技术领域：

本发明涉及到煤炼焦后的改性工艺。改性后的焦炭主要用于高炉炼铁和铸造化铁。通过 焦炭的改性，可以显著改善焦炭反应性、焦炭反应后强度、抗碎强度和耐磨强度等指标。

背景技术：

在冶金系统结构优化过程中，炼铁系统(铁-焦-烧)的突破口是以高炉大喷煤等为代表 的强化冶炼技术的使用。由于喷煤量增加，焦比大幅度降低，焦炭在炉内的负荷加重，焦炭 作为发热剂的作用，部分或全部被煤粉取代，然而作为骨架，保持炉内透气性和透液性的作 用不仅无法由煤粉所取代，而且更重要。国内外高炉解剖资料表明：焦炭在上部低温区形状 变化不大，到炉身下部后由于受高温热应力，气化溶蚀、碱金属等的作用，强度降低、粒度 变小、粉末增加，这就减弱了焦炭的骨架和支撑作用，致使高炉不顺，常出现悬料、崩料等 现象，影响正常生产。为保证高炉料柱透气性，不仅要求焦炭有高的冷强度，更要求有高的 热强度、抗溶蚀能力等良好的热态性能。而目前我国各大钢铁厂的焦炭质量(除宝钢、马钢 等少数厂家外)比较差，强度低、灰分高，严重影响喷煤量和高炉的生产指标。针对这一状 况，如何改善入炉焦炭的性能显得越来越重要。

发明内容：

针对我国冶金行业焦炭质量普遍较差的问题，本发明提供一种焦炭改性工艺。该工艺能 降低焦炭反应性、提高反应后强度，同时能够提高抗碎强度和降低耐磨强度。由于焦炭质量 提高，可以减少焦炭在高炉内的粉化，保持高炉顺行，达到节能降耗的目的。    为了实现上述发明目的，本发明技术方案是： 1、按组份和重量百分比配制添加剂    添加剂：100％，    其中：(1)添加剂为硼酸、氧化硼和钛白粉的混合物。其中钛白粉1％～5％，氧化硼10％～    25％，硼酸70％～89％；    或(2)添加剂为硼酸和氧化硼的混合物。其中氧化硼10％～30％，硼酸70％～90％；    或(3)添加剂为硼酸。 2、配制喷洒液

  在水温为1℃～99℃的熄焦水或清水中加入添加剂，然后搅拌，搅拌速度控制在10～    75转/分，使其浓度为0.1％～10.0％。 3、在熄焦时或焦炭入高炉前喷洒添加剂溶液1～5分钟。 本发明具有以下技术效果：

添加剂能显著降低焦炭的反应性、提高焦炭反应后的强度，提高焦炭的抗碎强度和降低 耐磨强度。

在实验室条件下，利用安钢焦炭喷洒添加剂溶液前、后的实验结果(参照GB/T4000-1996 标准执行)如下： (1)焦炭反应性(CRI)测定    冷态焦炭喷洒添加剂溶液1分钟的式样反应性测定结果    表1-1     焦炭品种   入炉重量     /g   反应后重量     /g   失  重     /g     CRI     /％ 高炉仓焦0#     200     149.1     50.9     25.45 高炉仓焦1-1#     200     154.2     45.8     22.90 高炉仓焦1-2#     200     155.8     44.2     22.10 高炉仓焦1-3#     200     156.9     43.1     21.55 高炉仓焦1-4#     200     158.7     41.3     20.65 高炉仓焦1-5#     200     161.2     38.8     19.40 筛焦楼焦0#     200     152.5     47.5     23.75 筛焦楼焦1-1#     200     157.0     43.0     21.00 筛焦楼焦1-2#     200     158.5     41.5     20.75 筛焦楼焦1-3#     200     160.3     39.7     19.85 筛焦楼焦1-4#     200     161.4     38.6     19.30 筛焦楼焦1-5#     200     162.1     37.9     18.95 备注：0#为空白样；1#、2#、3#、4#、5#分别代表添加剂溶液浓度为1％、2％、3％、4％、5％， 其前面的1代表喷洒时间1分钟。其它各表含义相同。

