CN102586593B - 一种用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块及其制备方法，团块成分重量百分比为：粉煤和粉尘混合物，粉煤使用量占整个混合物使用量的80～90％；粉煤中，煤的干基灰分Ad＝8-12％，煤的干基挥发份VMd＝28-35％；粉煤和粉尘经过混合粉碎后的粒度小于1mm；粘结剂，外加，其为水玻璃和聚乙烯醇与酚醛树脂的混合物，其中，水玻璃和聚乙烯醇的比例为1∶2～3∶7，其用量为粉煤和粉尘混合物量的4～8％；酚醛树脂的加入量为粉煤和粉尘混合物量的6～12％，均以重量百分比计。本发明充分利用熔融还原炉产生的粉尘，回收粉尘中的铁金属，做到废物再利用，变废为宝，最终达到既降低生产成本，又保护环境，同时又废物利用的目的。

Description

一种用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉煤和粉尘综合利用技术领域，具体涉及一种用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块及其制备方法。
背景技术
由于环保要求的不断严格，熔融还原技术因不需要焦化和烧结两道工序受到广泛关注。熔融还原工艺是目前唯一工业化的熔融还原炼铁新工艺，其能够直接使用块煤，但根据奥钢联的要求对块煤的各项性能指标要求比较苛刻。我国目前正在生产的熔融还原炼铁工艺，在块煤的运输装卸、筛分和使用的过程中大约有30％-40％的块煤会变成粉煤，不能用于熔融还原炉，这大大增加了熔融还原3000用煤成本，为了降低生产成本，有必要研究开发出一种有效利用粉煤的方法。
在熔融还原生产过程中，在熔融气化炉中发生煤气会向上流动，在流动的过程中由于浮力作用，有部分煤粉颗粒以及矿粉颗粒会被上升煤气带起，在煤气经过旋风除尘器时被分离出来，分离出来的部分粉尘通过粉尘烧嘴喷入熔融气化炉，但还有一定数量的粉尘需要进行处理，否则堆放不仅占地而且还污染环境。根据实际生产，熔融还原炉每天会产生200吨左右的粉尘。
我国拥有丰富的煤资源，在能源的利用过程中，对煤的依赖性比重较大。对煤的加工利用煤工作者开展了很多方面的工作。其中最广的利用途径为利用煤进行高温干馏生产焦炭(如中国专利CN1171807A、CN1465656A)用于高炉炼铁生产；对于高炉粉尘利用主要是配入烧结(如中国专利CN1500891A)，但是由于成分、粒度及水分的不稳定，造成烧结混合料的粒度组成变坏、烧结透气性下降、能耗升高、烧结矿质量下降等问题。而熔融还原炉产生的粉尘与高炉粉尘还略有区别，目前对熔融还原炉粉尘的利用研究还很少，有待深入研究。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块及其制备方法，针对熔融还原块煤在装卸和运输过程中会产生大量的粉煤，造成环境污染，生成成本过高，为了降低燃料成本，对粉煤进行高价值利用。同时充分利用熔融还原炉产生的粉尘，回收粉尘中的铁金属，做到废物再利用，变废为宝，最终达到既降低了生产成本，又保护了环境，同时又进行了废物利用的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块，其成分重量百分比为：粉煤和粉尘混合物，粉煤使用量占整个混合物使用量的80～90％；粉煤中，煤的干基灰分Ad＝8-12％，煤的干基挥发份VMd＝28-35％；粉煤和粉尘经过混合粉碎后的粒度小于1mm；粘结剂，外加剂，其为水玻璃和聚乙烯醇与酚醛树脂的混合物，其中，水玻璃和聚乙烯醇的比例为1∶2～3∶7，其用量为粉煤和粉尘混合物量的4～8％；酚醛树脂的加入量为粉煤和粉尘混合物量的6～12％，均以重量百分比计。
进一步，粉煤粒度小于5mm；粉尘粒度小于5mm。
本发明的一种用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块的制备方法，其包括如下步骤：
a)粉煤和粉尘的破碎制粉，粉煤使用量占整个混合物使用量的80～90％；粉煤中，煤的干基灰分Ad＝8-12％，煤的干基挥发份VMd＝28-35％；粉煤和粉尘经过混合粉碎后的粒度小于1mm，以重量百分比计；
