发明内容
针对现有技术中煤矸石活性效果较差、能耗高、处理效率低的技术问题,本发明的目的在于提供一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,旨在通过分层布料技术,提高煤矸石的脱炭效率和活性,使得本发明工艺更具竞争力。
为实现上述技术目的,本发明提供以下技术方案:
一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,包括以下步骤:
S1、破碎:将煤矸石破碎至预定细度;
S2、混匀:将步骤S1所得破碎后的煤矸石和水按照设定比例充分混匀,得到混合料;
S3、制粒:将步骤S2所得混合料在圆筒制粒机中制成预定粒度的小球;
S4、首次布料:将粗颗粒煤矸石作为铺底料进行布料,然后将步骤S3所得制粒小球在烧结机中布料;
S5、首次点火、烧结:步骤S4完成后,在带式抽风烧结机中完成点火、烧结;
S6、二次布料:步骤S5完成后,将步骤S3所得制粒小球在烧结机中继续布料;
S7、二次点火、烧结和冷却:步骤S6完成后,在带式抽风烧结机中完成点火、烧结和冷却;
S8、将步骤S7所得烧结料破碎并细磨,得到设定粒度和比表面积的活性混合材。
上述的方法,优选的,所述煤矸石为页岩型煤矸石,煤矸石的固定碳含量为2%~5%。
上述的方法,优选的,步骤S1中,利用颚式破碎机将煤矸石破碎至-6.3mm,破碎粒度-6.3mm占70%~90%,-0.25mm占10%~30%。
上述的方法,优选的,步骤S2中,利用强力混合机进行混匀,混合机转速为800~1000rpm,混合时间为5~10min,混合水分为5%~6%,所得制粒小球的含水量控制7%~7.5%。
进一步优选的,混合机转速为880rpm,混合时间为7min,混合水分为6%。
上述的方法,优选的,步骤S3中,利用圆筒造球机进行制粒,圆筒制粒机的转速为20~40rpm,制粒时间为3~8min,制粒过程喷洒水分为1%~2%,填充率12%~15%,混合中粒径+0.5mm占90%以上,粒径+1mm的颗粒占75%以上,透气性较好。
进一步优选的,造球机转速为30rpm,制粒时间为6min,喷洒水分1.5%~2%,填充率为13%。
上述方法,优选的,步骤S4中,在烧结首先布料过程,控制铺底料厚度为20~25mm,作为铺底料的煤矸石粒度为10~20mm,制粒小球的布料厚度为料层总厚度的30~40%。
上述方法,优选的,步骤S5中,首次点火时间为1~1.5min,首次点火温度为1050~1100℃,首次点火负压为4~6kPa,保温温度800~900℃,保温时间1~2min,烧结负压为10~16kPa。
上述方法,优选的,步骤S6中,在二次布料过程,制粒小球布料厚度为料层总厚度的60~70%,经过两次布料后,烧结料层的总厚度为1000~2000mm。
上述方法,优选的,步骤S6中,经过两次布料后,烧结料层总厚度可达到1200~2000mm。
上述方法,优选的,步骤S7中,二次点火时间为2.5~3.5min,点火温度为1050~1100℃,保温温度800~900℃,保温时间1~2min,烧结负压为10~16kPa。
上述方法,优选的,步骤S7中,保温结束后,将富氧空气引入烧结机料面烟罩中,所述富氧空气通入烧结机的时间占烧结时间长度的50%~60%;所述富氧空气氧含量40~60%。
上述方法,优选的,步骤S7中,烧结冷却时间为5~7min,冷却负压为7~9kPa。
进一步优选的,烧结冷却时间为6min,冷却负压为8kPa。
上述方法,优选的,步骤S8中,烧结料经过颚式破碎机破碎至-1mm占80%以上,在球磨机中干磨至粒度比表面积为300~400m2/kg。
与现有技术相比,本发明具有以下有益技术效果:
1、本发明一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,针对常规煤矸石厚料层烧结过程,由于下层过湿严重,导致烧结速率慢,利用系数不高的难题,采用双层布料,双层烧结的方法,抑制料层下部水分的冷凝,缩小过失带,改善透气性,加快烧结速度,提高利用系数。
2、本发明一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,针对常规烧结时,烧结矿层沿机尾移动方向逐渐增厚,料层透气性逐渐增强,风量分布不均,风的利用率低,导致烧结利用系数不高的难题;本发明提出双层烧结新方法,同一断面上有两个燃烧层同时向下移动,生产能力倍增,确保在风机容量不变的情况下增加产量,提高利用系数。
