是助燃剂中含有35~45%的CaO，碱金属元素的使用对于高炉的安全稳定运行产生潜在的威胁；专利文献CN112048349A提供了一种以钢渣粉为主要原料的煤粉助燃剂，使用助燃剂后煤粉在风口回旋区内的燃烧率可以提升2.1％，提升效率不是很高。可以看到，提出一种低含量碱金属、成本低、助燃效果好的高炉煤粉用助燃剂十分必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高炉煤粉助燃剂及其制备方法和应用，助燃剂的原料以炼钢废物及常见的物料为原料，含有极低的碱金属，助燃效果好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高炉煤粉助燃剂，以重量百分比计，由以下原料制得：改性菱铁矿30~40%，铁红30~40%，二氧化锰5~15%，除灰尘5~15%，偏钒酸铵5~15%，铝粉1~4%。

优选的，以重量百分比计，一种高炉煤粉助燃剂，由以下原料制得：改性菱铁矿32~35%，铁红32~35%，二氧化锰8~12%，除灰尘8~12%，偏钒酸铵8~12%，铝粉1.5~3.5。

优选的，所述改性菱铁矿的制备包括以下步骤：将菱铁矿置于850℃下焙烧5~10h得到。

优选的，所述铝粉为工业铝粉；所述铝粉中活性铝的质量分数不低于95%。

优选的，所述铝粉中粒度小于等于0.04mm的部分占比不低于96%。

优选的，所述除尘灰为烧结机机头灰。

同时，本发明还提供一种上述高炉煤粉助燃剂的制备方法，包括如下步骤：将改性菱铁矿、铁红、二氧化锰、除尘灰和偏钒酸铵按比例称取后混合均匀，研磨至粒度小于等于0.04mm的部分占比不小于80%，随后加入铝粉，再次混合均匀，即得助燃剂。

同时，本发明还提供一种上述方法制备得到的助燃剂在高炉喷煤助燃中的应用。