CN108823402A - 一种用于烧结过程中减排nox混料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于烧结过程中减排NOX混料方法，属于烧结过程污染物减排技术领域。本发明选择铁酸钙生成质量百分比大于60％的铁矿粉，将上述的铁矿粉与燃料、熔剂进行混合得到含燃料的混合料，再将含燃料的混合料与剩余的含铁原料和熔剂进行混合得到烧结混合料。在烧结过程中燃料燃烧释放的NO被铁酸钙包裹，铁酸钙对NO还原成N₂具有催化作用，从而减少烧结NOx的产生；另一方面，燃料被铁矿石和生石灰包裹，在烧结时抑制了NO_X的生成。本发明可以从烧结混料过程出发减少的NO_X产生，大大减少了对烧结烟气脱硝的减排的压力。

Description

一种用于烧结过程中减排NOX混料方法

技术领域

本发明属于烧结过程污染物减排技术领域，更具体的说，涉及一种用于烧结过程中减排 NO_X混料方法。

背景技术

NO_X是造成酸雨的主要原因之一，也可造成光化学烟雾的产生，对人体有很强的毒害作用。而钢铁行业NO_X的排放量占工业总排放量的10％左右，其中烧结工序是产生NO_X的主要来源之一，占NO_X总量的50％左右。2015年1月1日《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》中规定的NO_X排放新标准在现有企业开始实施，烧结工序正面临巨大的NO_X减排压力。

目前传统的NO_X减排方法主要为末端治理，选择性催化还原脱硝工艺(SCR)在300～ 450℃的工作温度区间，而选择性非催化还原脱硝工艺(SNCR)在950～1150℃的工作温度区间。然而烧结烟气低于这两个温度区间，如果要用SCR或SNCR装置脱除NO_X，则必须对烧结烟气进行加热处理，这显然会增加脱硝成本。因此，更加经济实用的烧结过程中的脱硝工艺研究已经势在必行。本发明提出了一种源头治理氮氧化物的方法，通过减少氮氧化物的产生减轻烧结脱硝压力。

中国专利申请号：200710065213.2，授权公告日2007年9月12日，发明创造名称为一种在冶金烧结过程中脱除NO_X的方法，该申请案公开了一种在冶金烧结过程中脱除NO_X的方法，该发明通过在烧结生产配料过程中添加燃料或半燃料作燃料，在烧结过程中引入煤气，同时将体积含量10～50％的烧结尾气返回到烧结过程，利用煤气中的还原性气体(H₂、CH₄和 CO)、NO_X的前驱物(NHi和HCN)以及焦炭将所返回的烧结尾气中的NO_X和由于焦炭燃烧产生的NO_X还原为N₂，从而降低烧结尾气中NO_X的浓度。所引入的煤气量占烧结气体体积总量的1～10％，能耗高，从而大大增加了烧结成本，不利于在冶金烧结领域推广使用。

中国专利申请号：201510533729.X，授权公告日2015年8月27日，发明创造名称为一种铁矿烧结过程NO_X减排的方法，该发明公开了一种铁矿烧结过程NO_X减排的方法，先将常规烧结燃料或无烟煤筛分成-1mm、1～3mm、+3mm三个粒级；再将-1mm燃料或无烟煤与粒度为-1mm的高反应性化石燃料或生物质燃料压制成1～3mm的燃料颗粒，然后与1～3mm 燃料或无烟煤、细粒铁矿、部分粗粒铁矿、熔剂、返矿进行一次预制粒，制粒后的混合料和经改性处理后的+3mm燃料或无烟煤以及剩余的粗粒铁矿进行二次混合制粒，所得到的混合料经布料后进行点火、烧结。该方法需要烧结燃料燃料或无烟煤筛分成不同粒级，还需将燃料压制成燃料颗粒，增加工业流程，在实际生产过程中操作复杂，生产成本高，不利于推广使用。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对现有的氮氧化物的处理效果有限，难以有效控制烧结烟气中氮氧化物的减排的问题，提供一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，通过改变混料方法促进铁酸钙产生，铁酸钙对燃料燃烧产生的NO_X和CO反应生成N₂的反应具有催化作用，从而达到控制烧结烟气NO_X的排放效果。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，将铁酸钙生成能力大于60％的铁矿粉与燃料、熔剂进行混合、制粒得到含燃料的混合料，将其余的含铁原料和熔剂进行混合、制粒得到不含燃料的混合料；再将含燃料的混合料与不含燃料的混合料混合得到分流制粒烧结混合料。

