CN102844450B - 向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的方法及用于向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的方法，所述方法包括步骤：a)称取自炉子排放的经热处理的球团的量；b)测量所述自炉子排放的经热处理的球团的温度；c)向所述经热处理的球团上施加冷却流体直至其达到低于140℃的温度；和d)向所述经热处理的球团上喷洒醇类衍生物。本发明还描述了一种用于向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的系统，所述系统包括：(i)用于施加冷却流体的装置(100)，该装置能计算待施加到经热处理的球团的冷却流体的剂量；(ii)用于施加醇类衍生物的装置(200)，该装置能计算待施加到已经冷却的经热处理的球团的醇类衍生物的剂量；和(iii)载体装置(300)，该装置与用于施加冷却流体的装置(100)和用于施加醇类衍生物的装置(200)连续地连通。

Description

向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的方法及用于向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的系统

技术领域

本发明涉及一种向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制这些球团在输送、贮存和装运过程中的微粒排放的方法。更具体而言，描述了一种施加粗甘油作为微粒排放的抑制剂产品的方法，所述甘油被喷洒在从热处理炉输送的铁矿石球团上用于球团的堆料场或装运。还描述了一种用于向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的系统。

背景技术

如专攻该主题的技术人员所熟知，用于出口的商业化铁矿石为呈其天然形式(粒子、烧结料和球团料)和压缩形式即矿石簇或球团或球团形式矿石(球团)的产品。在该第二种情况下，通常在被放置在船舶或任何其他形式的运输装置的舱室中之前，这些球团在工厂炉子中经受热处理并然后经处理、堆积和装运。

虽然该技术被经常性地采用，但存在许多在该生产过程中而产生的缺点，其中突出的是形成大量的矿石细颗粒。

对矿石微粒排放进行的研究表明，球团运动是生产过程最关键性的时刻，因为在将其从炉子向堆料场以及从堆料场向容器转移的过程中，其表面之间有着不断的摩擦，最终产生细颗粒，所述细颗粒被释放到环境中。

呈粉末状的这些颗粒最终被风吹到港口设施的周边。

因此，在采矿和铁矿石球团化扮演极其重要的经济角色的城市中的工厂和港口周围的村庄深受微粒向大气中大量排放之苦。虽然这些微粒对健康无害，但其往往直接影响当地人的生活方面，成为日常生活的一个普遍缺陷，因为其最终将弄脏屋顶、墙壁、人行道和其他环境，另外还导致眼刺激。

同样，产生此类污染的未满足环境标准要求的公司一般而言除了有损其在社会公众眼中的形象外，还将受到政府机构的罚款和诉讼。

水作为微粒排放的通用抑制剂的用途是本领域已知的；但其不是很高效，因为水将在球团仍非常热时蒸发并且这增高球团变冷时的最终含水量。

除使用水作为粉尘抑制剂外，市场上还有针对此目的的其他产品，最常见的是聚合物试剂、基于石蜡的衍生物和醇类衍生物例如甘油。

文件PI 0515924-5描述了一种用于防止自微粒材料产生粉尘等功能的产品。该产品包含粗甘油(作为生物柴油制造过程的副产物形成)、水和水溶性盐并用于冷表面上或冰点以下的温度下。该文件因此描述了一种用于防止粉尘产生以及冻结微粒材料的产品，所述产品由粗甘油、水和水溶性盐的混合物制得，其中使甘油为9.0重量％至90重量％，具体取决于应用的类型。

文件PI 0901194-3描述了一种制备自甘油的化学改性衍生的抑尘剂的方法。在这种情况下，所述甘油是工业纯的或自生物柴油生产的废弃物得到。然而，对于这种类型的抑尘剂的使用而言，需要有用高温制备和改性甘油的阶段以便可使人们取得所需的结果。既然如此，该文件涉及自不同的甘油聚合过程制备抑尘剂的方法，或工业纯或自生物柴油生产的废弃物以甘油形式得到。

文件PI 0515924-5和PI 0901194-3描述了含甘油的抑尘剂产品和用于制备含甘油的抑尘剂的方法，但未提及允许使用粗甘油作为抑尘剂用在温度为约200℃的热材料中的方法。

文件PI 0903986-4涉及一种在经热处理的铁矿石球团的摩擦过程中抑制微粒排放的方法并且涉及醇类衍生物(优选甘油)的使用以抑制这类微粒的排放。该方法包括向经热处理的铁矿石上在其仍被加热至约200℃的温度下时施加与喷洒和递送流体(优选水)混合的甘油的阶段，虽然这取得显著的成效，但经证实，伴随白烟的生成，形成刺激性的讨厌的气味，对健康潜在有害。

