一、HDN-219反催化助強劑研發的意義：
焦炭在高爐生產中起著熱源、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展，煤粉噴吹技術在高爐生產中被采用，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和應用，特別是大型現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，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，許多鋼鐵企業都在進行這方面的研究和試驗。在現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過不斷摸索和試驗，研制出了具有自主知識產權的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定性。
三、使用效果的測算和分析：
鋼鐵企業使用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、增強焦炭在爐內的骨架作用和爐缸的透液性，利于高爐爐況穩定順行。
根據反復試驗及實用后經驗數據，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%，生鐵產量提高1%、噴煤量增加2kg/t。以年產50萬噸鐵水的高爐計算，扣除添加劑成本每年可節省600—800萬元的經濟效益。
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生的物理化學反應，利用屏蔽原理和離子滲透理論研發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，增加產量降低焦比。
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，高爐透氣性指數提高300—500/min·Mpa，焦比降低8—15kg/t鐵，鐵產量增加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.在不改變現有生產工藝條件下，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
節省焦炭成本50元- 藥劑成本30.4元=節省焦炭每噸效益為19.6元
直接經濟效益：
結合貴廠臺 600的高爐，每天消耗焦炭800噸，每天經濟效益如下:
每天節約焦炭800×20kg=16000kg，即16噸
每天節焦價值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
每天經濟效益為40000-24360=15640元
每年經濟效益:15640×365天=5708600元，每年經濟效益達五佰柒拾萬元，經濟效益非常可觀。
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，增加生鐵產量，等間接效益也是非常可觀的，這里不做計算。
四、HDN-219反催化助強劑效果檢驗：
在現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，說明藥劑開始發揮作用。
實際操作中，由于噴藥后，該部位爐溫升高，高溫區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。 |
