CN111254277A - 球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法 - Google Patents

球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢铁冶炼领域，具体涉及一种球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，包括以下步骤：(1)制备废脱硫灰混合物料：将球团干法废脱硫灰按一定比例与污泥混合搅拌，形成颗粒状的废脱硫灰混合物料；(2)制备混匀矿：将废脱硫灰混合物料与烧结用粉矿混合形成混匀矿，混匀矿中的废脱硫灰混合物料的质量百分比不超过0.8％；(3)制备烧结矿：混匀矿按一定比例与熔剂和固体燃料以及烧结返矿混合，经加水形成烧结混合料；烧结混合料送至烧结台车上进入烧结工序，经点火抽风烧结过程，形成烧结矿。该方法将球团干法废脱硫灰和污泥进行了巧妙的结合，使两种废物在钢铁厂内实现了直接回收利用，变废为宝，既环保又经济。

Description

球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼领域，具体涉及一种球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法。
背景技术
钢铁企业作为大气中SO2的主要来源之一，为解决日益严重的SO2污染问题，钢铁企业对烟气脱硫越来越重视。目前钢铁厂中发电、烧结以及球团工序分别采用了不同的烟气脱硫装置。其中，球团工序采用的是生石灰干法脱硫技术。干法脱硫因具有过程简单、能耗低、侵蚀少、无污水或污酸处理等优点而被广泛应用，但其脱硫后的产物废脱硫灰的回收利用技术目前研究应用的不多，且还没有形成一种适用于钢铁厂内部消纳处理的技术。产物废脱硫灰的利用目前是一个世界性的难题。目前的产物废脱硫灰主要用于回填，造成了环境的污染，同时增加了企业的成本。
另外，钢铁厂在污水处理中，产生了大量的污泥，因为污泥的水分很高，进行干化的能耗很高，从而限制了回收使用，钢铁企业产生的大量污泥和脱硫后的产物废脱硫灰，会占用场地且污染环境，出厂委外处置时，也会出现运输过程中的环境污染及安全方面的隐患。
经过专利检索，发现国家知识产权局于2012年5月30日公开了公开号为CN101703872B的专利文献。一种烧结球团烟气脱硫副产物的回收利用方法，其特征在于按以下步骤进行：将烧结球团干法或半干法烟气脱硫副产物与硫铁矿混合均匀，混合比例为烧结球团干法或半干法脱硫副产物占混合物料总重量的5～10％，硫铁矿占混合物料总重量的90～95％，在反应温度为850～900℃条件下进行流化反应，混合物料的流速为20～30t/h，空气的流速为45000～50000m3/h；反应后生成的炉渣作为烧结球团的制备原料，生成的烟气进入制酸系统制备硫酸；所述的烧结球团干法或半干法烟气脱硫副产物的主要成分按重量百分比为CaSO3·1/2H2O60～90％，CaSO4·2H2O5～30％，Ca(OH)2、Al2O3和Fe2O3以及其他杂质占5～10％；所述的硫铁矿中硫元素重量百分比为21～31％，全铁重量含量34～56％。
还发现了国家知识产权局于2014年3月12日公开了公开号为CN103627893A的专利文献。本发明涉及一种利用钙法干法及半干法烟气脱硫灰进行烧结矿的方法。本发明将钙法干法及半干法烟气脱硫灰按照质量百分比0.5—11.8％的比例添加到烧结混合料中，然后按照常规方法加水、混合、造球、烧结，得到合格的成品烧结矿。本发明有利于提高烧结产品质量，降低固耗，降低生产成本。有利于钙法干法及半干法脱硫灰的利用，有利于降低固废排放，降低对环境的污染。
尽管上述两篇专利文献，都对脱硫后的产物废脱硫灰进行了回收利用，但没有考虑污泥处理的问题。
发明内容
为了克服上述之不足，本发明的目的在于提供一种球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，该方法将球团干法废脱硫灰和污泥进行了巧妙的结合，使两种废物在钢铁厂内实现了直接回收利用，变废为宝，既环保又经济。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，包括以下步骤：