冷态焦炭喷洒添加剂溶液2分钟的式样反应性测定结果    表1-2   焦炭品种   入炉重量     /g   反应后重量     /g     失重     /g     CRI     /％ 高炉仓焦0#     200     149.1     50.9     25.45 高炉仓焦2-1#     200     155.0     45.0     22.50 高炉仓焦2-2#     200     156.6     43.4     21.70 高炉仓焦2-3#     200     158.1     41.9     20.95 高炉仓焦2-4#     200     160.0     40.0     20.00 高炉仓焦2-5#     200     163.4     36.6     18.30 筛焦楼焦0#     200     152.5     47.5     23.75 筛焦楼焦2-1#     200     157.4     42.6     21.30 筛焦楼焦2-2#     200     159.0     41.0     20.50 筛焦楼焦2-3#     200     161.0     39.0     19.50 筛焦楼焦2-4#     200     162.1     37.9     18.95 筛焦楼焦2-5#     200     163.5     36.5     18.25

冷态焦炭喷洒添加剂溶液3分钟的式样反应性测定结果    表1-3     焦炭品种   入炉重量     /g   反应后重量     /g     失重     /g     CRI     /％ 高炉仓焦0#     200     149.1     50.9     25.45 高炉仓焦3-1#     200     155.7     44.3     22.15    高炉仓焦3-2#     200     157.3     42.7     21.35 高炉仓焦3-3#     200     158.6     41.4     20.70 高炉仓焦3-4#     200     161.2     38.8     19.40 高炉仓焦3-5#     200     163.7     36.3     18.15 筛焦楼焦0#     200     152.5     47.5     23.75 筛焦楼焦3-1#     200     158.0     42.0     21.20 筛焦楼焦3-2#     200     159.2     40.8     20.40 筛焦楼焦3-3#     200     161.8     38.2     19.10 筛焦楼焦3-4#     200     163.0     37.0     18.50 筛焦楼焦3-5#     200     163.6     36.4     18.20

冷态焦炭浸泡添加剂溶液5分钟、10分钟的式样反应性测定结果    表1-4     焦炭品种   入炉重量     /g   反应后重量     /g     失重     /g     CRI     /％ 高炉仓焦0#     200     149.1     50.9     25.45 高炉仓焦(1％浸5)     200     157.3     42.7     21.35 高炉仓焦(2％浸5)     200     158.4     41.6     20.80 高炉仓焦(3％浸5)     200     159.5     40.5     20.25 高炉仓焦(4％浸5)     200     162.7     37.3     18.65 高炉仓焦(5％浸5)     200     164.3     35.7     17.85 高炉仓焦(5％浸10)     200     166.2     33.8     16.90 筛焦楼焦0#     200     152.5     47.5     23.75 筛焦楼焦(1％浸5)     200     157.9     42.1     21.05 筛焦楼焦(2％浸5)     200     159.7     40.3     20.15 筛焦楼焦(3％浸5)     200     162.6     37.4     18.70 筛焦楼焦(4％浸5)     200     163.5     36.5     18.25 筛焦楼焦(5％浸5)     200     164.2     35.8     17.90 筛焦楼焦(5％浸10)     200     169.0     31.0     15.50 注：0#代表空白样；其中：1％浸5-代表添加剂浓度为1％，浸泡时间为5分钟；其它含义相同。 (2)焦炭反应后强度(CSR)测定

