CN115505728A

CN115505728A - 一种以炼焦除尘灰作为超厚料层烧结主要燃料的烧结方法

Info

Publication number: CN115505728A
Application number: CN202211176433.3A
Authority: CN
Inventors: 徐礼兵; 周明顺; 刘沛江; 张铭洲; 孙雷; 刘杰; 张辉; 翟立委; 靳珣
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2022-09-26
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2042-09-26
Also published as: CN115505728B

Abstract

本发明公开了一种以炼焦除尘灰作为超厚料层烧结主要燃料的烧结方法，属于炼铁技术领域。本发明通过将将细磨后的炼焦除尘灰预制粒得到炼焦除尘灰小球，干燥后与焦粉共同作为烧结燃料，与烧结生产原料经过混合、制粒得到烧结混合料A，同时制备炼焦除尘灰小球与焦粉配比不同的烧结混合料B，将烧结混合料A作为下层烧结混合料先行布料，进行一次点火烧结，烧结一段时间后，将烧结混合料B作为上层烧结混合料布料到已形成烧结矿层的料层表面，进行二次点火烧结。本发明克服了超厚料层烧结过程中出现的烧结矿质量不均、底部烧结矿过熔恶化、料层透气性的难题，同时实现降低烧结过程的固体燃料焦粉的消耗量，降低烧结生产成本的目的。

Description

一种以炼焦除尘灰作为超厚料层烧结主要燃料的烧结方法

技术领域

本发明属于炼铁技术领域，具体涉及一种以炼焦除尘灰作为超厚料层烧结主要燃料的烧结方法。

背景技术

我国炼铁系统以烧结球团一高炉流程为主，烧结是钢铁生产的第一道工序。目前，为提高熟料入炉比例，大部分粉状的铁矿石原料都需经过烧结、球团等工艺造块处理后，才能入炉冶炼。铁矿烧结是将粉状物料进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块，得到烧结矿，烧结矿是一种由多种矿物组织构成的多孔集合体，孔隙率达到40％～50％。当前我国高炉炉料以高碱度烧结矿为主，高碱度烧结矿具有粒度均匀、粉末较少、还原性与高温软熔性能较好、化学成分稳定、造渣性能良好的优点，决定了其在高炉炉料结构中占有主导地位。烧结节能减排可以从源头控制，是指从烧结原料入手，通过精料降低能源消耗并控制污染物的产生。COx,SOx,NOX等的产生主要来源于铁矿和固体燃料，烧结厂应尽可能采用低硫铁矿和燃料。目前，各个钢铁企业从产品质量、环境污染的角度制定了对入厂原料的要求，但由于我国钢铁产量的不断攀升，大多数钢铁企业对原料并没有过多的选择余地。

烧结工序能耗约占钢铁生产总能耗的10％，仅次于炼铁，是钢铁生产的第二耗能大户。烧结工序能耗主要由固体燃料消耗、电力消耗、点火能耗三部分构成，其中以固体燃料消耗为主，固体燃料消耗占75％～80％，其燃料消耗占整个钢铁工业的10％～ 15％，从烧结矿的加工费用来看，燃料费用约占40％以上。与国外先进水平相比，我国重点企业的烧结平均固体燃料消耗要高10.9～11.7kgce/t-S，总燃耗高17.4～ 18.86kgce/t-S。中小型烧结厂的差距更大一些，约为25kgce/t-S，因此我国烧结节能潜力巨大。

我国是烧结生产大国，但是和国际先进水平国家相比仍存有较大差距，能耗和环境方面则尤为突出，未来我国烧结发展应该在进一步提高产品质量的同时，努力降低烧结能耗，实现清洁生产是首要目标。我国已于烧结机大型化方面已取得长足进步，但总体来说，烧结机平均面积仍然偏小，需要开发出新型烧结工艺技术来弥补烧结机大型化方面发展的不足。

虽然高料层烧结己被用于实际生产中，但是仍存在一定的不足之处。研究发现，当料层高度超过700mm时，料层结构恶化，透气性变差、烧结速度降低，进而导致烧结机利用系数降低；而随着料层高度的增加，料层自动蓄热量增大，使得沿烧结料层高度方向热量分布不均加剧，下部料层温度远远高于上部，实践证明:表层最高温度一般仅1100～1200℃，底部料层则可高达1300～1600℃，这样会使上部料层热量不足而未烧透，强度较差，下部料层由于温度过高而出现过熔现象，还原性变差。如何能够进一步提高料层高度，更大限度地利用料层的自动蓄热作用降低固体燃料消耗，又能够改善烧结矿产质量指标，对烧结发展意义重大。

