CN107058724B - 一种降低铁矿烧结so2排放的原料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金环境保护技术领域，尤其涉及一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，主要包括以下步骤：步骤1、选择铁矿石，根据铁矿石中硫元素的质量分数对铁矿石进行分类；步骤2、确定“高硫”铁矿石部分与“低硫”铁矿石部分的质量比；步骤3、称取除铁矿石外的其他烧结原料，将其他烧结原料分成其他烧结原料一和其他烧结原料二两部分；步骤4、制备母球；步骤5、得到降低铁矿烧结SO2排放的原料；步骤6、将降低铁矿烧结SO2排放的原料进行点火烧结。本发明利用铁矿石自身含硫差别进行分级制粒，减少物料颗粒中硫特别是母球中硫与氧的接触，同时降低物料颗粒内部温度，有效降低烧结过程SO2排放，比传统工艺减排SO2达到20％～50％。

Description

一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法
技术领域
本发明涉及冶金环境保护技术领域，尤其涉及一种降低铁矿烧结气体排放的原料制备方法。
背景技术
目前，我国SO2的年排放量在2000万吨左右，2015年我国的SO2排放量达到2010万吨。钢铁工业SO2排放量占全国工业SO2排放总量的 8.8％，是重要的SO2排放源，其中烧结工序排放的SO2约占整个钢铁生产流程SO2排放量的90％左右，约占全国SO2总排放量的3％左右。SO2是形成酸雨和光化学烟雾的主要原因，也是雾霾的主要成因，影响生态环境和人类健康，有效减少烧结过程中SO2的排放具有重要意义。
烧结过程SO2排放的特点是，烟气排放量大，SO2浓度波动大，一吨烧结矿产生的烟气量一般为3500～5000m3，烧结烟气中SO2浓度一般为 400～5000mg/m3。传统的烧结烟气脱硫工艺对SO2具有较好的减排效果，但仍存在诸多问题，如石灰消耗量大、脱硫废水难处理、脱硫石膏较难利用、设备腐蚀严重、投资成本和操作费用较高等。因此，开发能够减少烧结SO2排放、减少石灰消耗及减轻烧结烟气脱硫设备运行负荷的新型技术具有非常重要的现实意义。
目前，针对烧结过程SO2的治理主要以末端治理为主，从源头出发降低烧结过程SO2排放的相关研究较少。欧洲钢铁行业烧结工序通过使用硫含量较低的原燃料使SO2排放浓度小于500mg/m3，在经过脱硫后， SO2排放浓度小于100mg/m3。国内钢铁企业烧结原燃料相对固定，不易通过改变烧结原燃料的方法减少SO2排放。从源头降低SO2的排放，主要为通过配加钙基添加剂或使用低硫原燃料，一方面需对原有工艺进行改造，另外还会增加生产成本。
根据不同铁矿石硫含量存在差别的特点，我们提出了一种利用铁矿石自身特点降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，该方法对原有烧结原料制备工艺改造较小，既可降低烧结过程中SO2的排放，还可减少烧结烟气脱硫石灰的消耗，达到减排和降低烟气处理成本的目的。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，用以解决现有技术中SO2排放量高及烧结烟气脱硫石灰消耗多的问题，实现了在基本不改变现有烧结工艺流程的前提下，同时减少烧结过程中SO2排放和脱硫石灰的消耗，降低了钢铁企业烧结生产中烟气处理的成本。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1、选择铁矿石，根据铁矿石中硫元素的质量分数对铁矿石进行分类，若其中超过50％铁矿石中的含硫质量分数高于某值，而其他矿石却低于该值，则选择该值作为含硫标准值，将高于标准值的铁矿石划分为“高硫”铁矿石部分，低于标准值的铁矿石划分为“低硫”铁矿石部分；
步骤2、确定“高硫”铁矿石部分与“低硫”铁矿石部分的质量比；
步骤3、称取除铁矿石外的其他烧结原料，将其他烧结原料分成其他烧结原料一和其他烧结原料二两部分，所述其他烧结原料一和其他烧结原料二的质量比与步骤2中“高硫”铁矿石部分与“低硫”铁矿石部分的质量比相同；若“高硫”铁矿石部分和“低硫”铁矿石部分的质量比为1:4，则其他烧结原料一和其他烧结原料二也按1:4分为两部分；