优选地：

S10：选择性分流制粒

S11：制备含燃料的混合料A

选择铁酸钙生成能力大于60％的铁矿粉、燃料和熔剂加入搅拌机中进行混匀，制备得到混匀料A；再向混匀料A中加水，继续旋转搅拌机对混匀料A进行制粒，制备得到含燃料的混合料A；

S12：制备不含燃料的混合料B

将其余的含铁原料和熔剂加入搅拌机中进行混匀，得到混匀料B；再向混匀料B中加水，继续旋转搅拌机对混匀料B进行制粒，制备得到不含燃料的混合料B；

S20：混合制粒

将分流混合制粒得到的混合料A和混合料B加入到搅拌机中继续混合得到分流制粒烧结混合料。

优选地，S11的具体步骤为：将铁酸钙生成能力大于60％的铁矿粉与熔剂加入搅拌机中进行混匀，混匀完成后向搅拌机中继续加入燃料进行混匀，混匀后得到混匀料A。

优选地，混合料A中还包括添加剂，添加剂中包括返矿。

优选地，燃料在混匀之前对进行燃料预处理，预处理是将燃料颗粒与尿素粉末混合。

优选地，混合料A中熔剂里石灰的质量为M，其数值用如下公式计算：

其中，A_i：第i种矿的质量(kg)；X_i：第i种铁矿粉的铁酸钙生成质量百分比；Y：反应生成硅酸钙占SiO₂的比例；SiO₂的质量(kg)；其中α的取值为：0.35～0.50；β的取值为0.94～1.10。

优选地，所述的返矿为细磨返矿，细磨返矿的-100目通过率为80％。

优选地，所述的返矿为细磨返矿，细磨返矿通过选择颗粒为3～5mm的返矿进行细磨得到细磨返矿。

优选地，其余的含铁原料包括铁酸钙生成能力小于等于60％的铁矿粉、含铁杂矿和返矿。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，选择铁酸钙生成质量百分比大于60％的铁矿粉，将上述的铁矿粉与燃料、熔剂进行混合得到含燃料的混合料，再将含燃料的混合料与剩余的含铁原料和熔剂进行混合得到烧结混合料，通过选择铁酸钙生成能力强的铁矿粉和燃料及熔剂混匀，在烧结时可更加容易生成较多的铁酸钙，利于CO和NO的催化反应，从而降低烧结烟气中氮氧化物的减排；另外，燃料被铁矿粉和熔剂包裹，燃料周围的氧含量较低，燃料中的N转化成NOx的反应得到抑制，从而减少烧结烟气中NO_X的含量，降低了烧结排放；

(2)本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，从烧结混料方法出发，在烧结料的制备过程中改进NOx的产生的条件，减排成本较低；而且此烧结混料方法烧结矿的质量指标几乎没有影响，此外，对烧结矿的成品率和利用系数还有所改善，同时对烧结矿的冶金性能没有影响。

(3)本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，选择性分流混合S10中的S11分为一混和二混，加强混匀效果，利于生成较多的铁酸钙，加强在烧结过程中的催化效果；

(4)本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，混合料A中添加选择颗粒为3～5mm且将其细磨得到100目以下返矿，由于此区间粒度的返矿铁酸钙含量较多，且经过细磨处理，有益于烧结自产的返矿中含有铁酸钙的特性，促进铁酸钙对氮氧化物的催化作用；

(5)本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，混合料A中添加氨类添加剂，燃料和氨类添加剂被铁矿石和熔剂包裹，抑制其在160～600℃下分解，防止其过早分解而在负压下被抽走，减少与NO反应的可能性，从而使其在950摄氏度以上的高温下分解出的NH₃与在烧结过程中燃料燃烧释放出的NO反应。

附图说明

图1是本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法的实施例1流程图。

图2是本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法的实施例2流程图。

图3是本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法的实施例3流程图。

图4是本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法的实施例4流程图。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