炼焦除尘灰作为化工厂的二次资源，主要为化工厂干熄焦的除尘灰和焦炭筛分时产生的除尘灰的混合物，其密度轻，含固定碳高，在烧结生产中尚未得到大规模的有效利用。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供了一种以炼焦除尘灰作为超厚料层烧结主要燃料的烧结方法，本发明通过对炼焦除尘灰进行预处理，将其作为超厚料层烧结的固体燃料，替代一定比例的焦粉，减少焦粉的使用量，炼焦除尘灰是焦化厂的二次资源，相比于焦粉，其价格低廉，可大大降低烧结生产成本，同时解决超厚料层烧结由于料层热量传输以及自动蓄热作用导致的烧结矿质量不均匀的问题。

本发明目的是通过以下方式实现：

一种以炼焦除尘灰作为超厚料层烧结主要燃料的烧结方法，其主要包括如下步骤：

(1)将炼焦除尘灰进行细磨处理，将细磨后的炼焦除尘灰在造球机内预制粒，在制粒过程中喷洒雾状高活性生石灰消化后的水溶液，得到预制粒炼焦除尘灰小球，然后干燥处理，脱除球内的水分；

(2)将干燥后的预制粒炼焦除尘灰小球作为烧结燃料，替代40％～99.9％的焦粉，将预制粒炼焦除尘灰小球与剩余的焦粉混匀，然后与烧结生产原料经过混合、制粒得到烧结混合料A；

(3)将干燥后的预制粒炼焦除尘灰小球作为烧结燃料，替代20％～65％的焦粉，将预制粒炼焦除尘灰小球与剩余的焦粉混匀，然后与烧结生产原料经过混合、制粒得到烧结混合料B；

(4)将烧结混合料A作为下层烧结混合料先行布料到烧结机台车上，布料高度为450～750mm，进行一次点火烧结，当从下层烧结混合料出第一次点火器计，6～10 分钟后，将烧结混合料B作为上层烧结混合料布料到已经形成烧结矿层的料层表面，布料高度为350～650mm，进行二次点火烧结。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述的细磨后的炼焦除尘灰的粒度≤0.074mm粒级占总重量的百分比≥90％。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述的高活性生石灰消化后的水溶液的制备过程具体为：将高活性生石灰加入40～80℃的蒸馏水中，搅拌均匀，溶液中钙离子的浓度为0.5～0.75g/L。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中高活性生石灰粒度＜1mm粒级占总重量的百分比＞90％，高活性生石灰的活性度＞280ml/4N HCl，搅拌过程中搅拌桨转速为200～350r/min。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述高活性生石灰消化后的水溶液的喷洒量控制氧化钙与炼焦除尘灰中的二氧化硅的质量比为0.20～0.35。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述的预制粒炼焦除尘灰小球的粒度组成为：小于0.5mm粒级质量百分比为15％～25％、0.5～3mm粒级质量百分比为 70％～75％。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述的造球机包括圆盘造球机，预制粒时间为2～5分钟，干燥处理的温度为80～110℃，干燥时间1～3小时。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)和步骤(3)中所述的焦粉的粒度组成为：小于0.5mm粒级质量百分比为10％～25％、0.5～3mm粒级质量百分比为65％～ 80％，余为大于3mm粒级。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述的烧结生产原料与烧结燃料的质量比为100:4.5～100:5.5。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中所述的烧结生产原料与烧结燃料的质量比为100:3.5～100:5.0。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(4)中一次点火烧结时的点火温度为900～1150℃，抽风负压为9000～12000Pa；二次点火烧结时的点火温度为900～1150℃，抽风负压为9500～12500Pa。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(4)中烧结结束后，所得的烧结矿层经冷却后得到烧结矿。

本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：

(1)本发明克服了超厚料层烧结过程中由于料层过高导致的烧结矿质量不均、底部烧结矿过熔恶化、料层透气性的难题，达到改善烧结经济技术指标，提高烧结矿质量的目的。

(2)本发明实现降低烧结过程的固体燃料焦粉的消耗量，以廉价的二次资源炼焦除尘灰代替一定比例昂贵的焦粉，达到降低超厚料层烧结固体燃料消耗、降低烧结生产成本的目的。

(3)本发明解决了炼焦除尘灰再利用困难的问题，解决了将其用于烧结生产时由于粒度过细造成燃烧过快，烧结矿矿化不充分的问题，同时解决了其堆弃后污染环境的问题，可实现减少超厚料层烧结过程中二氧化硫排放，对钢铁企业践行环境保护理念有重要意义。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但本发明的实施方式不限于此，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本发明的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本发明的保护范围。