(1)制备废脱硫灰混合物料：将球团干法废脱硫灰按一定比例与污泥混合搅拌，形成颗粒状的废脱硫灰混合物料，所述污泥为钢铁厂污水处理形成的水分含量为质量百分比30％以上的污泥；废脱硫灰混合物料是否需要进行干化处理是根据其水分含量确定，当废脱硫灰混合物料中的水分低于质量百分比30％时，直接送出进入制备混匀矿工序，当废脱硫灰混合物料中的水分不低于质量百分比30％时，应对废脱硫灰混合物料进行干化处理，直至废脱硫灰混合物料中的水分低于质量百分比30％，再送出进入制备混匀矿工序；
(2)制备混匀矿：将废脱硫灰混合物料与烧结用粉矿混合形成混匀矿，混匀矿中的废脱硫灰混合物料的质量百分比不超过0.8％；所述的烧结用粉矿中含铁质量百分比为35-72％，含S质量百分比为0.005-0.3％；混匀矿中的废脱硫灰混合物料的质量配比的确定过程是这样的：由烧结烟气脱硫脱硝装置入口处烟气SO2浓度不超过设计值600mg/m3和烧结过程脱硫率80-90％，反向推算出混匀矿的S含量应低于0.062％，再根据混匀矿中其他物料含S量变化、废脱硫灰混合物的S含量和发生量，计算出废脱硫灰混合物料配比按质量比不超过0.8％回收利用；
(3)制备烧结矿：混匀矿按一定比例与熔剂、固体燃料以及烧结返矿混合，经加水形成烧结混合料；烧结混合料送至烧结台车上进入烧结工序，经点火抽风烧结过程，形成烧结矿。
进一步地，所述的步骤(3)中，所述烧结工序中，烧结过程抽出的烟气经除尘后进入活性炭脱硫脱硝装置，活性炭脱硫脱硝装置的入口烟气中SO2浓度在600mg/m3以内，经脱硫净化后从活性炭脱硫脱硝装置排出的烟气中SO2浓度控制在20mg/m3，活性炭脱硫脱硝装置中，吸附于活性炭中的SO2经N2解析脱附，再经制酸工序形成硫酸。
进一步地，所述的步骤(1)中，所述球团干法废脱硫灰包括CaSO3、CaSO4、CaO、CaCO3和Ca(OH)2，各组分比例会随球团配矿结构不同、带入的S含量不同而发生波动。
进一步地，所述球团干法废脱硫灰包括以下成分按重量百分比的成分：30-40％CaSO3、10-25％CaSO4、25-30％CaO、10-15％CaCO3、4-8％Ca(OH)2以及＜5％的其他杂质。
进一步地，所述的步骤(1)中，所述的球团干法废脱硫灰与污泥混合比例为0.8～1.2:1.8～2.2。
进一步地，所述的步骤(1)中，所述球团干法废脱硫灰与污泥最佳的混合比例为1:2。
进一步地，所述的步骤(2)中，所述的废脱硫灰混合物料在混匀矿中的质量百分比为0.2％～0.8％。
进一步地，所述的步骤(3)中，所述的固体燃料为焦粉和/或煤粉，所述焦粉中含S的质量百分比为0.55％-0.70％，煤粉中含S的质量百分比为0.2-0.50％。
进一步地，所述的步骤(3)中，所述熔剂为石灰石、白云石或生石灰，所述石灰石和白云石中含S质量百分比都不高于0.01％，生石灰含S质量百分比不高于0.02％。
进一步地，所述的步骤(3)中，所述混匀矿的质量百分比为80.85％、溶剂的质量百分比为11.15％、烧结返矿的质量百分比为8.0％，所述的焦粉的配入量为34kg/吨烧结矿、煤粉的配入量为12kg/吨烧结矿；所述烧结工序中，燃烧温度不低于1300℃。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明实现了将球团干法废脱硫灰能在钢铁厂内直接回收利用，一方面解决了该废脱硫灰闲置堆放造成环境污染、占用场地的难题；另一方面也杜绝了废脱硫灰出厂委外处置过程中存在的社会环保和安全方面的隐患。
(2)在炼铁工艺中，石灰石、白云石或生石灰作为熔剂起着很重要作用，实现球团废脱硫灰在钢铁厂内回收利用，充分有效地将其中Ca等有用资源利用起来，创造新的经济增长点；同时S回收率高，将其中S制成硫酸，变废为宝，既环保又经济。
(3)为实现固废不出钢铁厂，钢铁厂内污泥因水分高限制了回收使用，通过与废脱硫灰混合，利用废脱硫灰吸水性强的特点，可降低其水分，既能节省干化能耗，又达到预混匀制粒的效果，故在回收处理废脱硫灰的同时也促进了钢铁厂内污泥的回收使用，进一步实现钢铁厂绿色环保目标。
(4)通过烧结烟气的活性炭净化工艺，烟气处理量及脱硫能力高，有效实现球团废脱硫灰返烧结回收利用。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，包括以下步骤：
