一、HDN-219反催化助強劑研發(fā)的意義：
焦炭在高爐生產(chǎn)中起著熱源、還原劑、滲碳劑和料柱骨架等重要作用。但隨著煉鐵工藝技術的發(fā)展，煤粉噴吹技術在高爐生產(chǎn)中被采用，逐漸削弱了焦炭作為熱源、還原劑和滲碳劑的作用，然而焦炭的料柱骨架作用仍無法替代。由于精料和風溫水平的不斷提高，加之富氧，高爐煤粉大噴吹量技術得以實現(xiàn)和應用，特別是大型現(xiàn)代高爐的冶煉強度進一步強化，焦比不斷降低，焦炭負荷越來越高（有的高爐焦炭負荷已經(jīng)提高到4.5以上），焦炭在爐內的滯留時間明顯延長，這樣溶損率必然增加，焦炭在爐內的相關質量就會惡化。為了保證高爐爐況順行，此時焦炭在爐內作為料柱骨架的作用顯得越來越明顯和重要，而與之相關的焦炭指標也越來越受到煉鐵工作者的重視。特別是焦炭的熱反應后強度，它能充分、準確反映焦炭在高爐內溶損反應的能力，更能反應焦炭作為料柱骨架，承擔負荷大小的能力，一般來說，反應后強度好的焦炭，其抗碎強度（M40）和抗耐磨強度（M10）也好。于是許多旨在改善焦炭熱性能的技術措施應運而生。如：提高煉焦用煤的比例，提高配煤質量，采用搗固煉焦、型煤壓塊、煤調濕及干熄焦等提高焦炭質量的技術措施。但是由此而造成選擇煉焦煤的要求更高，工序成本大幅度提高。如果采用以上的技術須投入大量設備改造資金，同時建設周期也會很長。
焦炭的反應性是重要的高溫冶金性能指標之一。焦炭反應性是指焦炭在一定溫度下與CO2的反應速度，其反應式為：C+CO2=2CO，在高爐爐身軟熔帶以上高溫（950℃—1100℃）區(qū)，該反應在焦炭的氣孔表面激烈進行，反應性越好則焦炭的溶損越大，使得焦炭形成大量氣孔且氣孔壁變薄，高溫強度降低，產(chǎn)生大量粉末，好減弱了焦炭的骨架和支撐作用。直接影響高爐的順行，造成焦比升高。尤其是現(xiàn)代高爐采用大風量、高風溫和高煤比的強化冶煉措施，焦炭的高溫冶金性能已經(jīng)成為高爐進一步強化和擴大噴煤量的限制性因素，同時影響高爐一代壽命。因而降低焦炭反應性，提高反應后強度，改善焦炭高溫冶金性能已經(jīng)成為冶煉鐵界的共識。
二、HDN-219催化助強劑的使用機理
為了提高焦炭的高溫冶金性能，許多鋼鐵企業(yè)都在進行這方面的研究和試驗。在現(xiàn)有的焦炭質量條件下，在振動能尾部安裝特制噴頭在焦炭表面噴灑一定量的溶液，使溶質經(jīng)過脫水結晶后吸附在焦炭表面形成了一層保護膜，溶質的部分顆粒填充焦炭氣孔，從而阻止二氧化碳與焦炭的反應和向焦炭內部擴散，以達到降低焦炭反應性，并提高焦炭反應后強度的目的。
為了達到這樣的目的，我們的科技人員與冶金技術研究中心經(jīng)過不斷摸索和試驗，研制出了具有自主知識產(chǎn)權的HDN-219反催化助強劑。對HDN-219反催化助強劑的選擇和配比進行了優(yōu)化，同時采取相應的技術措施，客服了HDN-219反催化助強劑溶液在使用過程中由于溫度變化造成溶質沉淀，添加活化劑以改善催化助強劑溶液在焦炭的覆蓋效果和均勻性，有效提高了HDN-219反催化助強劑的使用性能和穩(wěn)定性。
三、使用效果的測算和分析：
鋼鐵企業(yè)使用HDN=219反催化助強劑后使焦炭在爐內的高溫冶金性能得到改善，減輕焦炭在爐內的溶損反應，從而降低了焦炭劣化程度，改善高爐透氣性指數(shù)、增強焦炭在爐內的骨架作用和爐缸的透液性，利于高爐爐況穩(wěn)定順行。
根據(jù)反復試驗及實用后經(jīng)驗數(shù)據(jù)，焦炭熱反應性降低1%，入爐焦比降低2kg/t、反應后強度提高1%，生鐵產(chǎn)量提高1%、噴煤量增加2kg/t。以年產(chǎn)50萬噸鐵水的高爐計算，扣除添加劑成本每年可節(jié)省600—800萬元的經(jīng)濟效益。
四、技術要點
HDN-219反催化助強劑是從焦炭的生成和其微觀結構入手，結合焦炭在高爐內發(fā)生的物理化學反應，利用屏蔽原理和離子滲透理論研發(fā)的用于改善焦炭質量的新技術，它采用粘附劑為載體，配有失活劑和晶核劑，用60—70°清水或熄焦水配置成約10%的溶液，利用管道泵輸送到振動篩前再利用特制噴頭噴灑于焦炭表面。粘附劑既是載體，也是屏蔽膜主體，它在焦炭表面形成保護膜并堵塞焦炭微氣孔。失活劑在冷態(tài)條件下與晶格周邊的碳原子結合，填充焦炭晶格空隙，在高溫狀態(tài)下失活劑在碳結構中的活化點上，還能與碳生成化合物使活化點失活，并在焦炭表面形成高溫屏蔽膜，粘附劑與失活劑的雙重作用，有效抑制了CO2和堿金屬對焦炭的氣化溶損反應，明顯降低了焦炭的反應性（CRI），焦炭反應后強度（CSR）得到明顯改善；晶核劑隨焦炭一起進入高爐，在中上部參與含鐵爐料的還原反應，并嵌入反應產(chǎn)物硅酸鹽晶格中，增大陽離子和陰離子團之間的比值，提高硅酸鹽的強度，抑制還原粉比率（RDI），因此焦炭噴灑催化助強劑后，在高爐內骨架作用增強，透氣透液性改善，含鐵礦料的低溫還原粉化得到抑制，高爐實現(xiàn)增鐵結焦。