3、本发明一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,本发明通过双层布料和双层烧结的方法,可提高烧结料层至1000~2000mm,充分利用料层的蓄热作用,无需外配燃料,实现煤矸石自热式脱炭,既节约了能源,降低成本,又减轻的碳燃烧产生的废气污染问题,复合低碳环保的要求。
4、本发明一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,通过烧结过程通入富氧空气,解决了厚料层烧结过程中,煤矸石下部料层氧气不足,导致碳无法充分燃烧,烧结料中残炭含量仍然偏高,活性降低的难题,改善了碳反应热力学和动力学条件,降低残炭率,提高烧结混合材的活性。
具体实施方式
以下通过具体实施例和附图对本发明技术方案进行详细的阐述。
以下实施例及对比例,采用某地区的煤矸石,其化学成份如下:
SiO252.44%,CaO 18.67%,MgO 0.32%,Al2O322.88%,固定碳2.92%,LOI11.89%。
对比例
(1)破碎:将煤矸石破碎至-8mm;
(2)配料、混匀:煤矸石配入质量比为6.0%的水,然后在强力混合机中强力混匀7min,强力混合机的转速为880rpm;
(3)制粒:在制粒过程,喷洒质量比为2.0%的水分,且圆筒制粒机的转速为35rpm、制粒时间为6min和圆筒造球机的填充率为12%,制粒所得小球,所得生料含水量7.4%;
(4)烧结:控制料层高度1500mm,点火时间为1.5min,点火温度1050℃,保温温度为900℃,保温时间4min,烧结负压为14kPa;冷却时间为6min,冷却负压为7.5kPa。
烧结利用系数为1.06t/m2·h煤矸石烧结料经过颚式破碎机破碎至-1mm后,然后在球磨机中干磨至粒度比表面积350m2/kg左右,即可得到煤矸石活性混合材,烧损量为2.38%,残炭含量为0.99%。
按照GB/T17671-1999和GB/T12957-2005检验,活性指数为69%。
实施例1
本发明一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,包括以下步骤:
(1)破碎:将煤矸石破碎至-6.3mm占83%,-0.25mm 22%;
(2)配料、混匀:煤矸石配入质量比为6.0%的水,然后在强力混合机中强力混匀7min,混合机的转速为880rpm;
(3)制粒:在制粒过程,喷洒质量比为2.0%的水分,且圆筒制粒机的转速为30rpm、制粒时间为6min和圆筒造球机的填充率为13%,制粒所得小球,所得生料含水量7.3%,生料的粒度大于0.5mm为90%以上,粒径大于1mm的颗粒为76%以上;
(4)首次布料:将粗颗粒煤矸石作为铺底料进行布料,铺底料厚度为25mm,作为铺底料的煤矸石粒度为10-20mm;然后将制粒小球在烧结机中布料,布料厚度为600mm,占总料层厚度的40%;
(5)首次点火、烧结:控制点火时间为1.5min,点火温度1050℃,点火负压5kPa;保温温度为900℃,保温时间1min,烧结负压为14kPa;冷却时间为6min,冷却负压为7.5kPa;
(6)二次布料:将制粒小球在烧结机中再次布料,布料厚度为900mm,占总料层厚度的60%;
(7)再次点火、烧结和保温:二次点火时间为3min,二次点火温度为1050℃;保温温度800℃,保温时间1.5min;烧结负压为14kPa;烧结冷却时间为6min,冷却负压为8kPa;
烧结系数为1.29t/m2·h,煤矸石烧结料经过颚式破碎机破碎至-1mm后,然后在球磨机中干磨至粒度比表面积350m2/kg左右,即可得到煤矸石活性混合材,烧损量为2.11%,残炭含量为0.92%。按照GB/T17671-1999和GB/T12957-2005检验,活性指数为76%。
通过对比例和实例1发现,采用双层烧结后,烧结利用系数提高,产量提高,同时混合材中的烧损和残炭量降低,活性改善。
实施例2
本发明一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,包括以下步骤:
(1)破碎:将煤矸石破碎至-6.3mm占83%,-0.25mm 22%;
(2)配料、混匀:煤矸石配入质量比为6.0%的水,然后在强力混合机中强力混匀7min,混合机的转速为880rpm;
(3)制粒:在制粒过程,喷洒质量比为2.0%的水分,且圆筒制粒机的转速为30rpm、制粒时间为6min和圆筒造球机的填充率为13%,制粒所得小球,所得生料含水量7.3%,生料的粒度大于0.5mm为90%以上,粒径大于1mm的颗粒为76%以上;