(1)制备废脱硫灰混合物料：在钢铁厂内，利用球团干法脱硫工艺形成的球团干法废脱硫灰，卸至罐车内，运输至本钢铁厂内污泥干化中心，通过气压打到专门灰仓中，根据废脱硫灰干燥、吸水性强的特点，再结合废脱硫灰和污泥发生量情况，将球团干法废脱硫灰按一定比例经仓下CFW切出配入污泥中混合搅拌均匀，所述球团干法废脱硫灰与污泥混合比例为0.8:2.2。所述的污泥为钢铁厂污水处理形成的水分含量为质量百分比30％以上的污泥，球团干法废脱硫灰吸附在含有一定水分的污泥周围变成一个个颗粒，从而形成颗粒状的废脱硫灰混合物料。
废脱硫灰混合物料是否需要进行干化处理是根据其水分含量确定，当废脱硫灰混合物料中的水分低于质量百分比30％时，直接送出进入混匀矿制备工序，当废脱硫灰混合物料中的水分不低于质量百分比30％时，应对废脱硫灰混合物料进行干化处理，直至废脱硫灰混合物料中的水分低于质量百分比30％，再送出进入混匀矿制备工序。
具体来说，所述的球团干法废脱硫灰的物质组成包括CaSO3、CaSO4、CaO、CaCO3、Ca(OH)2等，但各组分比例会随球团配矿结构不同、带入的S含量不同而发生波动，主要成分按重量百分比为30-40％CaSO3、10-25％CaSO4、25-30％CaO、10-15％CaCO3、4-8％Ca(OH)2以及少量其他杂质(＜5％)，全S含量10-17％；粒度低于0.1mm的占到95％以上。
本发明步骤(1)，实现了将球团干法废脱硫灰能在钢铁厂内直接回收利用，一方面解决了该废脱硫灰闲置堆放造成环境污染、占用场地的难题；另一方面也杜绝了废脱硫灰出厂委外处置过程中存在的社会环保和安全方面的隐患。
(2)制备混匀矿：将所述的废脱硫灰混合物料与烧结用粉矿混合形成混匀矿，混匀矿中的废脱硫灰混合物料的质量百分比为0.8％；所述的烧结用粉矿中含铁质量百分比为35-72％，含S质量百分比为0.005-0.3％。
具体来说，烧结用粉矿包括进口粉矿、块矿筛下粉、球团筛下粉和厂内二次资源(炼铁除尘灰、氧化铁皮以及杂矿)，其中，进口粉矿的质量比例为81.3％、S含量0.009％，块矿筛下粉和球团筛下粉质量之和的质量比例为8.2％、S含量0.014％，厂内二次资源的质量比例为10.5％、S含量0.367％。所述的烧结用粉矿内所包含的Fe含量为59.35％、CaO含量为1.18％、SiO2含量为4.66％、MgO含量为0.30％。
(3)制备烧结矿：混匀矿按一定比例与熔剂、固体燃料以及烧结返矿混合，经加水形成烧结混合料，烧结混合料送至烧结台车上进入烧结工序，经点火抽风烧结过程，形成烧结矿；其中，所述熔剂为生石灰，生石灰含S质量百分比不高于0.02％，所述固体燃料为煤粉，煤粉含S量为0.2-0.50％；BTP位置26-27#风箱、BTP温度460℃、烧结矿FeO含量0.30％，所述混匀矿的质量百分比为80.85％、溶剂的质量百分比为11.15％、烧结返矿的质量百分比为8.0％，煤粉配入量为12kg/吨烧结矿。
所述烧结工序中，烧结过程抽出的烟气经除尘后进入活性炭脱硫脱硝装置，活性炭脱硫脱硝装置的入口烟气中SO2浓度在600mg/m3以内，经脱硫净化后从活性炭脱硫脱硝装置排出的烟气中SO2浓度控制在20mg/m3以内，均值在16.5mg/m3，经脱硫净化后的烟气中SO2浓度值低于国家排放标准上限值50mg/m3。性炭脱硫脱硝装置中，吸附于活性炭中的SO2经N2解析脱附，再经制酸工序形成硫酸。通过烧结烟气的活性炭净化工艺，烟气处理量及脱硫能力高，有效实现球团废脱硫灰返烧结回收利用。
实施例2
球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，包括以下步骤：
(1)制备废脱硫灰混合物料：将球团干法废脱硫灰按一定比例配入污泥中混合搅拌均匀，所述球团干法废脱硫灰与污泥混合比例为1.2:1.8。所述的污泥为钢铁厂污水处理形成的水分含量为质量百分比30％以上的污泥，球团干法废脱硫灰吸附在含有一定水分的污泥周围变成一个个颗粒，从而形成颗粒状的废脱硫灰混合物料。满足废脱硫灰混合物料中的水分低于质量百分比30％时，直接送出进入混匀矿制备工序。