对比例1

一种常规烧结生产方法，包括以下步骤：

将烧结生产原料、焦粉(烧结生产原料与焦粉的质量比100:6.0)经过一次混合、二次制粒得到烧结混合料，将烧结混合料布料到烧结机台车上，其布料高度为900mm，布料后进行点火烧结，点火温度为1050℃，抽风负压为12000Pa。

本对比例的烧结利用系数为1.285t/(m²·h)，烧结固体燃料焦粉消耗为48kg/t，烧结矿转鼓强度为80.2％，烧结烟气二氧化硫含量为1350mg/Nm³。

实施例1

一种以炼焦除尘灰作为超厚料层烧结主要燃料的烧结方法，主要包括以下步骤：

(1)制取高活性生石灰消化后的水溶液，取活性度为300ml/4N HCl的高活性生石灰，进行细磨加工处理，细磨处理后小于1mm的质量百分比为93％，将其放入50 ℃的蒸馏水中加以强力搅拌9分钟制得，搅拌桨速度为260r/min；高活性生石灰消化后的水溶液中钙离子的浓度为0.55g/L；

(2)将炼焦除尘灰进行加工细磨处理，其粒度小于0.074mm粒级的质量百分比为95％，将加工细磨后的炼焦除尘灰在圆盘造球机内预制粒2分钟，在制粒过程中喷洒雾状高活性生石灰消化后的水溶液，喷洒量控制氧化钙与炼焦除尘灰中的二氧化硅的质量比值为0.20，得到预制粒炼焦除尘灰小球，其粒度组成为：小于0.5mm粒级质量百分比为18％、0.5～3mm粒级质量百分比为72％，然后将所生产的预制粒炼焦除尘灰小球在85℃的温度下干燥处理2.5小时，脱除球内全部水分；

(3)将烧结生产使用焦粉进行预筛分，使得其粒度组成小于0.5mm粒级质量百分比为10％、0.5～3mm粒级质量百分比为74％，大于3mm粒级量百分比为16％，将步骤(2)得到的干燥后的预制粒炼焦除尘灰小球作为烧结燃料替代一定比例的焦粉，替代比例为60％，将预制粒炼焦除尘灰小球与剩余的40％焦粉进行混匀，将二者混匀后与烧结生产原料(烧结生产原料与烧结燃料的质量比100:5.0)经过一次混合、二次制粒得到烧结混合料A；将干燥后的预制粒炼焦除尘灰小球作为烧结燃料替代一定比例的焦粉，替代比例为30％，将预制粒炼焦除尘灰小球与剩余的70％焦粉进行混匀，将二者混匀后与烧结生产原料(烧结生产原料与烧结燃料的质量比100:4.0)经过一次混合、二次制粒得到烧结混合料B；

(4)将烧结混合料A作为下层烧结混合料先行布料到烧结机台车上，其布料高度为550mm，布料后进行一次点火烧结，点火温度为1050℃，抽风负压为9500Pa，随着烧结机的运行，从下层烧结混合料出第一次点火器计算，6分钟后，将烧结混合料B作为上层烧结混合料布料到已经形成烧结矿层的料层表面，布料高度为550mm，布料后进行二次点火烧结，点火温度为1150℃，抽风负压为11500Pa。

本实施例烧结利用系数由1.285t/(m²·h)提高到1.628t/(m²·h)，提高近27个百分点；烧结固体燃料焦粉消耗由48kg/t降低到38kg/t，降低10kg/t，降低近21个百分点；烧结矿转鼓强度由80.2％提高到87.3％；烧结烟气二氧化硫含量由1350mg/Nm³降低至950mg/Nm³，降低近30个百分点。

实施例2

(1)制取高活性生石灰消化后的水溶液，取活性度为310ml/4N HCl的的高活性生石灰，进行细磨加工处理，细磨处理后小于1mm的质量百分比为95％，将其放入70℃的蒸馏水中加以强力搅拌10分钟制得，搅拌桨速度为220r/min，高活性生石灰消化后的水溶液中钙离子的浓度为0.7g/L；

(2)将炼焦除尘灰进行加工细磨处理，其粒度小于0.074mm粒级的质量百分比为100％；将加工细磨后的炼焦除尘灰在圆盘造球机内预制粒3分钟，在制粒过程中喷洒雾状高活性生石灰消化后的水溶液，喷洒量控制氧化钙与炼焦除尘灰中的二氧化硅的质量比值为0.30，得到预制粒炼焦除尘灰小球，其粒度组成为：小于0.5mm粒级质量百分比为23％、0.5～3mm粒级质量百分比为71％，然后将所生产的预制粒炼焦除尘灰小球在105℃的温度下干燥处理1.5小时，脱除球内全部水分；