发明目的

本发明的一个目的是提供一种向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放而不产生讨厌的刺激性气味并防止形成潜在有害的白烟的方法。

本发明的另一目的是提供一种用于向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的系统。

发明内容

本发明的一个目的是一种向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的方法，所述方法包括步骤：

a)称取自炉子排放的经热处理的球团的量；

b)测量所述自炉子排放的经热处理的球团的温度；

c)向所述经热处理的球团上施加冷却流体直至其达到低于140℃的温度；和

d)向所述经热处理的球团上喷洒醇类衍生物。

本发明的另一目的是一种用于向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的系统，所述系统包括：

(i)用于施加冷却流体的装置(100)，该装置能计算待施加到经热处理的球团的冷却流体的剂量；

(ii)用于施加醇类衍生物的装置(200)，该装置能计算待施加到已经冷却的经热处理的球团的醇类衍生物的剂量；和

(iii)载体装置(300)，该装置与用于施加冷却流体的装置(100)和用于施加醇类衍生物的装置(200)连续地连通。

附图说明

下面基于附图中所示的实例更全面地描述本发明。这些附图示出了如下项目，其将在下文描述：

图1示出了根据本发明的目的向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的方法的流程图；

图2示出了在热处理炉的输出中得到的球团温度的平均值和标准偏差图表；

图3示出了根据本发明的目的用于向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的系统的流程图；

图4示出了根据本发明的目的的系统中冷却流体剂量控制过程和醇类衍生物剂量控制的示意图；

照片1示出了不使用根据本发明的目的的向经预冷的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的方法，而是向炉子出口处的球团上施加抑制剂(例如甘油)时伴有强刺激性的讨厌气味的浓烟幕；

照片2示出了在根据本发明的目的的方法中分别向热球团和经冷却球团的表面上施加冷却流体及施加醇类衍生物中使用的充气渗滤设备的一种型式；

照片3示出了冷却阶段之前和之后温度的测量；和

照片4示出了用过程中插入的冷却步骤所取得的工业试验结果：避免了讨厌的刺激性气味的生成以及烟的生成。

具体实施方式

根据一个优选的实施方案以及如图1中可见，本发明涉及一种向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制这样的热球团在输送、贮存或装运过程中的微粒排放的方法，其中所述醇类衍生物优选生物柴油制造过程中获得的粗甘油。

在热处理炉和于堆料场堆放之间的路径上向热的铁矿石球团上施加醇类衍生物的选择意在减少两大微粒排放来源因素：第一个因素为球团在堆料场的堆放；第二个因素为这些球团从堆料场的收回和转移以便装到船或货车上。

照片1示出了向进行球团的热处理的炉子的出口处的球团上施加粗甘油的过程中伴有强刺激性的讨厌气味的浓烟幕。已发现，在工业规模上，当向新形成的(newly conformed)球团或新近离开热处理炉的球团施加甘油时，由于这些球团的高温，将发生具有强刺激性的讨厌气味的巨大白烟。

在此意义上，根据图2的图表，证实离开热处理炉的球团的温度在140℃至230℃范围内。观察到当向高于140℃的球团施加甘油时，将形成具有刺激性的讨厌气味的烟。

从实地进行的此观察出发进行实验室试验，其中于室温(25℃)下向金属容器中加入100mL工业甘油。工业甘油在其组成中含约13％至15％的水。加热此含工业甘油的容器，由浸没在容器中的玻璃棒温度计监测其温度。当温度达到100℃至至多约140℃时，由于甘油中所含水蒸气的释放，容器内部有蒸汽形成。在这种情况下，初始形成的蒸汽不具有刺激性气味或强烈的气味。

但当容器的温度达到高于140℃的值时，由于甘油氧化过程因聚集到甘油上的组分的催化，观察到具有强刺激性气味特征的烟的排放。

因此，根据本发明的目的的方法基于的是在经热处理的铁矿石球团上使用醇类衍生物例如甘油作为微粒排放的抑制剂；但在此过程中这些球团处于合适的温度，以便不发生潜在有害的具有刺激性的讨厌气味的烟的排放。

