CN1089371C - 一种常温海绵铁除氧剂生产方法 - Google Patents

一种常温海绵铁除氧剂生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种用还原回转窑生产常温海绵铁除氧剂的方法，主要用于生产填料式除氧器的海绵铁除氧剂。所述生产海绵铁除氧剂的方法是用块状的赤铁矿、褐煤和石灰石按一定比例，加入回转窑内，控制在特定的温度和还原气氛下进行还原。入窑的赤铁矿与煤的比例为碳铁比为0.45～0.52；石灰石粒度加入量为所述赤铁矿全铁含量的4～6%。加入回转窑的褐煤分成加入煤、粗喷煤和细喷煤三部分，由窑头或窑尾连续加入窑内。该除氧剂微孔的孔径比较小，可连续生产。该除氧剂在除氧过程中，除氧效果好，反洗频率低，使用寿命长。

Description

一种常温海绵铁除氧剂生产方法
本发明涉及水处理技术中的锅炉给水和循环水系统去除水中溶解氧的除氧剂生产方法。主要用于生产填料式除氧器的海绵铁除氧剂。
为减轻锅炉和循环水设备的腐蚀，降低水中的溶解氧含量是一种最重要的手段。传统的除氧方法，如热力除氧、真空除氧、解析除氧等均存在投资大，运行成本高，操作、维修复杂，可靠性差等缺点。
近几年开发出的海绵铁除氧剂，可在常温状态下将水中的溶解氧除去，使水中的溶解氧含量可降低到0.1mg/L以下，除氧过程中的运行费用大大降低，而且可低位安装，解决了有些除氧方法必须高位安装，基建投资大，能源消耗大的弊病。而国内近几年发展起来的海绵铁除氧剂(ZL96120578.4)，因所采用的生产海绵铁除氧剂为土法——倒烟窑烧结，虽然可用于水中除氧，但因其多孔性产品的孔径比较大和不是连续生产，质量难以保证一致，造成海绵铁除氧剂在除氧过程中，反洗频率高，劳动强度大，使用寿命短等缺陷，因而使该种除氧方法的推广受到制约。
本发明的目的是提供一种用还原回转窑生产常温海绵铁除氧剂的方法。所述生产海绵铁除氧剂的方法是用块状的赤铁矿和褐煤及少量石灰石按一定比例，加入回转窑内，控制在特定的温度和还原气氛下进行还原。该除氧剂微孔的孔径比较小，可连续生产，质量保证一致。该除氧剂在除氧过程中，除氧效果好，反洗频率低，使用寿命长，从而使上述除氧方法可得以大范围推广。
本发明的目的是这样实现的：
所述生产海绵铁除氧剂的方法是用块状的赤铁矿和褐煤及少量石灰石按一定比例，加入回转窑内，控制在特定的温度和还原气氛下进行还原。所述生产海绵铁除氧剂的原料为赤铁矿、褐煤和少量石灰石。其中：所述赤铁矿的全铁含量≥66％，其粒度为5～20mm；所述煤的固定碳含量为45～55％，其灰分小于20％，灰分软化温度高于1200℃。赤铁矿的连续加入速度为18～30.5t/h。
入窑的铁矿与煤的比例为碳铁比(C/Fe)为0.45～0.52(即加入窑内的所述煤中的碳含量与加入窑内的所述赤铁矿中的全铁含量之比)。
石灰石起脱硫作用，其加入量为所述赤铁矿全铁含量的4～6％，其粒度为2～4mm，随赤铁矿、加入煤一起连续在窑尾(加料端)加入。
加入回转窑的褐煤分成三部分(加入煤、粗喷煤和细喷煤)：
(1)、第一部分为加入煤，占入窑总煤量的52～65％，其粒度≤50mm，由窑尾(加料端)与赤铁矿、石灰石混合，同时连续加入窑内。其加入速度可在为4～12t/h。
(2)、第二部分为粗喷煤，占入窑总煤量的23.3～32％，其粒度为6～12.5mm，由窑头(出料端)连续喷入窑内。其加入速度可为3～6.3t/h。
(3)、第三部分为细喷煤，占入窑总煤量的11.7～16.2％，其中：粒度≤6mm占65％，6～12.5mm占35％，由窑头(出料端)连续喷入窑内。其加入速度可为1.5～3.5t/h。
本发明使用还原回转窑，其还原温度控制为：预热段温度670～840℃，还原段温度840～1070℃。温度为窑尾低、窑头高。
回转窑的转速依据连续入窑矿量的不同，在0.36～0.44转/分之间选择。
窑头(出料端)压力应保持微正压(2～3mmH2O)。
本发明的海绵铁除氧剂的除氧原理为：
海绵铁除氧剂存在高活性的铁，在常温条件下，活性的铁与水中的溶解氧迅速发生氧化还原反应，其反应方程式为：
要使水中的溶解氧与海绵铁中的活性铁迅速发生氧化还原反应，并在工业上得到广泛应用，要求海绵铁除氧剂具有：
(1)、金属铁含量要高；
(2)、比表面积大。但海绵铁微孔的孔径要适度，否则，易造成孔内的Fe(OH)3沉淀物聚集量大，使其对海绵铁表面的Fe(OH)3沉淀物的聚合力比较大，反洗时不易被冲走，使海绵铁表面不能再与水中的溶解氧接触，除氧效果下降；
(3)、要保证有一定的强度，使用过程中，不易磨碎，以免使其进入除氧水中。
只要满足上述条件，就可保证除氧效果。本发明方法生产的海绵铁除氧剂完全达到上述要求。
本发明生产海绵铁除氧剂的原料是用块状的赤铁矿和褐煤按一定比例，加入回转窑内，控制在特定的温度和还原气氛下进行还原。其反应过程如下：
