CN113930558B - 一种有效确定废弃活性炭粉替代烧结燃料比例的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有效确定废弃活性炭粉替代烧结燃料比例的方法。首先分别取样分析废弃活性炭粉、待替换烧结燃料的粒级分布和固定碳含量，然后根据固定碳含量计算出废弃活性炭粉替代烧结燃料的比例，接着根据粒级分布情况计算出替代后的综合燃料中不同粒级的烧结燃料占比，最后根据前两步计算结果将废弃活性炭粉与不同粒级的烧结燃料混合即可。本发明在利用废弃活性炭粉替代无烟煤、焦粉等烧结燃料的过程中，综合考虑了固定碳含量及粒径的影响，确定了最佳替换比例，满足了高炉对燃料的要求，实现了较高的烧成率。

Description

一种有效确定废弃活性炭粉替代烧结燃料比例的方法
技术领域
本发明涉及冶金工程技术领域，具体涉及一种有效确定废弃活性炭粉替代烧结燃料比例的方法。
背景技术
未来钢铁行业需全面实施超低污染物排放标准，烟气污染物排放标准将进一步提高，钢铁行业减排压力将持续加剧。为适应新的环保要求，烧结机烟气的脱硫脱硝装置通常采用吸附塔内的活性炭烟气净化装置完成烟气的净化处理。这是因为活性炭多孔且表面积大、吸附能力强，可以综合脱除烧结机机头烟气中的二氧化硫、氮氧化合物以及二噁英等有害物质。经此处理后，彻底杜绝了上述有害物质的排放及其对周围环境的腐蚀，同时大幅减少了颗粒物的排放量。
活性炭烟气净化装置内的活性炭由塔顶加入到吸附塔的过程中，在重力和塔底出料装置的双重作用下向下移动，在移动过程中会掉落出小颗粒的废活性炭粉。这些掉落的废活性炭粉被送入粉仓，用吸引式罐车运输至高炉系统作为燃料使用替代部分焦炭，为生铁渗碳提供C源。然而相对于煤粉等燃料而言，废活性炭粉的燃烧值和可燃碳含量均较低，难以达到高炉的燃料要求，因此替代比例的选择十分关键。此外为了增加废活性炭粉的回收利用率，还可以尝试将其用于烧结，但存在烧结矿的烧成率较低问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种有效确定废弃活性炭粉替代烧结燃料比例的方法，该方法包括以下步骤：(a)分别对烧结脱硫脱硝过程收集的废弃活性炭粉、待替换烧结燃料进行分析，确定两者的粒级分布和固定碳含量；(b)根据固定碳含量，计算出废弃活性炭粉替代烧结燃料的比例；(c)根据粒级分布情况，计算出替代后的综合燃料中不同粒级的烧结燃料占比；(d)按照计算的替代比例和粒级占比，将废弃活性炭粉与不同粒级的烧结燃料混合即可。
进一步的，所述烧结燃料具体为无烟煤粉或焦粉。
进一步的，废弃活性炭粉和烧结燃料的粒级分布均以同一粒度值(D)为分界点，划分为小于等于该粒度(≤D)和大于该粒度(＞D)两类。
更进一步的，作为分界点的粒度值为0.5mm(即D＝0.5mm)。
进一步的，步骤(b)中废弃活性炭粉替代烧结燃料的比例T参照下述公式(I)进行计算：
T＝(1+(C2-C1)/C1)*100％ (公式I)
其中C1为废弃活性炭粉中的固定碳含量，C2为烧结燃料中的固定碳含量。
进一步的，步骤(c)中根据公式(II)计算综合燃料中粒径小于等于分界点(≤D)的烧结燃料占比P3：
P3＝(B1*P1+B2*P2)/(B1+B2)*100％ (公式II)
其中P1为废弃活性炭粉中粒径小于等于分界点(≤D)的占比，P2为烧结燃料中粒径小于等于分界点(≤D)的占比，B1为废弃活性炭粉配入量占烧结原料总配入量的比例，B2为烧结燃料配入量占烧结原料总配入量的比例。
更进一步的，P3的取值不超过30％。
进一步的，步骤(d)操作过程具体如下：按照计算的替代比例和粒级占比，将废弃活性炭粉与粒径小于等于分界点(≤D)的烧结燃料混合均匀得到超细粒级的燃料混合料，再将超细粒级的燃料混合料与粒径大于分界点(＞D)的烧结燃料混合均匀即可。
本发明的另一种目的在于提供一种按照上述方法制得的综合燃料。