步骤4、将“高硫”铁矿石与其他烧结原料一进行混合，制备母球；
步骤5、将“低硫”铁矿石与其他烧结原料二在圆筒混料机中作为粘附粉与母球在喷洒雾化水的条件下混合制粒，得到降低铁矿烧结SO2排放的原料；
步骤6、将降低铁矿烧结SO2排放的原料进行点火烧结。
本发明通过减少物料颗粒中硫特别是母球中硫与氧的接触同时降低物料颗粒内部温度，根据铁矿石硫含量的差别及配比的不同，可使SO2减排20％～50％，同时还可减少烧结烟气脱硫石灰消耗，达到减排和降低烟气处理成本的目的；“高硫”铁矿石和“低硫”铁矿石并非传统意义上铁矿石含硫高低，而是在同一批铁矿石中含硫相对高低的概念；同一批铁矿石中含硫相对高低是指同一批铁矿石中某些矿石的含硫量高于某一标准值，而其他矿石的含硫量低于该值，烧结原料指的是原始的没有经过混合制粒的物料，包括铁矿石，燃料和熔剂。
进一步的，所述步骤1中，含硫标准值选择矿石中含硫质量分数为 0.01％或0.02％。
根据国内外矿石含硫量及不同企业所使用的外矿及国产矿配比的不同，为了更加合理和最大限度的根据矿石硫含量划分“高硫”铁矿石和“低硫”铁矿石，通常选择含硫0.01％或0.02％为标准值；当矿石中超过 50％的矿石的含硫量大于等于0.02％时选则0.02％为标准值；当矿石中超过50％的矿石的含硫量大于等于0.01％，且存在含硫量在0.01％～0.02％的矿石时选则0.01％为标准值，也可根据企业自身使用矿石情况自行选定含硫标准值。
进一步的，所述步骤3中其他烧结原料主要包括燃料及熔剂。
进一步的，所述燃料为焦粉，所述熔剂为白云石、石灰石及生石灰，所述焦粉的质量分数占烧结原料的5％～8％；所述熔剂的质量分数占烧结原料的10％～20％。
焦粉的主要作用是为烧结过程提供充足的热量，保证烧结过程顺利进行；熔剂的主要作用是在烧结过程中产生足够的粘结相，保证烧结矿强度。
进一步的，所述步骤4中，“高硫”铁矿石与其他烧结原料一在圆筒混料机中进行混合，所述混合过程中配加溶剂水，将混合后的物料成球，并作为母球，所述配水总质量为烧结原料的7％～9％。
配水总质量为烧结原料的7％～9％，一方面可改善母球的成球性和致密性，另一方面更有利于与其他原燃料的粘附。
进一步的，所述混合时间控制在1.5～2min，所述圆筒混料机转速为其中R为混料机半径，单位为m，所述“高硫”铁矿石混合过程中配水量为配水总质量的50％～80％，所述直径为2～10mm 的母球质量占总体母球比例的60％～80％；上述百分数均为质量分数。
将混合时间控制在1.5～2min,能够保证“高硫”铁矿石与其他烧结原料一混合均匀，提高制粒效果；将转速控制在能够使“高硫”铁矿石与其他烧结原料一达到最佳的混匀效果，提高制粒效果。
进一步的，所述步骤5中，所述混合时间控制在2.5～3min，转速为其中，R为混料机半径，单位为m，所述“低硫”铁矿石混合过程中雾化水配加量为配水总质量的20％～50％，所述直径为2～10mm的物料颗粒所占总体颗粒的比例为70％～90％；上述百分数均为质量分数。
混合时间控制在2.5～3min，能够提高母球和粘附粉的制粒效果；转速为能够保证母球和粘附粉混合均匀，同时提高制粒效果；配加雾化水能够提高粘附粉的润湿效果，有利于母球与其他原燃料的粘附。
进一步的，所述步骤6中，所述烧结的点火温度为1000～1200℃，点火时间为50～90s。
对烧结的点火温度进行限定，能够为点燃烧结原料表层固体燃料提供充足热量，保证烧结过程顺利进行。
进一步的，将所述降低铁矿烧结SO2排放的原料表层的固体燃料点燃，并在抽风的作用下继续往下燃烧产生高温，使烧结过程自上而下顺利进行。
在降低铁矿烧结SO2排放的原料表层点燃并抽风，一方面使烧结过程顺利进行；另一方面有利于改善表层烧结矿的强度。
本发明有益效果如下：
1)利用铁矿石自身含硫差别进行分级制粒，减少物料颗粒中硫特别是母球中硫与氧的接触，同时降低物料颗粒内部温度，有效降低烧结过程SO2排放，较传统工艺减排SO2约20％～50％，效果明显；
2)无需添加任何添加剂，不增加额外成本；
3)在降低SO2排放的同时可减少烧结脱硫石灰的消耗，减少处理成本，达到减排降本的目的；