还原后的海绵铁除氧剂半成品，再经筛分、风选和磁选系统处理，得到海绵铁除氧剂成品。
所述海绵铁除氧剂由于用块矿生产，微孔孔径比上述土法生产的海绵铁孔径小几倍，并具有密度为2.3～2.6g/cm3的独特性，使所述除氧剂反洗频率大大降低，表面再生效果好，使用寿命延长。所述除氧剂不仅对软水，而且对工业水中的溶解氧的去除效果同样理想。经处理后的水中溶解氧含量可低于0.02mg/L。所述除氧剂可广泛用于锅炉和循环水设施的防腐处理。
本发明使用的还原回转窑、振动筛、风选机、磁选机均为通用设备。
下面结合附图描述本发明块状海绵铁除氧剂的生产过程：
图1为所述块状海绵铁除氧剂的生产过程工艺流程图。
图2为实施例中所用的还原回转窑的尺寸示意图。
图3为所述海绵铁除氧剂用于20吨锅炉试验给水含氧量曲线图(8月10～30日)。
图中：1-烟囱，2-窑尾布料袋除尘器，3-余热锅炉，4-矿石仓，5-加入煤仓，6-石灰石仓，7-粗喷煤仓，8-细喷煤仓，9-后燃烧室，10-回转窑，11-窑头罩，12-冷却筒，13-冷却筒出料端，14-缓冲仓，15-振动筛，16、17、18、19-磁选机，20-窑壳风机，21-冷却水，22、23、24-风选机，25、26、27、28-非磁性物，29、30、31、32-海绵铁除氧剂。
首先，根据生产量的不同，将由矿石仓4、加入煤仓5、石灰石仓6输出的原料——块状铁矿石、加入煤和石灰石按一定比例和粒度从窑尾(加料端)连续加入回转窑10内。从粗喷煤仓7和细喷煤仓8输出的喷吹煤(粗粒煤和细粒煤)，从窑头(出料端)连续喷入回转窑10中，进行矿石的还原反应。入窑的碳铁比(C/Fe)为0.45～0.52。窑内的还原温度根据矿种及矿石粒度、加矿量的不同而不同。一般还原段的温度控制在：高点温度为1070℃，低点温度为840℃。窑内的温度调解及还原气氛的形成，通过10个布置在窑壳上的窑壳风机20送入的空气量来实现。并要求窑头(出料端)压力保持微正压(2～3mmH2O)。
还原后的海绵铁除氧剂半成品经冷却筒12冷却至100℃以下，再经振动筛15筛分、风选机22、23、24风选、磁选机16、17、18、19磁选，将海绵铁除氧剂与残碳、非磁性物25、26、27、28分离，得到成品——块状常温海绵铁除氧剂29、30、31、32。
筛分得到不同粒级的海绵铁除氧剂，根据被处理水中的溶解氧含量及要求处理后水中溶解氧含量的不同，进行不同粒级组合，使海绵铁除氧剂有足够表面积与水中的溶解氧接触，实现最佳的除氧效果。一般未处理水中的溶解氧含量为6mg/L左右，处理后水中的溶解氧含量可达到0.02mg/L以下。
本发明的常温海绵铁除氧剂为填料式除氧剂，除氧过程中可起到过滤作用。反应生成的氢氧化铁絮状物，被块状海绵铁除氧剂截留，并在其表面蓄积。由于本发明的块状常温海绵铁除氧剂物理性能的独特性，被截留下的氢氧化铁絮状物在海绵铁表面吸附性很小，孔内生成的少量氢氧化铁絮状物对表面的氢氧化铁絮状物的聚合力不大，使表面的氢氧化铁絮状物很易被反冲洗水冲掉后排除，因而海绵铁除氧剂迅速恢复初始活性，从而使本发明的块状常温海绵铁除氧剂具有良好的除氧效果。所述除氧剂处理软水(或工业水)除氧效果极佳，可广泛用于锅炉和循环水设施的防腐处理。
按本发明方法生产的海绵铁除氧剂具有如下特点：
1、微孔的孔径为3μm以下，该除氧剂与水中氧反应生产的Fe(OH)3沉淀物很易在反洗时被冲走，海绵铁除氧剂表面再生效果好，反洗频率低，使用寿命长。
2、由于是由块矿直接还原而来，该除氧剂密度大(2.3～2.6g/cm3)，硬度高，除氧过程中不易磨损。
3、该除氧剂在除氧过程中，只产生Fe(OH)3沉淀物，反洗时，Fe(OH)3沉淀物被冲出，无其他有害物质排出。
4、可连续大规模生产，质量稳定。
实施例：
原料采用南非锡兴赤铁矿(全铁66.3％)和陕西神府煤(固定碳50.4％)。按加矿量27.5t/h，粒度为5～18mm。加入煤9.5t/h，粒度≤50mm。石灰石0.75t/h，粒度≤4mm。粗喷煤5.2t/h，粒度为6～12.5mm。细喷煤2.6t/h，粒度为0.5～12.5mm。还原段温度控制在840～1070℃，预热段温度控制在670～840℃，回转窑的转速为0.42转/分，窑头(出料端)压力保持微正压(3mmH2O)。
所用回转窑直径为Φ5m，长80m，预热段长30m，还原段长50m。
海绵铁除氧剂半成品经振动筛筛分、风选机风选、磁选机磁选，将海绵铁除氧剂与残碳、非磁性物分离，得到成品——块状常温海绵铁除氧剂。该除氧剂装填在20t/h水处理量的除氧器中，直径1.2m，装填高度1.1m，粒级为1～12.5mm的不同量组合。未除氧水中溶解氧含量在5.8mg/L左右。除氧器内水流速为17m/h，24h反洗一次，反洗水强度为19L/m2·S，21天其除氧效果始终保持在0.04mg/L以下，基本在0.015mg/L左右(参见图3)。