本发明通过对脱硫脱硝过程中回收的废弃活性炭粉进行烧结生产应用，在废弃活性炭粉供应稳定的情况下，将其作为烧结原料进行烧结混匀制粒，有效减少了烧结过程中固体燃料的消耗，大幅度降低了烧结成本。本申请在利用废弃活性碳粉替代无烟煤、焦粉等烧结燃料的过程中，综合考虑了固定碳含量及粒径的影响，确定了最佳替换比例，满足了高炉对燃料的要求，实现了较高的烧成率。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。
①对将要配入的烧结燃料(如无烟煤粉)进行粒度分析，确定其中粒度≤0.5mm和粒度＞0.5mm的占比；对将要配入的烧结燃料进行化学和工业分析，确定其固定碳含量。
②对脱硫脱硝过程中回收的废弃活性炭粉进行粒度分析，确定其中粒度≤0.5mm和粒度＞0.5mm的占比；对该废弃活性炭粉进行化学和工业分析，确定其固定碳含量。
③根据以上①②步骤所得的废弃活性炭粉的固定碳含量(C1)、烧结燃料的固定碳含量(C2)，确定出废弃活性炭粉替代烧结燃料的比例。其中废弃活性炭粉替代比例T计算公式如下：
T＝(1+(C2-C1)/C1)*100％ (公式I)。
④根据以上①②步骤所得的废弃活性炭粉粒度≤0.5mm占比(P1)、烧结燃料粒度≤0.5mm占比(P2)，计算得到替代所得综合燃料中粒度≤0.5mm的占比(P3)。
P3＝(B1*P1+B2*P2)/(B1+B2)*100％ (公式II)
上式中B1为废弃活性炭粉配入量占烧结原料总配入量的比例，B2为烧结燃料配入量占烧结原料总配入量的比例，P3≤30％。
⑤按照计算出来的比例将废弃活性炭粉与粒度≤0.5mm的烧结燃料充分混匀，得到超细粒级的燃料混合料。在混匀过程中该燃料混合料作为粘附粒子参与混匀配矿。
⑥按照计算出来的比例将上述超细粒级的燃料混合料与粒径＞0.5mm的烧结燃料充分混匀，得到可用于烧结的综合燃料。
⑦将制得的综合燃料与含铁原料、熔剂按比例混合制成烧结混合料，将烧结混合料加水混匀制粒，布料烧结得到烧结矿。
⑧对产出的烧结矿取样进行质量分析。
⑨使用烟气分析仪对烧结机出口烟气进行监测。
按照上述方法开展了两组烧结杯试验，烧结矿碱度为1.95±0.05，返矿配比30％，熔剂配比保持不变。
本发明试验原料的化学组成如下表1所示。
表1试验原料化学组成表
Figure BDA0003287271660000041
试验一
试验一使用的废弃活性炭粉、无烟煤粉的粒度及成分检测结果如下表2所示。
表2试验燃料的水分及粒度组成(％)
Figure BDA0003287271660000042
注：+0.5mm代表粒径＞0.5mm，-0.5mm代表粒径≤0.5mm，下同。
根据表2的检测结果可以计算出，废弃活性炭粉替代无烟煤的比例T＝(1+(80.75-50.81)/50.81)*100％＝1.59，即1.59kg废弃活性炭粉可替代1kg无烟煤粉。
再根据公式(II)计算出综合燃料的粒度分布情况，得到了如表3所述的综合燃料试验配比及综合燃料中粒径≤0.5mm所占配比。
表3废弃活性炭粉替代无烟煤所得综合燃料的试验配比表(％)
Figure BDA0003287271660000051
试验一包括三组对照试验，即一组配入3.8wt％无烟煤的基准点试验以及两组配入废弃活性炭粉替代无烟煤粉试验，试验结果如表4所示。
表4废弃活性炭粉替代无烟煤所得综合燃料的烧结试验结果表
Figure BDA0003287271660000052
对烧结矿取样进行了化学分析，结果如表5所示。
表5烧结矿化学成分分析结果表
Figure BDA0003287271660000053
试验二
试验二使用的废弃活性炭粉、焦粉的粒度及成分检测结果如下表6所示。
表6试验燃料的水分及粒度组成(％)
Figure BDA0003287271660000061
