CN111074067A - 一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法，包括以下步骤：A、物料前处理：将城市污泥样品进行机械脱水后加热烘干，将生石灰和钢渣预先粉碎成粒度0.8‑1.2mm的粉粒；B、物料混合后风干：将城市污泥、炭粉、钢渣粉和石灰混合搅拌均匀得到混合料；C、造球：将所述混合料通过圆盘造球机进行造球，造球颗粒直径为1‑3mm，之后进行风干即得炭化污泥颗粒，其至水分含量为：10%～30%。本发明充分利用钢渣中有用元素和污泥中的可燃物和廉价燃料，替代部分熔剂CaO和燃料，降低了烧结原料成本，同时能提高烧结矿的透气性和烧结时的垂直烧结速度、成品率和利用系数，改善了烧结矿的烧结性能。

Description

一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法。

背景技术

铁矿粉烧结常使用焦炭粉和无烟煤粉作为固体燃料，无烟煤与焦炭粉相比，其反应性能和可燃性差；使用无烟煤代替焦炭粉必须把煤磨细以提高其可燃性能，但是过细的燃料粒度（≤0.5mm）会降低料层的透气性，导致垂直烧结速度下降而影响烧结矿的产量和品质；使用廉价的兰炭面作烧结燃料存在同样的问题。

城市污泥是城市市政污水处理过程中的产物，越来越多的大量城市污泥需要及时处理，减少污泥堆放量，避免环境污染。目前污泥处理处置的主要目标是实现污泥的减量化、稳定化和无害化，在安全、环保和经济的前提下把污泥作为资源综合利用，达到节能减排和发展循环经济的目的。城市污泥具有含水率高，有害污染物含量高，伴有恶臭味等特点。目前机械脱水污泥含水率约80％，高含水污泥在运送和填埋过程中较为困难，城市污泥已经成为影响环境的一大公害，由其引起的污染问题日益突出。脱水后的干基污泥主要含有细粒氧化硅、氧化钙、氧化铝成分，其中含有20%多的碳份，主要是一些纤维状、絮状的可燃烧有机质和纤维素。根据热分析检测，干基污泥可燃烧产生约5600kJ/kg热量，相当于0.25kg无烟煤。

钢渣是钢铁生产过程及其资源综合利用中需要处理的大宗固体废弃物，其综合利用是钢铁企业实现可持续发展和绿色制造的必由之路。钢渣在冶金钢厂内循环利用是国外普遍采用的方法。其中，最主要的用途是作为烧结矿的熔剂添加在烧结矿中，钢渣的主要元素氧化钙、氧化镁、氧化锰、氧化铁等是钢铁冶炼生产的有益成分，它们随着钢渣的利用而得于回收。同时据资料报导，钢渣作为烧结矿的添加剂能提高烧结矿质量，表现在提高烧结速度、提高转鼓指数，增加成品率。

生石灰是铁矿粉烧结的主要溶剂，生石灰经水消化成消石灰Ca(OH)₂后更有利于铁矿粉烧结，提高烧结料层透气性，同时更有利于生成熔点低、流动性好的烧结液相，从而提高烧结速度。将生石灰加入污泥后，一方面与污泥中的水反应生成消石灰，同时放出反应放热促使水分蒸发，降低污泥含水率；另一方面，消石灰还能有效杀死污泥中细菌，缓解污泥伴有的恶臭味，降低对环境的二次污染。

针对钢渣和城市污泥面临的严峻的环保问题以及对铁矿粉烧结进一步节能降耗的要求，本发明对城市污泥和钢渣进行了有效的资源化利用，并且使廉价的兰炭面或者无烟煤粉在烧结生产中得到了有效利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法，主要解决低硅烧结矿质量下降的问题，保证烧结矿的质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法，包括以下步骤：

A、物料前处理：将城市污泥样品进行机械脱水后加热烘干，城市污泥加热烘干后得到干基污泥量和污泥实际含水量；

将生石灰和钢渣预先粉碎成粒度0.8-1.2mm的粉粒；

B、物料混合后风干：将城市污泥、炭粉、钢渣粉和石灰混合搅拌均匀后风干得到混合料；

C、造球：将所述混合料通过圆盘造球机进行造球，造球颗粒直径为1-3mm，之后进行风干即得炭化污泥颗粒，其水分含量为：10%～30%。

优选地，城市污泥、炭粉、钢渣粉和石灰的配比为=1：1：1：1，城市污泥的重量以加热烘干后得到的干基污泥量为基准。

优选地，炭粉为兰炭面和/或无烟煤粉。

优选地，炭化污泥颗粒含有以下化学成分：CaO：20%～40%，固定碳：15%～25%，SiO：5%～10%，MgO：1%～5%，TFe：5%～10%，水份：10%～30%，其余为各种微量物质，更为优选地，炭化污泥颗粒水分含量为10%～18%。