Claims (2)

1、一种用还原回转窑生产常温海绵铁除氧剂的方法，其特征在于所述方法是用块状的赤铁矿和褐煤及少量石灰石按一定比例，加入回转窑内，控制在特定的温度和还原气氛下进行还原；所述生产海绵铁除氧剂的原料为赤铁矿、褐煤和少量石灰石，所述赤铁矿的全铁含量为≥66％，其粒度为5～20mm，所述赤铁矿的连续加入速度为18～30.5t/h；所述煤的固定碳含量为45～55％，其灰分小于20％，灰分软化温度高于1200℃；入窑的赤铁矿与煤的比例为碳铁比为0.45～0.52；石灰石粒度为2～4mm，其加入量为所述赤铁矿全铁含量的4～6％，随赤铁矿、加入煤一起连续在窑尾加入；
加入回转窑的褐煤分成加入煤、粗喷煤和细喷煤三部分：
(1)、第一部分为加入煤，占入窑总煤量的52～65％，其粒度≤50mm，由窑尾与赤铁矿、石灰石同时连续加入窑内，
(2)、第二部分为粗喷煤，占入窑总煤量的23.3～32％，其粒度为6～12.5mm，由窑头连续喷入窑内，
(3)、第三部分为细喷煤，占入窑总煤量的11.7～16.2％，其中：粒度≤6mm占65％，6～12.5mm占35％，由窑头连续喷入窑内；
所述还原回转窑的还原温度控制为：预热段温度670～840℃，还原段温度840～1070℃，其温度为窑尾低、窑头高；所述回转窑的转速依据连续入窑矿量的不同，为0.36～0.44转/分。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述窑头压力保持微正压2～3mmH2O。
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