一种煤粉与粉状硅石混合压块及其制备和护炉方法
技术领域
[0001] 本
发明属于
高炉长寿技术领域，特别涉及一种
煤粉与粉状硅石混合压块及其制备和护炉方法。
背景技术
[0002] 到目前为止，决定高炉寿命的重要因素依然是炉底炉缸寿命，因此，延长该部位的寿命十分重要。现代大型高炉要求一代炉役不经过中修大于15年，虽然高炉耐火材料、冷却设备和冷却介质等技术取得大幅度进步，但在实际生产过程中高炉炉缸和炉底局部
内衬经常发生侵蚀或损坏，严重影响高炉一代寿命，只有少数高炉一代炉役寿命达到设计目标。高炉长寿必要条件除设计合理、优良的工程
质量外，还与日常生产过程中在必要时间内采用有效护炉方法有关。
[0003] 高炉在生产状态下修补局部破损的内衬，一种方法是从炉顶加入
钛矿或钛球，含钛物料在炉内高温条件下发生反应生成
碳化钛和氮化钛等难熔物质，沉积到炉缸
侧壁和炉底形成保护层。钛矿制备方法有两种，一种是使用含TiO2大于9%、粒度为10～50mm天然
块矿；另一种是使用
冷压块矿，制备冷压块矿的方法是把粒度小于5mm钛矿粉与一定比例粘结剂混合压块成型，对合适粒度造块进行干燥并达到一定强度。钛矿从炉顶加入炉内用于护炉（国内
专利“一种高炉护炉用钛矿冷压块及其生产方法”
申请号200410067669.9）。制备钛球团的方法也有两种，一种是选择合适TiO2和TFe含量的
炉料进行配料、造球、
焙烧和冷却，形成焙烧含钛球团；另一种是选择含TiO2大于40%钛精粉与一定比例粘结剂混合压球，经过自然干燥后形成冷固结球团。钛球团从炉顶加入炉内用于护炉（国内专利“高钛护炉球团矿及其制备方法”申请号200810304188.3）。上述两种方法解决了炉缸内衬的保护问题，但由于含钛炉料从炉顶加入，大部分钛进入炉渣和
铁水，只有小部分生成难熔碳化钛和氮化钛，因此，钛利用率低，同时由于炉料中加入钛物质，即TiO2，而TiO2在液态下
粘度极大，影响液态渣铁的流动性，使高炉
冶炼过程发生变化，高炉必须采取提高炉温和降低炉渣
碱度才能保证高炉顺行不受影响（文献“首
钢4号高炉炉缸水温差升高的处理”作者：金永明《炼铁》2008年），此外由于渣量增加以及在高温条件下生成碳化钛和氮化钛等化学反应消耗热量，
焦炭消耗增加，对高炉正常生产产生一定负面作用。
[0004] 另一种方法是从
风口喂线，即把含钛炉料制成包芯线，从风口送入炉内，提高钛物质利用效率（国内专利“高炉炉缸及炉底的局部在线修复方法”申请号200410021541.9），但这种没有解决炉渣粘度增大、高炉焦比升高和影响高炉顺行等问题（见文献“莱钢1号高炉风口喂线护炉实践”作者：王子金等《炼铁》2008年）。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种煤粉与粉状硅石混合压块及其制备和护炉方法，克服采用从炉顶加入钛矿或钛球护炉方法所产生的钛利用率低、高炉缸内渣铁粘度增大、影响液态渣铁的流动性、高炉顺行变差等缺点，同时克服采用从风口喂线护炉方法所产生高炉焦比升高和影响高炉顺行等问题。
[0006] 本发明的技术方案：包括煤粉与粉状硅石混合压块制备过程和护炉过程使用方法。
[0007] 煤粉和粉状硅石混合压块组成：包括煤粉、粉状硅石。煤种为
烟煤，煤粉粒度小于0.3mm；粉状硅石粒度小于1mm；质量百分比为：硅石58～62%、煤粉38～42%。
[0008] 制备过程，分为以下步骤。
[0009] 步骤一:对煤粉和硅石进行
破碎制粉，煤粉粒度小于0.3mm、硅石粒度小于1mm，对没有达到粒度要求物料重新破碎。对达到粒度要求的煤粉和硅石按硅石58～62%、煤粉38～42%的质量百分比使用混料机混料，额外添加粘结剂，粘结剂选择石油
沥青和煤沥青二种之一或二种混合，粘结剂占煤粉与粉状硅石总和的质量百分比为10～15%，然后重新混料。
[0010] 步骤二：使用压球机对混料进行压块，压块粒度在9～25mm，然后在100～110℃条件下干燥3～4h。
[0011] 步骤三：对干燥压块以3～5℃/分钟快速升温到400～500℃，恒温60～90分钟，当煤粉析出煤焦油后，进行自然冷却。
[0012] 步骤四：检测压块强度，压块强度达到或超过900N/块后，即可作为护炉用的炉料。
[0013] 使用过程：
[0014] 在高炉日常生产过程中，如果发现炉底与炉缸内衬检测电偶
