CN103468343A - 一种含碳球团用固硫剂及其制备方法 - Google Patents

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韩子文
王再义
童晓宇
李金莲
任伟
张立国
王亮
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Abstract

本发明提供一种含碳球团用固硫剂及其制备方法，其成分质量比为：石灰石25%～35%，工业锰渣1%～5%，赤泥35%～39%，白云石25%～35%。将工业锰渣、赤泥与石灰石、白云石按比例混合，并加水搅拌10～20分钟后，干燥至含水量低于7%。将干燥后的样品再次破碎、筛分至粒级小于200目占质量比90%以上的粉末，制得成品固硫剂。本发明能有效降低含碳球团还原过程中有害气体SO2的排放量，减少大气污染；赤泥和工业锰渣均为工业废料，有利于资源二次利用；所用原料价格低廉且较易获得，价格便宜，固硫剂使用量小，固硫效果明显，生产成本低，适合于工业生产应用。

Description

一种含碳球团用固硫剂及其制备方法
技术领域
本发明属于炼铁球团矿领域，特别涉及一种减少还原过程中SO2排放量的含碳球团用固硫剂及其制备方法。
背景技术
含碳球团为含铁粉料（主要是铁精矿粉）与含碳原料（主要是煤粉）的混合物，外部施加一定压力，使含铁粉料与含碳原料固结成块。与传统高温烧结造块过程相比，有效地缩短了钢铁冶金流程，简化工艺，降低生产能耗。同时含铁原料与还原剂紧密接触，增大接触面积，在还原过程中能够快速还原铁氧化物，具有还原性高，还原速度块的优点。
含碳球团所使用的含碳原料可用煤种范围较广，大部分煤种都可使用，低价高硫煤也可以作为含碳球团的原料。但如果含碳球团使用低价高硫煤，在生产还原过程中，势必会增大SO2的排放量，而SO2所造成的环境污染已成为我国最重要的环境问题之一。由于我国对排放的SO2治理能力的欠缺，致使我国成为世界上酸雨最为严重的地区之一，这不但严重影响我国经济建设的发展，更影响人民群众的正常生活。因而，含碳球团要使用低价的高硫煤作为原料来降低原料成本，就必须克服SO2排放量增加的难题。
目前，有关煤的固硫剂国内外相关研究较多，生产技术较为成熟。如，中国专利公开号CN1593722A公开了一种高温复合固硫剂，其组成为：石灰石粉或电石渣70～90%、铝矾土5～25%、助添加剂A与B1～5%，所述的助添加剂A为钾长石、绢云母、伊利石或碳酸钾，所述助添加剂B为天青石、锶长石或氯化钾。中国专利公开号CN101186854A公开了一种煤的固硫剂，由镁系原矿物、生活垃圾及工业废料混匀即成，其镁系原矿物、生活垃圾及工业废料各为20%～60%、10%～30%、20%～60%。专利公开号CN101480568A公开了一种赤泥固硫剂以及利用赤泥进行燃煤固硫的方法，其赤泥固硫剂由如下方法制得：a、将烧结法生产氧化铝得到的赤泥干燥，使赤泥的含水量低于20%；b、将干燥后的赤泥粉碎；c、将粉碎后的赤泥焙烧，焙烧时间为30～180分钟，焙烧温度为350～700℃。将赤泥固硫剂与燃煤混合均匀后加入到燃烧炉中燃烧。
迄今为止，含碳球团固硫剂这一领域的研究尚属空白。若将煤的固硫剂应用在含碳球团上，则普遍存在的问题是：
1）使用量大，普遍使用量占煤量的7%～15%，如果应用在含碳球团上会大大降低含碳球团品位，降低金属化率。
2）杂质和冶金有害元素带入量较多，煤的固硫剂主要考虑煤燃烧过程中固硫作用，并没有考虑冶金生产，所以现有煤的固硫剂普遍加入大量冶金有害元素，应用在含碳球团生产过程中势必影响生产。
3）含碳球团还原生产过程与燃煤锅炉燃烧过程差别较大，环境、温度都有不同，所以煤的固硫剂不能直接应用到含碳球团中。
发明内容
本发明提供一种含碳球团用固硫剂及其制备方法，其目的一是有效降低含碳球团还原过程中产生的SO2气体排放量，减少环境污染；二是提高含碳球团中高硫煤的配比，降低含碳球团的原料成本。
为达此目的，本发明采取了如下技术解决方案：
一种含碳球团用固硫剂，其特征在于，其成分质量比为：
石灰石25%～35%，工业锰渣1%～5%，赤泥35%～39%，白云石25%～35%。
所述石灰石中CaCO3含量不低于50%，石灰石粒级小于200目的占质量比80%以上。
所述工业锰渣中MnO含量不低于5%，Al2O3含量不高于15%，粒级小于200目的占质量比80%以上。
所述赤泥中Al2O3含量不高于10%，Fe2O3含量不低于10%，CaO含量不低于25%，粒径小于0.125mm。
所述白云石中CaCO3含量不低于25%，MgCO3含量不低于15%，粒级小于200目占质量比80%以上。
一种上述含碳球团用固硫剂的制备方法，其具体步骤为：
1、将工业锰渣原料干燥后，破碎成粒级小于200目占质量比90%以上的粉末，分析成分备用。
2、将赤泥干燥，使其含水量小于10%，然后破碎至粒径小于0.125mm，分析成分备用。