冷态焦炭喷洒添加剂溶液1分钟的式样反应后强度测定结果    表2-1     焦炭品种 入鼓重量     /g ＞15mm     /g ＞10mm     /g ＞5mm   /g ＜5mm   /g    CSR    /％ 高炉仓焦0#   149.1  82.3  98.5  101.7  47.4  66.06 高炉仓焦1-1#   154.2  87.0  103.7  111.3  42.9  67.25 高炉仓焦1-2#   155.8  89.1  105.0  115.0  40.8  67.39 高炉仓焦1-3#   156.9  89.5  106.4  118.3  38.6  67.82 高炉仓焦1-4#   158.7  90.2  110.1  120.5  38.2  69.38 高炉仓焦1-5#   161.2  92.6  112.8  119.6  41.6  69.97 筛焦楼焦0#   152.5  77.4  101.8  105.8  46.7  66.75 筛焦楼焦1-1#   157.0  85.5  107.3  112.7  44.3  68.34 筛焦楼焦1-2#   158.5  88.4  108.9  116.0  43.5  68.70 筛焦楼焦1-3#   160.3  91.0  110.4   119.1  41.2  68.87 筛焦楼焦1-4#   161.4  92.3  113.1  125.3  36.1  70.07 筛焦楼焦1-5#   162.1  94.0  114.5  125.9  36.2  70.64

冷态焦炭喷洒添加剂溶液2分钟的式样反应后强度测定结果    表2-2     焦炭品种 入鼓重量     /g ＞15mm     /g ＞10mm     /g ＞5mm   /g ＜5mm    /g     CSR     /％ 高炉仓焦0#   149.1   82.3   98.5   101.7   47.4   66.06 高炉仓焦2-1#   155.0   86.0   104.3   110.1   44.9   67.29 高炉仓焦2-2#   156.6   88.2   107.0   115.3   41.3   68.32 高炉仓焦2-3#   158.1   89.5   107.5   110.5   47.6   67.99 高炉仓焦2-4#   160.0   92.2   110.2   109.8   50.2   68.87 高炉仓焦2-5#   163.4   94.4   116.5   123.0   40.4   71.29 筛焦楼焦0#   152.5   77.4   101.8   105.8   46.7   66.75 筛焦楼焦2-1#   157.4   89.5   109.3   113.5   43.9   69.44 筛焦楼焦2-2#   159.0   91.6   109.9   115.0   44.0   69.12 筛焦楼焦2-3#   161.0   92.1   113.4   120.0   41.0   70.43 筛焦楼焦2-4#   162.1   93.3   116.1   121.5   40.6   71.62 筛焦楼焦2-5#   163.5   99.0   118.5   126.5   37.0   72.47

冷态焦炭喷洒添加剂溶液3分钟的式样反应后强度测定结果    表2-3     焦炭品种 入鼓重量     /g ＞15mm     /g ＞10mm     /g  ＞5mm    /g  ＜5mm    /g   CSR   /％ 高炉仓焦0#    149.1   82.3   98.5   101.7   47.4   66.06 高炉仓焦3-1#    155.7   89.0   105.8   105.2   40.5   67.95 高炉仓焦3-2#    157.3   91.2   108.2   107.8   49.5   68.78 高炉仓焦3-3#    158.6   93.1   108.5   112.4   46.2   68.41 高炉仓焦3-4#    161.2   95.4   112.2   115.1   46.1   69.48 高炉仓焦3-5#    163.7   96.2   115.5   126.5   37.2   70.56 筛焦楼焦0#    152.5   77.4   101.8   105.8   46.7   66.75 筛焦楼焦3-1#    158.0   87.5   109.6   115.0   43.0   69.37 筛焦楼焦3-2#    159.2   90.0   110.5   117.2   42.0   69.41 筛焦楼焦3-3#    161.8   95.0   114.8   123.5   38.3   70.95 筛焦楼焦3-4#    163.0   96.0   116.9   125.0   38.0   71.72 筛焦楼焦3-5#    163.6   100.2   117.7   120.5   43.1   71.94