该向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的方法包括步骤：

a)称取自炉子排放的经热处理的球团的量；

b)测量所述自炉子排放的经热处理的球团的温度；

c)向所述经热处理的球团上施加冷却流体直至其达到低于140℃的温度；和

d)向所述经热处理的球团上喷洒醇类衍生物。

将原铁矿石的球团置于炉子中以待热处理或烧制。最高烧制温度保持在大约1350℃，并且当在炉子出口处冷却时，其达到约140℃至230℃的值。

然后从炉子中取出铁矿石球团并卸载于传送带上，所述传送带将这些经热处理的球团导向秤或类似设备处，以称量并随后进行这些经热处理的球团的温度测量。

在获得重量和温度数据后，向该经热处理的球团施加计算量的冷却流体，优选测得的球团重量的2％至10％，直至球团达到低于140℃的温度。冷却流体优选水，但也可使用工艺用水。此冷却经热处理的球团的步骤具有确保下一步，即向这些球团上喷洒醇类衍生物的步骤不导致刺激性的讨厌气味或白烟的排放的功能。因此，在施加冷却流体的步骤之后，现在温度低于140℃的经热处理的球团通过传送带送往另一秤或类似设备处以称量经冷却的球团并且计算待向球团上施加的醇类衍生物的剂量。

向经热处理的球团上喷洒醇类衍生物的步骤在冷却步骤后不久进行。在这种情况下，待使用的醇类衍生物优选生物柴油制造过程中获得的粗甘油。优选施加500克甘油/吨铁矿石球团，此剂量可在100g/吨至1000g/吨之间调节，但不限于这些值。

然后将醇类衍生物与施加流体(优选水)混合，施加流体(水)的比率为球团的质量的2％至10％，使得稀释度为2.5％至0.5％。球团的热所致的水蒸发、吸湿性甘油的蒸汽压所致的自然蒸发的物理过程将限定球团的最终含水量。因此，可在约0.5kg/吨球团的低稀释度下抑制烟的排放。

在向经热处理并冷却的球团上施加甘油后，其即准备好被输送、贮存或装运，而不发生颗粒排放或存在刺激性的讨厌气味并具有适合消费者规范的含水量。

因此，不再需要抗击微粒排放的后续过程，从而防止装运的货物的最终含水量失控以及冷却流体例如水的过度消耗。

根据本发明的目的的方法优选用在源自铁矿石球团化过程的球团中；但其可与其中存在微粒排放的其他采矿过程等中的其他单元操作一起应用。

本发明的另一目的是提供一种用于向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的系统。

如图3所示，所述系统包括：

(i)用于施加冷却流体的装置100，该装置能计算待施加到经热处理的球团的冷却流体的剂量；

(ii)用于施加醇类衍生物的装置200，该装置能计算待施加到已经冷却的经热处理的球团的醇类衍生物的剂量；和

(iii)载体装置300，该装置与用于施加冷却流体的装置100和用于施加醇类衍生物的装置200连续地连通。

载体装置300为传送带，所述传送带接收自炉子排放的经热处理的球团，并首先将它们带到用于施加冷却流体的装置100。该用于施加冷却流体的装置100包括秤101或类似设备和温度计102，所述秤101或类似设备提供对经热处理的球团的重量的连续测量，所述温度计102连续地测量从烘炉直接出来的球团的温度。

用于施加冷却流体的装置100还包括冷却流体定量装置103，所述冷却流体定量装置103由PLC 400根据秤101或类似设备及温度计102发送到此PLC 400的信号来控制。因此，根据所获得的重量、温度和流出量数据，恰当剂量的冷却流体(优选水)被施加到经热处理的球团并由传送带输送以冷却这些经热处理的球团直至其达到值低于140℃的理想的所需温度。

在冷却所述经热处理的球团后，其由传送带300携带到用于施加醇类衍生物的装置200。

该用于施加醇类衍生物的装置200包括秤201或类似设备和剂量泵202，所述秤201或类似设备连续地提供对现在经冷却的经热处理的球团的重量的测量，所述剂量泵202由PLC 400根据秤201或类似设备发送到此PLC 400的信号来控制。因此，取决于所获得的重量数据，推荐量的醇类衍生物(优选粗甘油)被施加到经热处理并经冷却的球团。

冷却球团载荷和施加醇类衍生物(优选甘油)的步骤由PLC 400控制，PLC 400按先前规划、试验并实施的逻辑运行，其中重量和温度传感器生成作为逻辑系统的主要输入的参数。

这些参数支配冷却剂的阀门和醇类衍生物的泵，所述阀门和泵与接收的信号不同步地动作，具体取决于传感器与各自添加之间的距离以及传送带300上球团的输送速度，以便冷却剂/醇类衍生物和球团载荷之间限定的比例保持恒定而与该载荷的变化无关。