4)新方法对原有烧结工序无较大改变，具有制备工艺简单，经济实用易实现的特点。
附图说明
图1为本发明原料制备过程流程图；
图2为本发明降低铁矿烧结SO2排放的原料的物料颗粒结构示意图；
图3为本发明的物料在高温烧结条件下SO2排放浓度的变化图。
其中，1-“高硫”铁矿石，2-其他烧结原料一，3-圆筒混料机，4-水， 5-“低硫”铁矿石，6-其他烧结原料二，7-圆筒混料机，8-雾化水，9-布料装置，10-点火装置，11-烧结机，12-烧结废气，13-电除尘器，14-风机，15-烧结脱硫塔，16-烟气分析，17-烟囱，18-“低硫”铁矿石+其他烧结原料二，19-“高硫”铁矿石+其他烧结原料一，20-传统烧结SO2排放曲线，21-本发明SO2排放曲线。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，如图1所示，
选择PB、Yandi、Kooly、Carajas、司家营五种典型铁矿石，五种铁矿石中含硫的质量分数分别为PB(0.006％)、Yandi(0.021％)、Kooly (0.048％)、Carajas(0.008％)、司家营(0.021％)，其中Yandi、Kooly、司家营矿中硫的质量分数均大于0.02％，PB、Carajas矿中硫的质量分数均小于0.02％；Yandi、Kooly、司家营矿三种矿石中硫的质量分数均大于0.02％且不存在硫的质量分数为0.01％～0.02％的矿石，同时其余两种矿石中硫的质量分数均小于0.01％，为了更加合理的划分五种矿石，故将硫的质量分数为0.02％作为标准值，因此，Yandi、Kooly、司家营矿作为“高硫”铁矿石，PB、Carajas矿作为“低硫”铁矿石；
按照上述划分标准，制备100Kg的烧结原料，其中“高硫”铁矿石与“低硫”铁矿石的质量比为1:1；将除铁矿石以外的其他烧结原料分成其他烧结原料一和其他烧结原料二，其他烧结原料一和其他烧结原料二的质量比为1:1；其他原燃料包括焦粉、白云石、石灰石及生石灰；
烧结原料中各组分的质量百分含量如表1所示：
表1 烧结原料中各组分的质量百分含量
将“高硫”铁矿石中Yandi、Kooly、司家营分别以质量分数为15.43％、 7.72％与15.45％与其他烧结原料一中焦粉2.525％、白云石3.385％、石灰石4.005％及生石灰1.485％在直径为1m的圆筒混料机中配加5.6Kg的水混合作为母球，混合时间为1.5min，转速为8r/min，直径为2～10mm的母球质量占总体母球质量的70％，配加水量为配水总质量的70％，配水总质量为8Kg，母球含水质量百分数为11.2％；
“低硫”铁矿石中PB、Carajas均以质量分数为19.3％与其他烧结原料二中焦粉2.525％、白云石3.385％、石灰石4.005％及生石灰1.485％在直径为1m的圆筒混料机中作为粘附粉与母球在喷洒2.4Kg的雾化水的条件下混合制粒，混合时间控制在2.5min，转速为9r/min，直径为2～10mm 的物料颗粒所占比例为80％，雾化水量为配水总质量的30％，配水总质量为8Kg，制好的物料颗粒含水质量百分数为8％，制好的降低铁矿烧结 SO2排放的原料的物料颗粒如图2所示；
上述“高硫”铁矿石、“低硫”铁矿石、其他烧结原料一、其他烧结原料二的质量分数之和为100％。
将制好的物料颗粒作为降低铁矿烧结SO2排放的原料，模拟实际烧结生产，进行烧结杯实验，烧结杯尺寸为Φ300mm×600mm，点火温度为1100℃，点火时间为90s；将降低铁矿烧结SO2排放的原料表层的固体燃料点燃，并在负压抽风的作用下继续往下燃烧产生高温，使烧结过程自上而下顺利进行。
本发明与以传统原料制备流程制备的烧结原料在相同的烧结杯实验条件下SO2的排放浓度对比如图3所示，通过积分计算可得SO2排放量减少50％左右。
SO2的减排可减少石灰石的消耗，SO2平均浓度500mg/m3，烟气量为40×104m3/h的360m2烧结机，当SO2减排50％时，SO2排放浓度降低为250mg/m3，以石灰石纯度为90％、脱硫效率为90％进行计算，石灰石消耗可减少近157kg/h，年均节约石灰石消耗1375吨；按照石灰石价格200元/吨计算，可节省石灰石购买费用28万元/年，同时运行和维护成本也将大幅下降。