(4)首次布料:将粗颗粒煤矸石作为铺底料进行布料,铺底料厚度为25mm,作为铺底料的煤矸石粒度为10-20mm;然后将步骤S3制得制粒小球在烧结机中布料,布料厚度为600mm,占总料层厚度的40%;
(5)首次点火、烧结:控制点火时间为1.5min,点火温度1050℃,点火负压5kPa;保温温度为900℃,保温时间1min,烧结负压为14kPa;冷却时间为6min,冷却负压为7.5kPa;
(6)二次布料:将制粒小球在烧结机中再次布料,布料厚度为900mm,占总料层厚度的60%;
(7)再次点火、烧结和保温:二次点火时间为3min,二次点火温度为1050℃;保温温度800℃,保温时间1.5min;烧结负压为14kPa;保温结束后,将富氧空气引入烧结机料面烟罩中,所述富氧空气通入烧结机的时间占烧结时间长度的50%;所述富氧空气氧含量40%;烧结冷却时间为6min,冷却负压为8kPa;
烧结系数为1.31t/m2·h,煤矸石烧结料经过颚式破碎机破碎至-1mm后,然后在球磨机中干磨至粒度比表面积350m2/kg左右,即可得到煤矸石活性混合材,烧损量为2.01%,残炭含量为0.88%。
按照GB/T17671-1999和GB/T12957-2005检验,活性指数为79%。
实施例3
本发明一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,包括以下步骤:
(1)破碎:将煤矸石破碎至-6.3mm占83%,-0.25mm 22%;
(2)配料、混匀:煤矸石配入质量比为6.0%的水,然后在强力混合机中强力混匀7min,混合机的转速为880rpm;
(3)制粒:在制粒过程,喷洒质量比为2.0%的水分,且圆筒制粒机的转速为30rpm、制粒时间为6min和圆筒造球机的填充率为13%,制粒所得小球,所得生料含水量7.3%,生料的粒度大于0.5mm为89%以上,粒径大于1mm的颗粒为76%以上;
(4)首次布料:将粗颗粒煤矸石作为铺底料进行布料,铺底料厚度为25mm,作为铺底料的煤矸石粒度为10-20mm;然后将制粒小球在烧结机中布料,布料厚度为600mm,占总料层厚度的40%;
(5)首次点火、烧结:控制点火时间为1.5min,点火温度1050℃,点火负压5kPa;保温温度为900℃,保温时间1min,烧结负压为14kPa;冷却时间为6min,冷却负压为7.5kPa;
(6)二次布料:将制粒小球在烧结机中再次布料,布料厚度为900mm,占总料层厚度的60%;
(7)再次点火、烧结和保温:二次点火时间为3min,二次点火温度为1050℃;保温温度800℃,保温时间1.5min;烧结负压为14kPa;保温结束后,将富氧空气引入烧结机料面烟罩中,所述富氧空气通入烧结机的时间占烧结时间长度的55%;所述富氧空气氧含量50%;烧结冷却时间为6min,冷却负压为8kPa;
烧结系数为1.36t/m2·h,煤矸石烧结料经过颚式破碎机破碎至-1mm后,然后在球磨机中干磨至粒度比表面积350m2/kg左右,即可得到煤矸石活性混合材,烧损量为2.01%,残炭含量为0.84%。
按照GB/T17671-1999和GB/T12957-2005检验,活性指数为81%。
实施例4
本发明一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,包括以下步骤:
(1)破碎:将煤矸石破碎至-6.3mm占83%,-0.25mm 22%;
(2)配料、混匀:煤矸石配入质量比为6.0%的水,然后在强力混合机中强力混匀7min,混合机的转速为880rpm;
(3)制粒:在制粒过程,喷洒质量比为2.0%的水分,且圆筒制粒机的转速为30rpm、制粒时间为6min和圆筒造球机的填充率为13%,制粒所得小球,所得生料含水量7.3%,生料的粒度大于0.5mm为89%以上,粒径大于1mm的颗粒为76%以上;
(4)首次布料:将粗颗粒煤矸石作为铺底料进行布料,铺底料厚度为25mm,作为铺底料的煤矸石粒度为10-20mm;然后将步骤S3制得制粒小球在烧结机中布料,布料厚度为600mm,占总料层厚度的40%;
(5)首次点火、烧结:控制点火时间为1.5min,点火温度1050℃,点火负压5kPa;保温温度为900℃,保温时间1min,烧结负压为14kPa;冷却时间为6min,冷却负压为7.5kPa;
(6)二次布料:将步骤3制得制粒小球在烧结机中再次布料,布料厚度为900mm,占总料层厚度的60%;