温度上升时，或炉缸
冷却水温差上升时，就可以开始使用煤粉与粉状硅石混合压块炉料进行护炉，用量为100～200kg/吨铁。
[0015] 将制备好的煤粉与粉状硅石混合压块护炉料运输到
指定的杂矿槽内，装料方式与焦丁相同，焦丁用量不变。将焦丁与护炉料同时卸到运料主皮带，保证焦丁与护炉料混合料首先进入无料钟受料罐，其次为包括
烧结矿、球团的其它原料，通过无料钟布料器把焦丁与护炉料布在炉内边缘。
[0016] 由于压块具有一定强度，在软融带以上始终保持层状，并贴近炉内边缘；当护炉料下降到高温区（炉内温度大于1450℃）后，煤粉中一部分碳素与硅石中
二氧化硅发生化学反应生成碳化硅，沉积在炉缸内壁及炉底形成保护层，增加炉缸炭砖前端渣壳厚度，同时由于碳化硅导热系数与微孔炭砖基本相当，在12～14w/(m.k)范围内，起到修补炉缸被侵蚀炭砖作用，没完全发生化学反应
石英，由于其主要成分为
二氧化硅，以及随着高炉炉役发展，如果生成碳化硅被侵蚀，其生成物同样也为二氧化硅，由于二氧化硅是炉渣中主要成分之一，炉渣中增加少量二氧化硅其对炉渣流动性几乎没有影响，而且能够降低炉渣
熔化性温度，对高炉顺行有利；另一部分煤粉中碳素与炉内中间渣和炉缸内终渣中铁氧化物（FeO）发生还原反应，相当于额外提供部分还原剂，起到替代少量焦炭作用，降低焦比。
[0017] 本发明有以下特点和有益效果：
[0018] 1、与使用含钛炉料护炉方法相比，采用本发明时，压块料中一部分煤粉碳素与硅石中二氧化硅发生化学反应生成碳化硅，沉积在炉缸内壁及炉底形成保护层，既可以增加炉缸炭砖前端保护层厚度，同时又由于碳化硅导热系数与微孔炭砖基本相当，起到真正地修补被侵蚀炭砖作用；
[0019] 2、与使用含钛炉料护炉方法相比，由于本发明所使用物料为煤粉与石英粉压块，不含TiO2等影响炉渣粘度物质，即使是没完全发生化学反应石英，由于其主要成分为二氧化硅，以及如果生成碳化硅被侵蚀，其生成物同样也为二氧化硅，由于二氧化硅是炉渣中主要成分之一，炉渣中增加少量二氧化硅其对炉渣流动性几乎没有影响，而且能够降低炉渣熔化性温度，对高炉顺行有利；因此，不影响液态渣铁的流动性，高炉不需要为此改变操作制度；
[0020] 3、与使用含钛炉料护炉方法相比，由于本发明所使用的压块具有一定强度，不影响炉料透气性，因而对高炉顺行不产生影响，同时使用该方法，可以额外增加碳素，小部分替代焦炭作为
燃料和还原剂的作用，可以降低高炉焦比。
具体实施方式
[0022] 步骤一:对烟煤煤粉和硅石进行破碎制粉，要求煤粉粒度小于0.3mm、硅石粒度小于1mm，对没有达到粒度要求物料重新破碎，对达到粒度要求的煤粉和硅石，按硅石58%（wt)、煤粉42%（wt）配比混料，额外添加粘结剂，粘结剂选择石油沥青，配比为10%（wt），然后重新混料。
[0023] 步骤二：使用压球机对混料进行压块，压块粒度在9～25mm范围内，然后在100～110℃条件下干燥3～4h。
[0024] 步骤三：对干燥压块以5℃/分钟快速升温到500℃，恒温60分钟，当煤粉析出煤焦油后，自然冷却。
[0025] 步骤四：检测压块强度，压块强度达到或超过900N/块后，即可作为护炉用的炉料。
[0026] 使用过程：用量为100kg/吨铁，将制备好的煤粉与粉状硅石混合压块运输到指定的杂矿槽内，装料方式与焦丁相同，焦丁用量不变，将焦丁与护炉料同时卸到运料主皮带，保证焦丁与护炉料混合首先进入无料钟受料罐，其次为烧结矿、球团等其它原料，通过无料钟布料器把焦丁与护炉料布在炉内边缘。
[0027] 实施例二
[0028] 步骤一:对烟煤煤粉和硅石进行破碎制粉，要求煤粉粒度小于0.3mm、硅石粒度小于1mm，对没有达到粒度要求物料重新破碎，对达到粒度要求的煤粉和硅石，按硅石62%（wt)、煤粉38%（wt）配比混料，额外添加粘结剂，粘结剂选择煤沥青，配比为15%（wt），然后重新混料。
[0029] 步骤二：使用压球机对混料进行压块，压块粒度在9～25mm范围内，然后在100～110℃条件下干燥3～4h。
[0030] 步骤三：对干燥压块以3℃/分钟快速升温到400℃，恒温90分钟，当煤粉析出煤焦油后，进行自然冷却。
[0031] 步骤四：检测压块强度，压块强度达到或超过900N/块后，即可作为护炉用的炉料。
[0032] 使用过程：用量150kg/吨铁，其它过程与方式一相同。
[0033] 实施例三