五、作用效果
1、提高焦炭的抗碎強度（M40），降低耐磨強度，（M10）。
2、降低焦炭反應性（CRI），提高反應后強度（CSR），降低爐渣的粘度，增加流動性。
3、減少焦炭在爐內的粉化，增強骨架支撐作用，抑制高爐崩料及餡料。
4、改善高爐內含鐵爐料低溫還原粉化率（RDI）
5、提高高爐利用系數(shù)，增加產(chǎn)量降低焦比。
在每噸焦炭上噴灑20公斤左右10%的HDN-219反催化助強劑溶液后，焦炭的反應性（CRI）可降低3—5個百分點，反應后強度提高5—10個百分點，高爐透氣性指數(shù)提高300—500/min·Mpa，焦比降低8—15kg/t鐵，鐵產(chǎn)量增加2—4%理化指標
六、理化指標
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項目 |
指標 |
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外觀 |
淺粉色或白色粉末 |
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粒度 |
80目過篩≥95% |
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水分含量 |
≤1% |
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PH值 |
4.5—6 |
HDN-219反催化助強劑效益分析
一、用法與用量
1.在不改變現(xiàn)有生產(chǎn)工藝條件下，在振動篩尾部安裝特制噴頭在焦炭表面噴灑一定量HDN-219反催化助強劑溶液,用清水或熄焦水配置成9-10%的溶液，利用管道泵輸送到振動篩前再利用特制噴頭噴灑于焦炭表面。
2、用量每噸焦炭噴灑藥劑溶液20kg左右,實際操作時,根據(jù)焦炭的干濕程度稍作調整。
二、效益分析
每噸焦炭噴灑溶液20kg,置換出20kg焦炭，溶液濃度為9.09%，按照更近的焦炭價格2500元/噸，藥劑價格16.8元/公斤，每噸焦炭效益如下:
每噸焦炭節(jié)約20公斤×焦炭單價2.5元/公斤=50元
20公斤溶液×濃9.09%=1.81公斤
純藥劑造價1.81公斤×單價16.8/公斤=30.4元
節(jié)省焦炭成本50元- 藥劑成本30.4元=節(jié)省焦炭每噸效益為19.6元
直接經(jīng)濟效益：
結合貴廠臺 600的高爐，每天消耗焦炭800噸，每天經(jīng)濟效益如下:
每天節(jié)約焦炭800×20kg=16000kg，即16噸
每天節(jié)焦價值16噸×2500元/噸=40000元
每天噴藥液800×20kg=16000kg,即16噸
每天用藥劑原粉16噸×9.09%=1.45噸
每天用藥造價1.45噸×16800=24360元
每天經(jīng)濟效益為40000-24360=15640元
每年經(jīng)濟效益:15640×365天=5708600元，每年經(jīng)濟效益達五佰柒拾萬元，經(jīng)濟效益非常可觀。
間接效益:
增強焦炭熱強度，增強骨架支撐作用，使高爐順行，料線轉好，增加生鐵產(chǎn)量，等間接效益也是非�？捎^的，這里不做計算。
四、HDN-219反催化助強劑效果檢驗：
在現(xiàn)有條件不變的情況下，做爐前硅記錄，假設爐喉到爐肛需要6小時，噴灑HDN-219反催化助強劑6小時之后，爐前硅只要保持不降低，甚至升高，說明藥劑開始發(fā)揮作用。
實際操作中，由于噴藥后，該部位爐溫升高，高溫區(qū)會向下輻射傳遞熱量，所以和有藥夜相鄰的部位溫度跟隨升高，通過我們反復觀察，好多情況下在噴藥后4- 5小時，爐溫就開始升高。其他間接效果會隨使用時間延長逐漸凸顯。 |