3、将加工好的工业锰渣、赤泥与石灰石、白云石按比例混合，并加水进行搅拌，搅拌10～20分钟后，干燥至含水量低于7%。
4、将干燥后的的样品再次破碎、筛分至粒级小于200目占质量比90%以上的粉末，即制得成品固硫剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、使用天然石灰石、工业锰渣、赤泥和白云石，价格低廉且较易获得，生产成本低。
2、所使用的赤泥和工业锰渣均为工业生产废料，有利于资源二次利用，减少环境污染。
3、固硫剂在含碳球团还原过程中各个温度段都有较好的吸收二氧化硫的作用，固硫效果明显，能有效降低含碳球团还原过程中有害气体SO2的排放量，减少大气污染。
4、固硫剂能增加含碳球团生产过程中高硫煤的使用量，减少含碳球团使用高硫煤生产时的环境污染压力。
5、固硫剂价格便宜，使用量小，带入含碳球团中的冶金有害元素少。
6、固硫剂制造工艺、使用方法都较为简单，适合工业生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行说明。
实施例所用石灰石粒级小于200目的占质量比80%以上；工业锰渣粒级小于200目的占质量比80%以上；赤泥粒径小于0.125mm；白云石粒级小于200目占质量比80%以上。
石灰石、工业锰渣、赤泥、白云石化学成分质量百分比如表1、表2、表3、表4所示。
表1  石灰石化学成分质量百分比含量表
化学成分 TFe FeO SiO2 Ca2CO3 MgO Ig
含量% 0.42 0.27 2.52 50.73 2.18 42.06
表2  工业锰渣化学成分质量百分比含量表
化学成分 MnO TFe SiO2 CaO MgO Al2O3
含量% 9.51 10.53 21.98 37.52 6.05 14.15
表3  赤泥化学成分质量百分比含量表
化学成分 Fe2O3 FeO SiO2 CaO MgO AL2O3
含量% 47.11 0.28 4.01 33.45 0.36 7.8
表4  白云石化学成分质量百分比含量表
化学成分 Fe2O3 SiO2 CaO Mg2O3 AL2O3 Ig
含量% 0.27 1.98 30.54 20.41 0.48 46.21
实施例1
将工业锰渣原料干燥后，破碎成粒级小于200目占质量比90%以上的粉末，分析成分备用；将赤泥干燥，使其含水量小于10%，然后破碎至粒径小于0.125mm，分析成分备用。将加工好的工业锰渣、赤泥与石灰石、白云石按石灰石25%、工业锰渣5%、赤泥35%、白云石35%比例混合，并加水进行搅拌，搅拌10分钟后，干燥至含水量低于6%。将干燥后的的样品再次破碎，用200目筛网筛分至粒级小于200目占质量比90%以上的粉末，即制得粉末状固硫剂。
实施例2
将工业锰渣原料干燥后，破碎成粒级小于200目占质量比90%以上的粉末，分析成分备用；将赤泥干燥，使其含水量小于10%，然后破碎至粒径小于0.125mm，分析成分备用。将加工好的工业锰渣、赤泥与石灰石、白云石按石灰石30%、工业锰渣5%、赤泥35%、白云石30%比例均匀混合，加入一定量水进行搅拌，搅拌12分钟后，干燥至含水量5%；将干燥后的的样品再次破碎，用200目筛网筛分，制得粉末状固硫剂。
实施例3
将工业锰渣原料干燥后，破碎成粒级小于200目占质量比90%以上的粉末，分析成分备用；将赤泥干燥，使其含水量小于10%，然后破碎至粒径小于0.125mm，分析成分备用。将加工好的工业锰渣、赤泥与石灰石、白云石按石灰石30%、工业锰渣3%、赤泥37%、白云石30%的比例均匀混合，加入一定量水进行搅拌，搅拌15分钟后，干燥至含水量6%，将干燥后的的样品再次破碎，用200目筛网筛分，制得粉末状固硫剂。
实施例4
将工业锰渣原料干燥后，破碎成粒级小于200目占质量比90%以上的粉末，分析成分备用；将赤泥干燥，使其含水量小于10%，然后破碎至粒径小于0.125mm，分析成分备用。将加工好的工业锰渣、赤泥与石灰石、白云石按石灰石35%、工业锰渣1%、赤泥39%、白云石25%的比例均匀混合，再加入一定量水进行搅拌，搅拌20分钟后，干燥至含水量6%，将干燥后的的样品再次破碎，用200目筛网筛分，制得粉末状固硫剂。
将本发明实施例1～4分别按含碳球团混合料总量的1.2%～1.75%（占配煤总量的4%～5%）比例均匀混合到含碳球团中，对比例不配加固硫剂，实施例1～4使用煤种含硫量2.71%。实施例与对比例直接还原效果见表5：
表5  实施例与对比例直接还原效果对比表
Figure BDA0000378582790000031
由表5可以看出，含碳球团使用本发明固硫剂固硫效果有明显提高，固硫剂使用量越高则固硫效果越好，但为了保证球团品位，添加本固硫剂量在1.2%～1.75%（占配煤总量的4%～5%）为较佳比例，能够有效降低有害气体SO2排放量，一定程度上解决含碳球团还原生产过程中的有害气体污染问题。