冷态焦炭浸泡添加剂溶液5、10分钟的式样反应后强度测定结果    表2-4     焦炭品种   入鼓重量       /g  ＞15mm     /g   ＞10mm     /g  ＞5mm    /g ＜5mm    /g    CSR     /％ 高炉仓焦0#      149.1   82.3   98.5   101.7   47.4   66.06 高炉仓焦(1％浸5)      157.3   91.0   107.1   112.5   44.8   68.08 高炉仓焦(2％浸5)      158.4   93.4   109.6   118.4   40.0   69.19 高炉仓焦(3％浸5)      159.5   94.3   113.5   121.9   37.6   71.29 高炉仓焦(4％浸5)      162.7   95.6   117.2   125.0   37.7   72.03 高炉仓焦(5％浸5)      164.3   97.8   119.5   120.0   44.3   72.73 高炉仓焦(5％浸10)      166.2   100.0   121.8   130.2   36.0   73.29 筛焦楼焦0#      152.5   77.4   101.8   105.8   46.7   66.75 筛焦楼焦(1％浸5)      157.9   93.8   110.3   120.5   37.4   69.85 筛焦楼焦(2％浸5)      159.7   91.2   112.5   119.3   40.4   70.44 筛焦楼焦(3％浸5)      162.6   94.1   117.1   123.6   39.0   72.01 筛焦楼焦(4％浸5)      163.5   95.6   118.2   127.8   35.7   72.29 筛焦楼焦(5％浸5)      164.2   97.7   120.7   130.0   34.2   73.50 筛焦楼焦(5％浸10)      169.0   101.4   122.3   132.5   36.5   72.37 (3)抗碎强度(M40)、耐磨强度(M10)的测试    M40、M10的测试结果表3-1 焦炭品种   入炉重   量/kg   ＞40mm     /kg    ＞25mm     /kg   ＜10mm     /kg      M40      /％     M25     /％      M10      /％  2R-0-1     6.00     4.96     5.46     0.49     82.67    91.00      8.2  2R-0-2     6.00     4.77     5.29     0.53     79.50    88.17      8.8  2R-1-1     5.95     4.83     5.38     0.46     81.18    90.42      7.7  2R-1-2     6.05     5.02     5.42     0.43     82.98    89.59      7.1  2R-2-1     6.00     5.1     5.48     0.40     85.00    91.33      6.7  2R-2-2     5.80     5.14     5.29     0.43     88.62    91.21      7.4  2R-0# 平均值   (6.00)    (4.81)     (5.38)   (0.52)     81.08    89.58      8.5  2R-1# 平均值   (6.00)    (4.93)     (5.40)   (0.45)     82.08    90.00      7.4  2R-2# 平均值   (5.90)    (5.12)     (5.39)   (0.42)     86.78    91.27      7.0  2R-1# 对比差值     +1.00    +0.42     -1.1  2R-2# 对比差值     +5.70   +1.69     -1.5 实验结论： (1)焦炭喷洒添加剂溶液后，焦炭的反应性比不喷添加剂溶液的低。随着添加剂溶液浓度    的增加，焦炭反应性降低的愈多。    从表1-1～表1-4可证实：高炉仓焦的焦炭反应性经添加剂溶液处理后，焦炭反应    性从25.45％降到了16.90％；筛焦楼焦的焦炭反应性从23.75％降到了15.50％。 (2)焦炭喷洒添加剂溶液后，焦炭反应后强度比不喷添加剂溶液的高。随着添加剂溶液浓    度的增加，焦炭反应后强度提高的越多。    从表2-1～表2-4可证实：高炉仓焦的焦炭反应后强度经添加剂溶液处理后，从    66.06％提高到73.29％；筛焦楼焦的焦炭反应后强度从66.75％提高到了73.50％。 (3)焦炭喷洒添加剂溶液后，焦炭抗碎强度M40比不喷添加剂溶液的高，耐磨强度M10    比不喷添加剂溶液的低。    从表3-1可证实：2R-1#、2R-2#样的抗碎强度相对2R-0#的抗碎强度分别提高1.0、    5.7个百分点。耐磨强度分别降低1.1、1.5个百分点。