(7)再次点火、烧结和保温:二次点火时间为3min,二次点火温度为1050℃;保温温度800℃,保温时间1.5min;烧结负压为14kPa;保温结束后,将富氧空气引入烧结机料面烟罩中,所述富氧空气通入烧结机的时间占烧结时间长度的60%;所述富氧空气氧含量60%;烧结冷却时间为6min,冷却负压为8kPa;
烧结系数为1.39t/m2·h,煤矸石烧结料经过颚式破碎机破碎至-1mm后,然后在球磨机中干磨至粒度比表面积350m2/kg左右,即可得到煤矸石活性混合材,烧损量为1.88%,残炭含量为0.82%。
按照GB/T17671-1999和GB/T12957-2005检验,活性指数为83%。
通过实例1、实例2、实例3和实例4发现,采用富氧烧结且延长富氧空气通入时间和提高氧气浓度,烧结利用系数逐渐提高,产量显著改善,同时混合材中的烧损和残炭量均有所降低,混合材活性改善。
实施例6
本发明一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,包括以下步骤:
(1)破碎:将煤矸石破碎至-6.3mm占83%,-0.25mm 22%;
(2)配料、混匀:煤矸石配入质量比为6.0%的水,然后在强力混合机中强力混匀7min,混合机的转速为880rpm;
(3)制粒:在制粒过程,喷洒质量比为2.0%的水分,且圆筒制粒机的转速为30rpm、制粒时间为6min和圆筒造球机的填充率为13%,制粒所得小球,所得生料含水量7.3%,生料的粒度大于0.5mm为89%以上,粒径大于1mm的颗粒为76%以上;
(4)首次布料:将粗颗粒煤矸石作为铺底料进行布料,铺底料厚度为25mm,作为铺底料的煤矸石粒度为10-20mm;然后将步骤S3制得制粒小球在烧结机中布料,布料厚度为350mm,占总料层厚度的35%;
(5)首次点火、烧结:控制点火时间为1.5min,点火温度1050℃,点火负压5kPa;保温温度为900℃,保温时间1min,烧结负压为14kPa;冷却时间为6min,冷却负压为7.5kPa;
(6)二次布料:将步骤3制得制粒小球在烧结机中再次布料,布料厚度为650mm,占总料层厚度的65%;
(7)再次点火、烧结和保温:二次点火时间为3min,二次点火温度为1100℃;保温温度850℃,保温时间1.5min;烧结负压为14kPa;保温结束后,将富氧空气引入烧结机料面烟罩中,所述富氧空气通入烧结机的时间占烧结时间长度的60%;所述富氧空气氧含量60%;烧结冷却时间为6min,冷却负压为8kPa;
烧结系数为1.28t/m2·h,煤矸石烧结料经过颚式破碎机破碎至-1mm后,然后在球磨机中干磨至粒度比表面积350m2/kg左右,即可得到煤矸石活性混合材,烧损量为2.11%,残炭含量为0.89%。
按照GB/T17671-1999和GB/T12957-2005检验,活性指数为79%。
实施例7
本发明一种煤矸石双层富氧烧结脱炭的方法,包括以下步骤:
(1)破碎:将煤矸石破碎至-6.3mm占83%,-0.25mm 22%;
(2)配料、混匀:煤矸石配入质量比为6.0%的水,然后在强力混合机中强力混匀7min,混合机的转速为880rpm;
(3)制粒:在制粒过程,喷洒质量比为2.0%的水分,且圆筒制粒机的转速为30rpm、制粒时间为6min和圆筒造球机的填充率为13%,制粒所得小球,所得生料含水量7.3%,生料的粒度大于0.5mm为89%以上,粒径大于1mm的颗粒为76%以上;
(4)首次布料:将粗颗粒煤矸石作为铺底料进行布料,铺底料厚度为25mm,作为铺底料的煤矸石粒度为10-20mm;然后将制粒小球在烧结机中布料,布料厚度为800mm,占总料层厚度的40%;
(5)首次点火、烧结:控制点火时间为1min,点火温度1050℃,点火负压5kPa;保温温度为900℃,保温时间1min,烧结负压为16kPa;冷却时间为6min,冷却负压为7.5kPa;
(6)二次布料:将制粒小球在烧结机中再次布料,布料厚度为1200mm,占总料层厚度的60%;
(7)再次点火、烧结和保温:二次点火时间为3min,二次点火温度为1050℃;保温温度900℃,保温时间1.5min;烧结负压为16kPa;保温结束后,将富氧空气引入烧结机料面烟罩中,所述富氧空气通入烧结机的时间占烧结时间长度的60%;所述富氧空气氧含量60%;烧结冷却时间为6min,冷却负压为8kPa;
烧结系数为1.38t/m2·h,煤矸石烧结料经过颚式破碎机破碎至-1mm后,然后在球磨机中干磨至粒度比表面积350m2/kg左右,即可得到煤矸石活性混合材,烧损量为1.76%,残炭含量为0.79%。
按照GB/T17671-1999和GB/T12957-2005检验,活性指数为87%。