b)粘结剂制备，粘结剂为水玻璃和聚乙烯醇与酚醛树脂的混合物，水玻璃和聚乙烯醇的比例为1∶2-3∶7；将水玻璃和聚乙烯醇的混合物加入粉煤和粉尘的混合物中，其用量为粉煤和粉尘混合物量的4-8％，酚醛树脂的加入量为混合物量的6-12％，以重量百分比计；
c)粉煤和粉尘混合物与粘结剂充分搅拌混合、粒度分布均匀后，将搅拌后的物料加入成型机中成型，成型的压力为0.8～1.2MPa；
d)成型后的样品需要进行蒸汽养护，蒸汽温度为100～120℃，蒸汽养护时间为50～120min，经过蒸汽养护的样品直接在空气中自然冷却。
进一步，所述的粉煤粒度小于5mm；粉尘粒度小于5mm。
又，本发明所述的粉煤和粉尘采用熔融还原粉煤和粉尘。
本发明的熔融还原粉煤和粉尘制备团块的方法，使用的粉煤(Ad＝8-12％，VMd＝28-35％)和粉尘，粉煤和粉尘经过混合粉碎后的粒度小于1mm；采用冷压成型，成型后的样品需要进行蒸汽养护，经过蒸汽养护的样品直接在空气中自然冷却。由于在混合物中加入了酚醛树脂，粉煤和粉尘基本为无机物，相当于无机惰性物，而酚醛树脂为有机物，当加入酚醛树脂时，酚醛树脂就充当了有机物和无机物的桥梁，把无机物和有机物通过桥键连接起来，尤其在蒸汽养护的过程中酚醛树脂软化熔融将粉煤和粉尘有效的包裹起来，另外水玻璃和聚乙烯醇的加入使粉煤和粉尘能够通过粘结剂更有效的粘结在一起，在蒸汽养护的过程中，由于粉尘中含有铁的氧化物，铁的氧化物将会生锈产生铁红，从而使粉煤与粉尘能够更紧密的粘结在一起，从而通过粘结剂以及粉尘中铁的氧化物的自身氧化反应，所有混合物质相互融合，粘结成了一个有机整体。
本发明的有益效果
本发明制备的团块不仅能够作为燃料用于熔融还原炼铁工艺过程，充分利用了熔融还原块煤运输和装卸过程中产生的粉煤，为粉煤用于熔融还原炉开辟了新的途径，同时能够处理熔融还原炼铁过程中产生的粉尘，回收粉尘中的铁金属，做到了废物再利用，减少环境污染保护环境，同时大大降低了生产成本，为企业带来经济效益。
附图说明
图1是本发明团块制备的流程示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的一种用粉煤和粉尘制备熔融还原用团块的制备方法，包括如下步骤：
(1)粉煤和粉尘的破碎制粉
取一定量5mm以下的粉煤(Ad＝8-12％，VMd＝28-35％)和粉尘，粉煤占混合物总量的百分比在80％～90％之间，将粉煤和粉尘混合后用粉碎机进行粉碎，粉碎后的混合物粒度保持在1mm以下，粉碎后放入干燥箱干燥水分控制在4％以下，取出备用。
(2)粘结剂的制备、加入处理及物料成型
将按比例1∶2-3∶7之间配好的粘结剂(水玻璃与聚乙烯醇的混合物)加入熔融还原粉煤和粉尘的混合物中，加入量为粉煤和粉尘混合物质量的4～8％，后再加入粘结剂酚醛树脂，加入量为粉煤和粉尘混合物质量的6～12％，充分搅拌混合，搅拌后观察不发生局部粘结成块，粒度分布均匀后，将搅拌后的物料加入成型机中，在0.8～1.2MPa的压力下进行成型，成型后的物料脱模后放于容器备用。
(3)物料蒸汽养护
将冷压成型的物料放入预先制好的容器中，向容器中通入饱和蒸汽(100-120℃)进行养护，养护的较佳时间为50～120min，在养护的过程中，粉煤、粉尘和粘结剂之间会发生充分的融并、粘结反应，达到养护时间后，将养护生成的团块取出。
(4)团块冷却
将从养护容器中取出的团块放于专用容器中，让它在空气中自然冷却，当团块冷却到室温后，就可以进行各种性能的检测。
实施例1
将含80％的粉煤(Ad＝8％，VMd＝35％)的小于5mm的粉煤和粉尘的混合物用粉碎机进行粉碎，粉碎后的粒度均小于1mm，放于干燥箱干燥后加入4％的粘结剂(水玻璃∶聚乙烯醇＝1∶2)，后再加入酚醛树脂其质量占粉煤和粉尘混合物质量的6％，充分混合搅拌后放入成型机中在0.8MPa压力下冷压成型，脱模后放入自制容器中通入100℃饱和蒸汽进行养护50min，养护后取出样品在空气中自然冷却，对其进行性能检测结果为：抗压强度21kg/球，落下强度：+20mm为80％，-6mm为7％，均达到熔融还原用煤强度要求。
实施例2