如图1所示，本发明的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，其特征在于：将铁酸钙生成能力大于60％的铁矿粉与燃料、熔剂进行混合、制粒得到含燃料的混合料，将其余的含铁原料和熔剂进行混合、制粒得到不含燃料的混合料；再将含燃料的混合料与不含燃料的混合料混合得到分流制粒烧结混合料。

其中选择铁酸钙生成质量百分比大于60％的铁矿粉，将上述的铁矿粉与燃料、熔剂进行混合得到含燃料的混合料，再将含燃料的混合料与剩余的含铁原料和熔剂进行混合得到烧结混合料。选择铁酸钙生成能力强的铁矿粉与燃料、熔剂混合，有利于生成更多的铁酸钙，加强铁酸钙的催化效果。具体步骤如下：

S10：选择性分流混合

S11：选择铁酸钙生成质量百分比大于60％的铁矿粉与燃料和熔剂加入搅拌机中进行混合，得到混合料A；本实施例向搅拌机中加入物料的先后顺序依次为燃料、熔剂和铁矿粉，申请人发现此种加料方式可使焦粉被熔剂和铁矿粉包裹，有利于在烧结时更容易生成铁酸钙，里层的焦粉在燃烧时会释放出NO_X和CO，被包裹在外层铁酸钙催化生成N₂，从而达到减排的效果；

S12：将剩余的含铁原料和熔剂加入搅拌机中进行混合，得到混合料B；

S20：混合制粒

将分流制粒得到的混合料A和混合料B加入到搅拌机中继续混合得到烧结混合料。

其中，值得说明的是：选择性分流混合S10的混合时间为2～4mm，本实施例优选3min，混合制粒S20的制粒时间为5～7min，本实施例优选6min。选择的燃料粒度小于3mm。混合料A中熔剂里石灰的含量为M，其数值用如下公式计算：

其中，A_i：第i种矿的质量(kg)；X_i：第i种铁矿粉的铁酸钙生成质量百分比；Y：反应生成硅酸钙占SiO₂的比例；SiO₂的质量(kg)。本实施例用用10％的生石灰包裹全部的燃料，最终配得的烧结混合料的碱度(CaO/SiO₂)为2.0。

本实施例的氮氧化物的减排效率为21.70％，且烧结矿的转鼓强度为66.13％，成品率为 80.89％，利用系数为2.134t.m^-2.h^-1，与基准试验相比，没有影响烧结矿的产质量指标，此外，对烧结矿的成品率和利用系数还有所改善，同时对烧结矿的冶金性能没有影响。

实施例2

如图2所示，本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：S11：选择铁酸钙生成质量百分比大于60％的铁矿粉与燃料和熔剂加入搅拌机中进行一混，一混完成后再加入到搅拌机中进行二混，得到混合料A；S12：将剩余的含铁原料和熔剂加入搅拌机中进行一混，得到混合料B；最后将分流制粒得到的混合料A和混合料B加入到搅拌机中三混得到烧结混合料。其中，一混时间为2～3min，本实施例优选2min，二混时间为0～1min，本实施例优选1min，混合制粒S20时间为5～7min，本实施例优选6min。本实施例与实施例1相比在选择性分流混合S10时增加了一次混匀，加强混匀效果，利于生成较多的铁酸钙，加强在烧结过程中的催化效果。

本实施例的氮氧化物的减排效率为22.89％，且烧结矿的转鼓强度为66.83％，成品率为 81.36％，利用系数为2.148t.m^-2.h^-1，与基准试验相比，没有影响烧结矿的产质量指标，此外，对烧结矿的成品率和利用系数还有所改善，同时对烧结矿的冶金性能没有影响。

实施例3

如图3所示，本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：S10：选择性分流混合S11：选择铁酸钙生成质量百分比大于60％的铁矿粉，将上述的铁矿粉、返矿、燃料和熔剂加入搅拌机中进行混合，得到混合料A；所述的返矿选择颗粒为3～5mm的返矿，将上述返矿进行细磨得到100目以下，所述的返矿质量占燃料质量的5～15％，本实施例优选10％。本实施上述物料在加入搅拌机是的加入顺序依次是燃料、返矿、熔剂和铁矿粉。