控制过程描述

根据本发明的目的的用于向经热处理的球团上施加醇类衍生物以抑制微粒排放的系统中冷却流体的恰当剂量和醇类衍生物的剂量的控制过程是自动化的，以确保精确的测定和剂量。为此，PLC 400接收输入数据，按预先设定的参数处理这些数据并且递交操作阀门和泵的输出数据，从而确保系统的精确性。

在此意义上，施加冷却流体的步骤包括如下指令：

1)通过秤101读取球团的质量流出量和通过温度计102读取球团的温度；

2)向PLC 400发送收集的流出量和温度数据；

3)PLC 400基于冷却剂设定点中定义的百分数，换句话说根据预先确定和编程进PLC 400中的信息，计算冷却剂的流出量；

4)通过冷却流体控制阀104向待冷却的球团上施加冷却流体，所述冷却流体控制阀104不断地接收和发送冷却流体流出量数据105，该数据105也由PLC 400监测；

如果温度高于140℃，则在球团达到低于140℃的温度之前，PLC 400增大水的流出量。此恒定的监测和控制由温度计102和冷却流体控制阀104根据冷却流体流出量数据105实现。

施加醇类衍生物和施加流体的步骤：

醇衍生物(优选甘油)被稀释在水中，从而之后施加到球团上。

对于醇类衍生物和施加流体的施加，PLC 400实现闭环控制以确保出口流出量遵从所确定的设定点。

如前所述，优选施加500克甘油/吨铁矿石球团，此比例可在100g/吨至1000g/吨之间调节，但不限于这些值。

因此，在第一步中，PLC 400接收施加流体(优选水)的设定点数据204和醇类衍生物(优选甘油)的设定点数据205。

然后将甘油和水混合喷洒到球团上，其中甘油的稀释度为2.5％至0.5％。

施加流体(水)的剂量的控制由流体施加控制阀206根据该施加流体的流出量数据207完成。同样，醇类衍生物(甘油)的剂量的控制由醇类衍生物剂量泵202根据醇类衍生物的特定流出量数据208完成。

上述的所有控制均受令于PLC 400的编程，如图4所示。

冷却流体和醇类衍生物向经热处理的球团上的施加通过两个充气渗滤设备实现，这些设备中的每一个均包括分配器喷嘴和一组链，这些链以悬环形成链幕，目的是通过生成和截留气泡而对液体充气。照片2示意了该设备。

该充气渗滤设备的使用很适合并且很方便，因为其促进泡沫从冷却流体以及醇类衍生物和施加流体的组合中的施加流体的形成，从而减小热冲击、抑制添加粉末的排放以及均匀地分配流体到载荷，此外允许传送带的较低部分的球团可接收这些流体，从而显著提高施加均匀性的程度。因此，其有利地替代了一般的喷嘴系统，所述一般的喷嘴系统将产生粉尘，此外将产生流体的高压和高速，并非常易于堵塞和过早磨损及破裂。

前面描述了优选的实施例，应理解，本发明的范围涵盖其他可能的变型，本发明的范围仅受权利要求的表述的限制，包括可能的等价项目。

Claims (6)

1.一种向经热处理的矿石球团上施加粗甘油以抑制微粒排放的方法，其特征在于所述方法由以下步骤组成：

a）称取自炉子排放的经热处理的矿石球团的量；

b）测量所述自炉子排放的经热处理的矿石球团的温度；

c）向所述经热处理的矿石球团上施加冷却流体直至其达到低于140℃的温度；和

d）向所述经热处理的矿石球团上喷洒所述粗甘油。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c）中施加的所述冷却流体优选为水，优选的比例为经热处理的矿石球团的质量的2%至10%。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述喷洒步骤d）中，以每吨经热处理的矿石球团500g粗甘油的比例施加所述粗甘油。

4.一种用于向经热处理的矿石球团上施加粗甘油以抑制微粒排放的系统，其特征在于包括：

（i）用于施加冷却流体的装置，所述用于施加冷却流体的装置能计算待施加到所述经热处理的矿石球团的冷却流体的剂量，并且包括与PLC关联的秤、温度计和冷却流体进给器；

（ii）用于施加粗甘油的装置，所述用于施加粗甘油的装置能计算待施加到所述已经冷却的经热处理的矿石球团的粗甘油的剂量，并且包括与PLC关联的秤和泵式进给器；和

（iii）载体装置，所述装置与所述用于施加冷却流体的装置和所述用于施加粗甘油的装置连续地连通。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述载体装置为传送带，所述传送带使所述用于施加冷却流体的装置与所述用于施加粗甘油的装置互连。

6.根据权利要求4所述的系统，其中用于向所述经热处理的矿石球团上施加冷却流体的装置和施加粗甘油的装置为充气渗滤设备。