将含85％的粉煤(Ad＝10％，VMd＝32％)的小于5mm的粉煤和粉尘的混合物用粉碎机进行粉碎，粉碎后的粒度均小于1mm，放于干燥箱干燥后加入6％的粘结剂(水玻璃∶聚乙烯醇＝1∶2)，后再加入酚醛树脂其质量占粉煤和粉尘混合物质量的8％，充分混合搅拌后放入成型机中在1.2MPa压力下冷压成型，脱模后放入自制容器中通入110℃饱和蒸汽进行养护80min，养护后取出样品在空气中自然冷却，对其进行性能检测结果为：抗压强度23kg/球，落下强度：+20mm为85％，-6mm为5％，均达到熔融还原用煤强度要求。
实施例3
将含90％的粉煤(Ad＝12％，VMd＝28％)的小于5mm的粉煤和粉尘的混合物用粉碎机进行粉碎，粉碎后的粒度均小于1mm，放于干燥箱干燥后加入8％的粘结剂(水玻璃∶聚乙烯醇＝3∶7)，后再加入酚醛树脂其质量占粉煤和粉尘混合物质量的10％，充分混合搅拌后放入成型机中在1.2MPa压力下冷压成型，脱模后放入自制容器中通入120℃饱和蒸汽进行养护100min，养护后取出样品在空气中自然冷却，对其进行性能检测结果为：抗压强度25kg/球，落下强度：+20mm为87％，-6mm为5％，均达到熔融还原用煤强度要求。
实施例4
将含90％的粉煤(Ad＝12％，VMd＝28％)的小于5mm的粉煤和粉尘的混合物用粉碎机进行粉碎，粉碎后的粒度均小于1mm，放于干燥箱干燥后加入8％的粘结剂(水玻璃∶聚乙烯醇＝3∶7)，后再加入酚醛树脂其质量占粉煤和粉尘混合物质量的12％，充分混合搅拌后放入成型机中在1.2MPa压力下冷压成型，脱模后放入自制容器中通入120℃饱和蒸汽进行养护120min，养护后取出样品在空气中自然冷却，对其进行性能检测结果为：抗压强度26kg/球，落下强度：+20mm为89％，-6mm为5％，均达到熔融还原用煤强度要求。

Claims (5)

1.一种用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块，其成分重量百分比为：
粉煤和粉尘混合物，粉煤使用量占整个混合物使用量的80～90％；粉煤中，煤的干基灰分Ad＝8-12％，煤的干基挥发份VMd＝28-35％；粉煤和粉尘经过混合粉碎后的粒度小于1mm；
粘结剂，外加，其为水玻璃和聚乙烯醇与酚醛树脂的混合物，其中，水玻璃和聚乙烯醇的比例为1∶2～3∶7，其用量为粉煤和粉尘混合物量的4～8％；酚醛树脂的加入量为粉煤和粉尘混合物量的6～12％，均以重量百分比计。
2.如权利要求1所述的用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块，其特征是，所述粉煤粒度小于5mm；粉尘粒度小于5mm。
3.一种用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块的制备方法，其包括如下步骤：
a)粉煤和粉尘的破碎制粉，粉煤使用量占整个混合物使用量的80～90％；粉煤中，煤的干基灰分Ad＝8-12％，煤的干基挥发份VMd＝28-35％；粉煤和粉尘经过混合粉碎后的粒度小于1mm，以重量百分比计；
b)粘结剂制备，粘结剂为水玻璃和聚乙烯醇与酚醛树脂的混合物，水玻璃和聚乙烯醇的比例为1∶2-3∶7；将水玻璃和聚乙烯醇的混合物加入粉煤和粉尘的混合物中，其用量为粉煤和粉尘混合物量的4-8％，酚醛树脂的加入量为混合物量的6-12％，以重量百分比计；
c)粉煤和粉尘混合物与粘结剂充分搅拌混合、粒度分布均匀后，将搅拌后的物料加入成型机中成型，成型的压力为0.8～1.2MPa；
d)成型后的样品需要进行蒸汽养护，蒸汽温度为100～120℃，蒸汽养护时间为50～120min，经过蒸汽养护的样品直接在空气中自然冷却。
4.如权利要求3所述的用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块的制备方法，其特征是，所述的粉煤粒度小于5mm；粉尘粒度小于5mm。
5.如权利要求3或4所述的用粉煤和粉尘制备的熔融还原用团块的制备方法，其特征是，所述的粉煤和粉尘采用熔融还原粉煤和粉尘。
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