Claims (6)

1.一种含碳球团用固硫剂，其特征在于，其成分质量比为：
石灰石25%～35%，工业锰渣1%～5%，赤泥35%～39%，白云石25%～35%。
2.根据权利要求1所述的含碳球团用固硫剂，其特征在于，所述石灰石中CaCO3含量不低于50%，石灰石粒级小于200目的占质量比80%以上。
3.根据权利要求1所述的含碳球团用固硫剂，其特征在于，所述工业锰渣中MnO含量不低于5%，Al2O3含量不高于15%，粒级小于200目的占质量比80%以上。
4.根据权利要求1所述的含碳球团用固硫剂，其特征在于，所述赤泥中Al2O3含量不高于10%，Fe2O3含量不低于10%，CaO含量不低于25%，粒径小于0.125mm。
5.根据权利要求1所述的含碳球团用固硫剂，其特征在于，所述白云石中CaCO3含量不低于25%，MgCO3含量不低于15%，粒级小于200目占质量比80%以上。
6.一种如权利要求1所述含碳球团用固硫剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）、将工业锰渣原料干燥后，破碎成粒级小于200目占质量比90%以上的粉末，分析成分备用；
（2）、将赤泥干燥，使其含水量小于10%，然后破碎至粒径小于0.125mm，分析成分备用；
（3）、将加工好的工业锰渣、赤泥与石灰石、白云石按比例混合，并加水进行搅拌，搅拌10～20分钟后，干燥至含水量低于7%；
（4）、将干燥后的的样品再次破碎、筛分至粒级小于200目占质量比90%以上的粉末，即制得成品固硫剂。
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