(2)制备混匀矿：将所述的废脱硫灰混合物料与烧结用粉矿混合形成混匀矿，混匀矿中的废脱硫灰混合物料的质量百分比为0.5％；所述的烧结用粉矿中含铁质量百分比为35-72％，含S质量百分比为0.005-0.3％。
(3)制备烧结矿：混匀矿按一定比例与熔剂、固体燃料以及烧结返矿混合，经加水形成烧结混合料，烧结混合料送至烧结台车上进入烧结工序，经点火抽风烧结过程，形成烧结矿；其中，所述熔剂为白云石，所述白云石含S质量百分比不高于0.01％。实际配料中，熔剂配入量根据混匀矿质量、烧结矿碱度和MgO目标指标确定。
所述固体燃料为焦粉，其中，焦粉含S量为0.55％-0.70％；BTP位置26-27#风箱、BTP温度460℃、烧结矿FeO含量0.30％，所述混匀矿的质量百分比为80.85％、溶剂的质量百分比为11.15％、烧结返矿的质量百分比为8.0％，焦粉配入量为34kg/吨烧结矿。
所述烧结工序中，烧结过程抽出的烟气经除尘后进入活性炭脱硫脱硝装置，活性炭脱硫脱硝装置的入口烟气中SO2浓度在600mg/m3以内，经脱硫净化后从活性炭脱硫脱硝装置排出的烟气中SO2浓度控制在20mg/m3以内，均值在16.5mg/m3，经脱硫净化后的烟气中SO2浓度值低于国家排放标准上限值50mg/m3。性炭脱硫脱硝装置中，吸附于活性炭中的SO2经N2解析脱附，再经制酸工序形成硫酸。
实施例3
球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，包括以下步骤：
(1)制备废脱硫灰混合物料：将球团干法废脱硫灰按一定比例配入污泥中混合搅拌均匀，所述球团干法废脱硫灰与污泥混合比例为1:2。所述的污泥为钢铁厂污水处理形成的水分含量为质量百分比30％以上的污泥，球团干法废脱硫灰吸附在含有一定水分的污泥周围变成一个个颗粒，从而形成颗粒状的废脱硫灰混合物料。当废脱硫灰混合物料中的水分低于质量百分比30％时，直接送出进入混匀矿制备工序。
(2)制备混匀矿：将所述的废脱硫灰混合物料与烧结用粉矿混合形成混匀矿，混匀矿中的废脱硫灰混合物料的质量百分比为0.2％；所述的烧结用粉矿中含铁质量百分比为35-72％，含S质量百分比为0.005-0.3％。
(3)制备烧结矿：混匀矿按一定比例与熔剂、固体燃料以及烧结返矿混合，经加水形成烧结混合料，烧结混合料送至烧结台车上进入烧结工序，经点火抽风烧结过程，形成烧结矿；其中，所述熔剂为石灰石，所述石灰石含S质量百分比不高于0.01％。实际配料中，熔剂配入量根据混匀矿质量、烧结矿碱度和MgO目标指标确定。
所述固体燃料为焦粉和煤粉，其中，焦粉含S量为0.55％-0.70％,煤粉含S量为0.2-0.50％；BTP位置26-27#风箱、BTP温度460℃、烧结矿FeO含量0.30％，所述混匀矿的质量百分比为80.85％、溶剂的质量百分比为11.15％、烧结返矿的质量百分比为8.0％，焦粉配入量为34kg/吨烧结矿、煤粉配入量为12kg/吨烧结矿。
所述烧结工序中，烧结过程抽出的烟气经除尘后进入活性炭脱硫脱硝装置，活性炭脱硫脱硝装置的入口烟气中SO2浓度在600mg/m3以内，经脱硫净化后从活性炭脱硫脱硝装置排出的烟气中SO2浓度控制在20mg/m3以内，均值在16.5mg/m3，经脱硫净化后的烟气中SO2浓度值低于国家排放标准上限值50mg/m3。性炭脱硫脱硝装置中，吸附于活性炭中的SO2经N2解析脱附，再经制酸工序形成硫酸。
工作原理：本专利的最大特点是球团干法废脱硫灰和污泥的结合，不仅解决了钢铁厂内污泥因水分高限制了回收使用的问题，通过与废脱硫灰混合，利用废脱硫灰吸水性强的特点，可降低其水分，既能节省干化能耗，而且在回收处理废脱硫灰的同时也促进了钢铁厂内污泥的回收使用，具有双重的回收利用效果，进一步实现了钢铁厂绿色环保的目标。
另外，将废脱硫灰混合物料与烧结用粉矿混合形成混匀矿，混匀矿中的废脱硫灰混合物料的质量百分比不超过0.8％；数据0.8％的确定过程是这样的：由烧结烟气脱硫脱硝装置入口处烟气SO2浓度不超过设计值600mg/m3和烧结过程脱硫率80-90％，反向推算出混匀矿的S含量应低于0.062％，再根据混匀矿中其他物料含S量变化、废脱硫灰混合物的S含量和发生量，计算出废脱硫灰混合物料配比按质量比不超过0.8％回收利用。