综上所述，本发明实施例提供了一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，通过减少物料颗粒中硫特别是母球中硫与氧的接触同时降低物料颗粒内部温度，根据铁矿石硫含量的差别及配比的不同，可使SO2减排20％～50％，同时还可减少烧结烟气脱硫石灰消耗，达到减排和降低烟气处理成本的目的，同时，新方法对原有烧结工序无较大改变，具有制备工艺简单，经济实用易实现的特点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
步骤1、选择铁矿石，根据铁矿石中硫元素的质量分数对铁矿石进行分类，若其中超过50％铁矿石中的含硫质量分数高于某值，而其他矿石却低于该值，则选择该值作为含硫标准值，将高于标准值的铁矿石划分为“高硫”铁矿石部分，低于标准值的铁矿石划分为“低硫”铁矿石部分；
步骤2、确定“高硫”铁矿石部分与“低硫”铁矿石部分的质量比；
步骤3、称取除铁矿石外的其他烧结原料，将其他烧结原料分成其他烧结原料一和其他烧结原料二两部分，所述其他烧结原料一和其他烧结原料二的质量比与步骤2中“高硫”铁矿石部分与“低硫”铁矿石部分的质量比相同；
步骤4、将“高硫”铁矿石与其他烧结原料一进行混合，制备母球；
步骤5、将“低硫”铁矿石与其他烧结原料二在圆筒混料机中作为粘附粉与母球在喷洒雾化水的条件下混合制粒，得到降低铁矿烧结SO2排放的原料；
步骤6、将降低铁矿烧结SO2排放的原料进行点火烧结。
2.根据权利要求1所述的一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，其特征在于，所述步骤1中，含硫标准值选择铁矿石中含硫质量分数为0.01％或0.02％。
3.根据权利要求2所述的一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，其特征在于，所述步骤3中其他烧结原料主要包括燃料及熔剂。
4.根据权利要求3所述的一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，其特征在于，所述燃料为焦粉，所述熔剂为白云石、石灰石及生石灰，所述焦粉的质量分数占烧结原料的5％～8％；所述熔剂的质量分数占烧结原料的10％～20％。
5.根据权利要求4所述的一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，其特征在于，所述步骤4中，“高硫”铁矿石与其他烧结原料一在圆筒混料机中进行混合，所述混合过程中配加溶剂水，将混合后的物料成球，并作为母球，所述配水总质量为烧结原料的7％～9％。
6.根据权利要求5所述的一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，其特征在于，所述混合时间控制在1.5～2min，所述圆筒混料机转速为其中R为混料机半径，单位为m，所述“高硫”铁矿石混合过程中配水量为配水总质量的50％～80％，所述直径为2～10mm的母球质量占总体母球比例的60％～80％；上述百分数均为质量分数。
7.根据权利要求6所述的一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，其特征在于，所述步骤5中，所述混合时间控制在2.5～3min，转速为其中，R为混料机半径，单位为m，所述“低硫”铁矿石混合过程中雾化水配加量为配水总质量的20％～50％，所述直径为2～10mm的物料颗粒所占总体颗粒的比例为70％～90％；上述百分数均为质量分数。
8.根据权利要求7所述的一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，其特征在于，所述步骤6中，所述烧结的点火温度为1000～1200℃，点火时间为50～90s。
9.根据权利要求8所述的一种降低铁矿烧结SO2排放的原料制备方法，其特征在于，将所述降低铁矿烧结SO2排放的原料表层的固体燃料点燃，并在抽风的作用下继续往下燃烧产生高温，使烧结过程自上而下顺利进行。
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