根据表6的检测结果可以计算出，废弃活性炭粉替代焦粉的比例T＝(1+(82.41-50.81)/50.81)*100％＝1.62，即1.62kg活性炭可替代1kg焦粉。
再根据公式(II)P3＝(B1*P1+B2*P2)/(B1+B2)*100％(II)计算出综合燃料的粒度分布情况，得到了如表7所述的综合燃料试验配比及综合燃料中粒径≤0.5mm所占配比。
表7废弃活性炭替代焦粉所得综合燃料的试验配比表(％)
Figure BDA0003287271660000062
试验二包括三组对照试验，即一组配入3.8wt％焦粉的基准点试验以及两组配入废弃活性炭粉替代焦粉试验，试验结果如表8所示。
表8废弃活性炭替代焦粉所得综合燃料的烧结试验结果表
Figure BDA0003287271660000063
对烧结矿取样进行了化学分析，结果如表5所示。
表9烧结矿化学成分分析结果表
Figure BDA0003287271660000071
试验结果分析总结
从以上两个试验来看，第一组试验生产出来的烧结矿质量能满足生产所需，并且烧结过程中所产生的烟气能达到现有排放标准。随着配入的废弃活性炭粉比例的增加，两组试验均呈现出了成品率和转鼓指数下降的趋势，这说明随着燃料粒度过细，燃烧速度过快，高温保持时间短，对烧结矿产质量呈现负面影响。特别是试验二的实施例2-2中，烧结燃料中粒度-0.5mm的比例高达30.57％，此时表现出烧结速度较快，烧成率和成品率均有所下降，由此反映出来的平衡系数勉强达到试验目的，但得到的烧结矿转鼓强度出现了较明显的下降。
本发明通过对脱硫脱硝过程中回收的废弃活性炭进行烧结生产应用，确定了最佳的废弃活性炭粉替代添加比例，并将活性炭粉末和无烟煤粉或焦粉中粒度≤0.5mm的细颗粒进行预混匀处理，在废弃活性炭粉供应稳定的情况下，将其作为烧结原料进行烧结混匀制粒，有效降低了烧结过程中固体燃料消耗和烧结成本。

Claims (5)

1.一种有效确定废弃活性炭粉替代烧结燃料比例的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（a）分别对脱硫脱硝过程收集的废弃活性炭粉、待替换烧结燃料进行分析，确定两者的粒级分布和固定碳含量；其中废弃活性炭粉和待替换烧结燃料的粒级分布均以同一粒度值D为分界点，划分为粒度≤D和粒度＞D两类；
（b）根据固定碳含量，计算出废弃活性炭粉替代烧结燃料的比例T，T参照下述公式（I）进行计算：
Figure 672979DEST_PATH_IMAGE001
（公式I）
其中C1为废弃活性炭粉中的固定碳含量，C2为烧结燃料中的固定碳含量；
（c）根据粒级分布情况，按照公式（II）计算综合燃料中粒径≤D的烧结燃料占比P3：
Figure 68188DEST_PATH_IMAGE002
（公式II）
其中P1为废弃活性炭粉中粒径≤D的占比，P2为烧结燃料中粒径≤D的占比，B1为废弃活性炭粉配入量占烧结原料总配入量的比例，B2为烧结燃料配入量占烧结原料总配入量的比例；
（d）按照计算的替代比例和粒级占比，将废弃活性炭粉与粒径≤D的烧结燃料混合均匀得到超细粒级的燃料混合料，再将超细粒级的燃料混合料与粒径＞D的烧结燃料混合均匀即可。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烧结燃料具体为无烟煤粉或焦粉。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：作为分界点的粒度值D取值为0.5mm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：P3的取值不超过30%。
5.一种利用废弃活性炭粉部分替代烧结燃料所得的综合燃料，其特征在于：该综合燃料按照权利要求1-4任意一项所述方法制备得到。
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