本发明的应用在于，将本发明得到的炭化污泥颗粒应用于铁矿粉烧结中作为部分燃料及烧结熔剂使用。

本发明的炭化污泥颗粒应用到铁矿粉烧结中的方法为：将炭化污泥颗粒按3%～10%的比例添加到铁矿粉烧结物料中进行烧结，炭化污泥颗粒添加到烧结物料的方法、时间与铁矿粉烧结过程中燃料添加的方法与时间一致。

本发明的原理为：本发明制备的炭化污泥颗粒使用城市污泥、钢渣、兰炭面和无烟煤粉为物料，这几种物料中，城市污泥和钢渣是废物利用，廉价的兰炭面和无烟煤粉对铁矿烧结而言属于不好使用的廉价燃料。上述四种物料按一定比例混合搅拌之后，生石灰通过吸收城市污泥的水分产生消解作用成为氢氧化钙胶体，并有极好的杀菌消毒作用，同时放出热量蒸发水分；钢渣和煤粉也吸收城市污泥的水分而润湿，污泥因水分大量减少而松散，而污泥中存在的纤维状、絮状物质和氢氧化钙胶体相互作用，把四种物料胶接在一起，使混合搅拌后的物料达到松散而又胶结利于成球的状态，便于混合搅拌后的物料通过圆盘造球机进行造球，从而得到1～3mm的球形颗粒物，该球形颗粒称之为球形炭化颗粒。所得到的球形炭化颗粒按3%～10%的比例添加到铁矿粉烧结物料中，既可作为烧结燃料使用，又可作为烧结熔剂使用。使用这种炭化污泥颗粒可相应减少烧结碎焦粒的添加量，减少耗能生料石灰石、白云石的添加量，达到节能降耗，提高烧结矿产量和质量的目的。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：

1、本发明充分利用钢渣中有用元素和污泥中的可燃物和廉价燃料，替代部分熔剂CaO和燃料，降低了烧结原料成本，同时能提高烧结矿的透气性和烧结时的垂直烧结速度、成品率和利用系数，改善了烧结矿的烧结性能。

2、生产中每添加1%炭化颗粒可相应减少烧结燃料碎焦粉的添加量0.5%，减少生料石灰石和白云石的添加量各0.5%，从而达到节能降耗的目的。

3、本发明实现了钢渣、城市污泥和廉价燃料的有效利用，大大降低了废物处理成本，实现了钢渣和污泥的无害化处理和资源化利用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法，包括以下步骤：

A、物料前处理：将城市污泥样品进行机械脱水后加热烘干后得到干基污泥量和污泥实际含水量，将生石灰和钢渣预先粉碎成粒度0.8-1.2mm的粉粒；

B、物料混合后风干：将城市污泥、炭粉、钢渣粉和石灰混合搅拌均匀风干后得到混合料，城市污泥、炭粉、钢渣粉和石灰的配比为=1：1：1：1，城市污泥的重量以加热烘干后得到的干基污泥量为基准，炭粉为兰炭面和/或无烟煤粉。

C、造球：将所述混合料通过圆盘造球机进行造球，造球颗粒直径为1-3mm，之后进行风干即得炭化污泥颗粒，炭化污泥颗粒含有以下化学成分：CaO：20%～40%，固定碳：15%～25%， SiO：5%～10%，MgO：1%～5%，TFe：5%～10%，水份：10%～30%，其余为各种微量物质，其水分含量为：10%～18%。

本发明的炭化污泥颗粒添加剂应用到铁矿粉烧结中的方法为：将炭化污泥颗粒按3%～10%的比例添加到铁矿粉烧结物料中替代部分燃料及烧结熔剂进行烧结，炭化污泥颗粒添加到烧结物料的方法、时间与铁矿粉烧结过程中燃料添加的方法与时间一致。

下面通过具体的实施例对本发明作进一步说明。

下面实施例1-6中的常规烧结方法指根据炼铁的要求，将细粒的含铁原料、熔剂、燃料，进行配料、混匀、制粒、负压点火、抽风烧结，然后再降温固结，经破碎、筛分、冷却、整粒后，成品矿经皮带输送到炼铁厂，炼铁厂槽下筛分后的返矿，重新参加配矿，混匀，烧结。

使用添加剂炭化污泥颗粒时，混合料组成、烧结工艺条件均与常规烧结条件相同，添加剂炭化污泥颗粒的加入方法和正常加碎焦粉燃料的方法相同。

实施例1

将制备好的含有以下化学成分CaO：20%，固定碳：25%， SiO：10%，MgO：5%，TFe：5%，水份：18%，其余为各种微量物质的炭化污泥颗粒（昆明城市污泥、无烟煤粉、昆钢转炉钢渣和烧结用石灰粉=1：1：1：1）按3%的比例加入烧结物料中混合均匀进行常规烧结，与常规烧结相比，减少烧结燃料碎焦粉的添加量1.5%，减少生料石灰石和白云石的添加量各1.5%，烧结矿的各项性能均指标均好于正常生产的烧结矿。