具体实施方式： 1.熄焦过程喷洒添加剂溶液

实施例1： (1)配制添加剂：称取重量占1％的钛白粉、10％的氧化硼、89％的硼酸，进行研磨混匀，配    制成添加剂。 (2)配制喷洒液    在水温为40℃～65℃的熄焦水中加入上述添加剂，然后搅拌，搅拌速度控制在    20～25转/分，使溶液浓度为0.8％。 (3)当焦炭出炉时，通过熄焦塔向焦炭上喷洒溶液进行熄焦，喷洒时间控制在1.0～2.5分    钟之间。 (4)将添加剂溶液处理后的焦炭进行焦炭反应性、焦炭反应后强度、抗碎强度、耐磨强度    等各项性能测定(参照GB/T4000-1996标准执行)。

实施例2： (1)配制添加剂：称取重量占3％的钛白粉、15％的氧化硼、82％的硼酸，进行研磨混匀，配    制成添加剂。 (2)配制喷洒液    在水温为45℃～75℃的熄焦水中加入上述添加剂，然后搅拌，搅拌速度控制在25～    30转/分，使溶液浓度为1.5％。 (3)当焦炭出炉时，通过熄焦塔向焦炭上喷洒溶液进行熄焦，喷洒时间控制在1.5～2.5分钟。 (4)同例1.

实施例3： (1)配制添加剂：称取重量占5％的钛白粉、25％的氧化硼、70％的硼酸，进行研磨混匀，配    制成添加剂。 (2)配制喷洒液    在水温为50℃～85℃的熄焦水中加入上述添加剂，然后搅拌，搅拌速度控制在30～    45转/分，使溶液浓度为3.0％。 (3)当焦炭出炉时，通过熄焦塔向焦炭上喷洒溶液进行熄焦，喷洒时间控制在1.5～3.0    分钟。 (4)同例1。

实施例4： (1)配制添加剂：称取重量占10％的氧化硼、90％的硼酸，进行研磨混匀，配制成添加剂。 (2)配制喷洒液    在水温为25℃～60℃的熄焦水中加入上述添加剂，然后搅拌，搅拌速度控制在    10～25转/分，使溶液浓度为1.0％。 (3)当焦炭出炉时，通过熄焦塔向焦炭上喷洒溶液进行熄焦，喷洒时间控制在2～3分钟。 (4)同例1。    实施例5： (1)配制添加剂：称取重量占20％的氧化硼、80％的硼酸，进行研磨混匀，配制成添加剂。 (2)配制喷洒液    在水温为45℃～70℃的熄焦水中加入上述添加剂，然后搅拌，搅拌速度控制在    10～25转/分，使溶液浓度为2.0％。 (3)在焦炭出炉时，通过熄焦塔向焦炭上喷洒溶液进行熄焦，喷洒时间控制在1.5～2.5    分钟。 (4)同例1。 实施例6： (1)配制添加剂；称取重量占30％的氧化硼、70％的硼酸，进行研磨混匀，配制成添加剂。 (2)配制喷洒液    在水温为45℃～85℃的熄焦水中加入上述添加剂，然后搅拌，搅拌速度控制在    10～25转/分，使溶液浓度为3.0％。 (3)当焦炭出炉时，通过熄焦塔向焦炭上喷洒溶液进行熄焦，喷洒时间控制在1.5～2.5分    钟。 (4)同例1。 2.皮带上喷洒添加剂溶液   实施例7： (1)配制添加剂：称取重量占2％的钛白粉、18％的氧化硼、80％的硼酸，进行研磨混匀，配    制成添加剂。 (2)配制喷洒液    在水温为25℃～50℃的水中加入上述添加剂，然后搅拌，搅拌速度控制在20～25    转/分，使溶液浓度为1.5％。 (3)在焦炭出晾焦台、进入焦仓前，在运输设备(皮带、运焦车)上向焦炭喷洒溶液1～1.5    分钟。 (4)同例1。    实施例8： (1)配制添加剂：称取重量占20％的氧化硼、80％的硼酸，进行研磨混匀，配制成添加剂。 (2)配制喷洒液    在水温为30℃～60℃的水中加入上述添加剂，然后搅拌，搅拌速度控制在20～25    转/分，使溶液浓度为2.0％。 (3)、(4)同例7。