(3)将烧结生产使用焦粉进行预筛分，使得其粒度组成小于0.5mm粒级质量百分比为24％、0.5～3mm粒级质量百分比为66％，大于3mm粒级量百分比为10％，将步骤(2)得到的干燥后的预制粒炼焦除尘灰小球作为烧结燃料替代一定比例的焦粉，替代比例为90％，将预制粒炼焦除尘灰小球与剩余的10％焦粉进行混匀，将二者混匀后与烧结生产原料(烧结生产原料与烧结燃料的质量比100:5.5)经过一次混合、二次制粒得到烧结混合料A；将干燥后的预制粒炼焦除尘灰小球作为烧结燃料替代一定比例的焦粉，替代比例为50％，将预制粒炼焦除尘灰小球与剩余的50％焦粉进行混匀，将二者混匀后与烧结生产原料(烧结生产原料与烧结燃料的质量比100:3.5)经过一次混合、二次制粒得到烧结混合料B；

(4)将烧结混合料A作为下层烧结混合料先行布料到烧结机台车上，其布料高度为650mm，布料后进行一次点火烧结，点火温度为1150℃，抽风负压为10000Pa，随着烧结机的运行，从下层烧结混合料出第一次点火器计算，6分钟后，将烧结混合料B作为上层烧结混合料布料到已经形成烧结矿层的料层表面，布料高度为600mm，布料后进行二次点火烧结，点火温度为1150℃，抽风负压为12000Pa。

本实施例烧结利用系数由1.285t/(m²·h)提高到1.742t/(m²·h)，提高近36个百分点；烧结固体燃料焦粉消耗由48kg/t降低到30kg/t，降低18kg/t，降低37.5个百分点；烧结矿转鼓强度由80.2％提高到88.8％；烧结烟气二氧化硫含量由1350mg/Nm³降低至860mg/Nm³，降低36个百分点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种以炼焦除尘灰作为超厚料层烧结主要燃料的烧结方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

(1)将炼焦除尘灰进行细磨处理，将细磨后的炼焦除尘灰在造球机内预制粒，在制粒过程中喷洒生石灰消化后的水溶液，得到预制粒炼焦除尘灰小球，然后干燥处理；

(4)将烧结混合料A作为下层烧结混合料先行布料到烧结机台车上，布料高度为450～750mm，进行一次点火烧结，当从下层烧结混合料出第一次点火器计，3～10分钟后，将烧结混合料B作为上层烧结混合料布料到已经形成烧结矿层的料层表面，布料高度为350～650mm，进行二次点火烧结。

2.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，步骤(1)中所述的细磨后的炼焦除尘灰的粒度≤0.1mm粒级占总重量的百分比≥90％。

3.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，步骤(1)中所述的生石灰消化后的水溶液的制备过程具体为：将生石灰加入40～80℃的蒸馏水中，搅拌均匀，溶液中钙离子的浓度为0.4～0.8g/L。

4.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，步骤(1)中所述生石灰消化后的水溶液的喷洒量控制氧化钙与炼焦除尘灰中的二氧化硅的质量比为0.10～0.40。

5.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，步骤(1)中所述的预制粒炼焦除尘灰小球的粒度组成为：小于0.5mm粒级质量百分比为15％～25％、0.5～3mm粒级质量百分比为70％～75％。

6.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，步骤(1)中所述的造球机包括圆盘造球机，预制粒时间为2～5分钟，干燥处理的温度为80～110℃，干燥时间1～3小时。

7.根据权利要求1-6任一项所述的烧结方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中所述的焦粉的粒度组成为：小于0.5mm粒级质量百分比为10％～25％、0.5～3mm粒级质量百分比为65％～80％，余为大于3mm粒级。

8.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，步骤(2)中所述的烧结生产原料与烧结燃料的质量比为100:4～100:10；步骤(3)中所述的烧结生产原料与烧结燃料的质量比为100:3～100:6。

9.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，步骤(4)中一次点火烧结时的点火温度为900～1150℃，抽风负压为8000～12000Pa；二次点火烧结时的点火温度为900～1150℃，抽风负压为9000～13000Pa。

10.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，步骤(4)中烧结结束后，所得的烧结矿层经冷却后得到烧结矿。