本实施例的氮氧化物的减排效率为23.35％，且烧结矿的转鼓强度为65.94％，成品率为80.89％，利用系数为2.203t.m^-2.h^-1，与基准试验相比，没有影响烧结矿的产质量指标，此外，对烧结矿的成品率和利用系数还有所改善，同时对烧结矿的冶金性能没有影响。

本实施例的减排原理还包括：选择的返矿颗粒为3～5mm进行细磨得到100目以下，返矿粒度较大，含有的铁酸钙含量多，对氮氧化物的催化效果较好；另外，返矿和燃料充分混合，更容易催化燃料在燃烧室释放出的氮氧化物和一氧化碳的反应。

实施例4

如图4所示，本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：混合料A中还包括氨类添加剂，本实施例选尿素且其质量分数为燃料的0.03％，粒度为1～2mm。

本实施例的氮氧化物的减排效率为23.27％，且烧结矿的转鼓强度为66.73％，成品率为 81.38％，利用系数为2.143t.m^-2.h^-1。

本实施例的减排原理还包括：燃料和尿素被铁矿石和熔剂包裹，抑制其在160～600℃下分解，防止尿素过早分解而在负压下被抽走，减少与NO反应的可能性，从而使其在950摄氏度以上的高温下分解出的NH₃与在烧结过程中燃料燃烧释放出的NO反应。

实施例5

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：所述的尿素为水溶液，在搅拌过程中加入到烧结混合料中。本实施例的氮氧化物的减排效率为23.52％，且烧结矿的转鼓强度为 66.41％，成品率为81.41％，利用系数为2.151t.m^-2.h^-1。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本发明中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (9)

1.一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，其特征在于：将铁酸钙生成能力大于60％的铁矿粉与燃料、熔剂进行混合、制粒得到含燃料的混合料，将其余的含铁原料和熔剂进行混合、制粒得到不含燃料的混合料；再将含燃料的混合料与不含燃料的混合料混合得到分流制粒烧结混合料。

2.根据权利要求1所述的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，其特征在于：

S10：选择性分流制粒

S11：制备含燃料的混合料A

选择铁酸钙生成能力大于60％的铁矿粉、燃料和熔剂加入搅拌机中进行混匀，制备得到混匀料A；再向混匀料A中加水，继续旋转搅拌机对混匀料A进行制粒，制备得到含燃料的混合料A；

S12：制备不含燃料的混合料B

将其余的含铁原料和熔剂加入搅拌机中进行混匀，得到混匀料B；再向混匀料B中加水，继续旋转搅拌机对混匀料B进行制粒，制备得到不含燃料的混合料B；

S20：混合制粒

将分流混合制粒得到的混合料A和混合料B加入到搅拌机中继续混合得到分流制粒烧结混合料。

3.根据权利要求2所述的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，其特征在于：S11的具体步骤为：将铁酸钙生成能力大于60％的铁矿粉与熔剂加入搅拌机中进行混匀，混匀完成后向搅拌机中继续加入燃料进行混匀，混匀后得到混匀料A。

4.根据权利要求2所述的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，其特征在于：混合料A中还包括添加剂，添加剂中包括返矿。

5.根据权利要求2所述的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，其特征在于：燃料在混匀之前对进行燃料预处理，预处理是将燃料颗粒与尿素粉末混合。

6.根据权利要求2所述的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，其特征在于：混合料A中熔剂里石灰的质量为M，其数值用如下公式计算：

其中，A_i：第i种矿的质量(kg)；X_i：第i种铁矿粉的铁酸钙生成质量百分比；Y：反应生成硅酸钙占SiO₂的比例；SiO₂的质量(kg)；其中α的取值为：0.35～0.50；β的取值为0.94～1.10。

7.根据权利要求4所述的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，其特征在于：所述的返矿为细磨返矿，细磨返矿的-100目通过率为80％。

8.根据权利要求4所述的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，其特征在于：所述的返矿为细磨返矿，细磨返矿通过选择颗粒为3～5mm的返矿进行细磨得到细磨返矿。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种用于烧结过程中减排NO_X混料方法，其特征在于：其余的含铁原料包括铁酸钙生成能力小于等于60％的铁矿粉、含铁杂矿和返矿。