上述的三个实施例中，在炼铁工艺中，将石灰石、白云石或生石灰作为熔剂起着很重要作用，实现球团废脱硫灰在钢铁厂内回收利用，充分有效地将其中Ca等有用资源利用起来，创造新的经济增长点；同时S回收率高，将其中S制成硫酸，变废为宝，既环保又经济。
此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备废脱硫灰混合物料：将球团干法废脱硫灰按一定比例与污泥混合搅拌，形成颗粒状的废脱硫灰混合物料，所述污泥为钢铁厂污水处理形成的水分含量为质量百分比30％以上的污泥；废脱硫灰混合物料是否需要进行干化处理是根据其水分含量确定，当废脱硫灰混合物料中的水分低于质量百分比30％时，直接送出进入制备混匀矿工序，当废脱硫灰混合物料中的水分不低于质量百分比30％时，应对废脱硫灰混合物料进行干化处理，直至废脱硫灰混合物料中的水分低于质量百分比30％，再送出进入制备混匀矿工序；
(2)制备混匀矿：将废脱硫灰混合物料与烧结用粉矿混合形成混匀矿，混匀矿中的废脱硫灰混合物料的质量百分比不超过0.8％；所述的烧结用粉矿中含铁质量百分比为35-72％，含S质量百分比为0.005-0.3％；
(3)制备烧结矿：混匀矿按一定比例与熔剂、固体燃料以及烧结返矿混合，经加水形成烧结混合料；烧结混合料送至烧结台车上进入烧结工序，经点火抽风烧结过程，形成烧结矿。
2.根据权利要求1所述的球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，烧结工序中，烧结过程抽出的烟气经除尘后进入活性炭脱硫脱硝装置，活性炭脱硫脱硝装置的入口烟气中SO2浓度在600mg/m3以内，经脱硫净化后从活性炭脱硫脱硝装置排出的烟气中SO2浓度控制在20mg/m3，活性炭脱硫脱硝装置中，吸附于活性炭中的SO2经N2解析脱附，再经制酸工序形成硫酸。
3.根据权利要求1或2所述的球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，球团干法废脱硫灰包括CaSO3、CaSO4、CaO、CaCO3和Ca(OH)2。
4.根据权利要求3所述的球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，其特征在于：所述球团干法废脱硫灰包括以下成分按重量百分比的成分：30-40％CaSO3、10-25％CaSO4、25-30％CaO、10-15％CaCO3、4-8％Ca(OH)2以及＜5％的其他杂质。
5.根据权利要求1所述的球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，球团干法废脱硫灰与污泥混合比例为0.8～1.2:1.8～2.2。
6.根据权利要求5所述的球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，其特征在于：所述废脱硫灰与污泥混合比例为1:2。
7.根据权利要求1所述的球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，所述的废脱硫灰混合物料在混匀矿中的质量百分比为0.2％～0.8％。
8.根据权利要求1所述的球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，所述的固体燃料为焦粉和/或煤粉，所述焦粉中含S的质量百分比为0.55％-0.70％，煤粉中含S的质量百分比为0.2-0.50％。
9.根据权利要求8所述的球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，所述熔剂为石灰石、白云石或生石灰，所述石灰石和白云石中含S质量百分比都不高于0.01％，生石灰含S质量百分比不高于0.02％。
10.根据权利要求9所述的球团废脱硫灰返烧结配矿回收利用的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，所述混匀矿的质量百分比为80.85％、溶剂的质量百分比为11.15％、烧结返矿的质量百分比为8.0％，所述的焦粉的配入量为34kg/吨烧结矿、煤粉的配入量为12kg/吨烧结矿；所述烧结工序中，燃烧温度不低于1300℃。
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