实施例2

将制备好的含有以下化学成分CaO：30%，固定碳：20%， SiO：8%，MgO：1%，TFe：8%，水份：10%，其余为各种微量物质添加剂炭化污泥颗粒(添加剂配方与实施例1相同)按5%的比例加入烧结物料中混合均匀进行常规烧结，与常规烧结相比，减少烧结燃料碎焦粉的添加量2.5%，减少生料石灰石和白云石的添加量各2.5%，烧结矿的各项性能均指标均好于正常生产的烧结矿。

实施例3

将制备好的含有以下化学成分CaO：40%，固定碳：15%， SiO：5%，MgO：3%，TFe：10%，水份：20%，其余为各种微量物质添加剂炭化污泥颗粒(添加剂配方与实施例1相同)按10%的比例加入烧结物料中混合均匀进行常规烧结，与常规烧结相比，减少烧结燃料碎焦粉的添加量5%，减少生料石灰石和白云石的添加量各5%，烧结矿的各项性能均指标均好于正常生产的烧结矿。

实施例4

将制备好的含有以下化学成分CaO：25%，固定碳：24%， SiO：7%，MgO：4%，TFe：7%，水份：14%，其余为各种微量物质的添加剂炭化污泥颗粒（昆明城市污泥、无烟煤粉、昆钢转炉钢渣和烧结用石灰粉=1.5：1.5：1：1）按3%的比例加入烧结物料中混合均匀进行常规烧结，与常规烧结相比，减少烧结燃料碎焦粉的添加量1.5%，减少生料石灰石和白云石的添加量各1.5%，烧结矿的各项性能均指标均好于正常生产的烧结矿。

实施例5

将制备好的含有以下化学成分CaO：33%，固定碳：16%， SiO：6%，MgO：2%，TFe：9%，水份：22%，其余为各种微量物质，其水分含量为：15%的添加剂炭化污泥颗粒(昆明城市污泥、兰炭面、昆钢转炉钢渣和烧结用石灰粉=1：1：1：1）按5%的比例加入烧结物料中混合均匀进行常规烧结，与常规烧结相比，减少烧结燃料碎焦粉的添加量2.5%，减少生料石灰石和白云石的添加量各2.5%，烧结矿的各项性能均指标均好于正常生产的烧结矿。

实施例6

将制备好的含有以下化学成分CaO：35%，固定碳：18%， SiO：6%，MgO：1%，TFe：9%，水份：13%，其余为各种微量物质的添加剂炭化污泥颗粒(昆明城市污泥、兰炭面和无烟煤粉混合物、昆钢转炉钢渣和烧结用石灰粉=1：1：1：1）按3%的比例加入烧结物料中混合均匀进行常规烧结，与常规烧结相比，减少烧结燃料碎焦粉的添加量1.5%，减少生料石灰石和白云石的添加量各1.5%，烧结矿的各项性能均指标均好于正常生产的烧结矿。

实施例1~6所制备烧结矿对应式样1~6，主要性能指标见表1。

表1 烧结矿各项性能指标

从表1可知，实施例1~6制备的烧结矿的各项性能指标均优于常规烧结方法。

Claims (7)

1.一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、物料前处理：将城市污泥样品进行机械脱水后加热烘干，将生石灰和钢渣预先粉碎成粒度0.8-1.2mm的粉粒；

B、物料混合后风干：将城市污泥、炭粉、钢渣粉和石灰混合搅拌均匀风干后得到混合料；

C、造球：将所述混合料通过圆盘造球机进行造球，造球颗粒直径为1-3mm，之后进行风干即得炭化污泥颗粒，其水分含量为：10%～30%。

2.根据权利要求1所述的一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法，其特征在于，城市污泥、炭粉、钢渣粉和石灰的配比为=1：1：1：1，城市污泥的重量以加热烘干后得到的干基污泥量为基准。

3.根据权利要求1所述的一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法，其特征在于，所述炭粉为兰炭面和/或无烟煤粉。

4.根据权利要求1所述的一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法，其特征在于，所述炭化污泥颗粒含有以下化学成分：CaO：20%～40%，固定碳：15%～25%， SiO：5%～10%，MgO：1%～5%，TFe：5%～10%，水份：10%～30%，其余为各种微量物质。

5.根据权利要求1所述的一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法，其特征在于，所述炭化污泥颗粒水分含量为10%～18%。

6.权利要求1-5所述的方法制备的炭化污泥颗粒的应用方法，其特征在于，将所述炭化污泥颗粒按3%～10%的比例添加到铁矿粉烧结物料中作为部分燃料及烧结熔剂进行烧结。

7.根据权利要求6所述的炭化污泥颗粒的应用方法，其特征在于，所述炭化污泥颗粒添加到烧结物料的方法、时间与燃料添加的方法与时间一致。