CN116904740A - 基于半干法脱硫灰的烧结方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于半干法脱硫灰的烧结方法，属于冶金行业烧结球团技术领域，包括：(1)按照设计配比将混匀粉、返矿、煤粉、石灰石、白云石和颗粒生石灰混合均匀，润湿得到混合料一；(2)按照设计配比将半干法脱硫灰、返矿和粘结剂混合均匀，得到混合料二；(3)将步骤(2)得到的混合料二喷洒少量雾状水，得到半干法脱硫灰小球；(4)按照设计配比将步骤(3)得到的半干法脱硫灰小球与步骤(1)得到的混合料一一同进行混合制粒，然后再进行布料、点火和烧结，得到产物烧结矿。本发明烧结方法改善了烧结混合料制粒效果，克服了半干法脱硫灰直接配料参与烧结生产不利影响。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业烧结球团技术领域，具体涉及一种基于半干法脱硫灰的烧结方法。
背景技术
目前，钢铁行业二氧化硫主要由烧结球团烟气产生，烧结工序是钢铁工业废气污染物排放的大户，烧结球团烟气产生的二氧化硫占钢铁企业排放总量70％以上，个别企业达到90％左右，烧结烟气脱硫技术分为干法、半干法和湿法。干法脱硫效率低，湿法有腐蚀和气溶胶，半干法较好的避免了上述问题，具有出口烟气满足排放标准、对设备管道无腐蚀等优点，由于半干法脱硫工艺具有投资低、占地小、耗水少、对设备腐蚀小、副产物为干态、无废水产生、工艺简单等优点，能很好地克服湿法脱硫工艺的一些问题和不足，半干法脱硫工艺已逐渐成为烧结烟气脱硫的主导方向。随着半干法烟气脱硫项目的推广，其暴露的问题日益突出，带来脱硫灰的利用问题，脱硫灰的综合利用成为当前关注的热点，其产生的副产物脱硫灰难以利用，已逐渐成为制约半干法脱硫工艺发展的主要问题。
半干法烧结烟气脱硫工艺源于欧美国家，故欧美国家较早地开展了脱硫产物的综合利用研究。根据美国煤燃烧协会(ACAA)对脱硫灰渣的分类统计，美国年产半干法烧结烟气脱硫灰渣约1.25×106吨，实际利用率约76％，其中煤矿回填占脱硫灰总产生量的60.8％，废物稳定和固化使用占脱硫灰总量的15.2％。据统计，欧洲每年产生的半干法烧结烟气脱硫灰已基本实现全部利用，其中79.2％的脱硫灰用作建筑工业结构回填，8.5％用作土壤修复改良，5.6％作为替代水泥稳定路基，4.3％用作水泥生产原料，其余的2.4％用在其他工业行业。
我国针对半干法烧结烟气脱硫灰的综合利用也开展了一些研究工作，主要包括：①将脱硫灰中的CaSO3·0.5H2O转变为CaSO4后再利用，转变方法有高温催化氧化法、稀酸或弱酸浸渍转换法、双氧水氧化转换法等，再利用包括配制胶凝材料、制砖和加气混凝土砌块等；②与其它原料混合煅烧制备硫铝酸盐水泥；③作水泥缓凝剂；④与其它工业固体废物混合，配制无熟料生态水泥；⑤矿山井下充填料；⑥淤泥改性；⑦用作垃圾填埋场防渗材料等。这些研究多停留在小型实验阶段。所以，国内半干法脱硫灰少量掺加到水泥生产之中，没有获得持久的、规模性的工业利用。对半干法烧结烟气脱硫灰的处理，仍然主要依靠堆存，这不仅占用了土地资源，并且会对环境造成二次污染，管理费用和处理费用也增加了企业的经济负担。
半干法烧结脱硫灰性质不稳定，含有大量的亚硫酸钙(CaSO3·0.5H2O)。亚硫酸钙在水化反应时不仅不能形成强度相，而且对胶凝物质的形成具有抑制作用。鉴于此，所有的研究思路都是“先将CaSO3·0.5H2O转化为CaSO4·0.5H2O，再代替石膏进行利用”。
所以，文献检索发现：(1)半干法烧结脱硫灰中含有20～50％的CaSO3，是影响其综合利用的关键，提高其综合利用率的主要技术着力点是氧化其中的CaSO3，氧化的方法主要有：利用H2O2催化氧化；高温煅烧催化氧化；废硫酸反应转化。(2)未氧化预处理的半干法烧结脱硫灰，若直接利用，因为缓凝作用较强，掺加量一般在4％以内，用于矿渣微粉的缓凝剂。(3)没有涉及利用半干法烧结脱硫灰直接制备轻质节能墙板的问题，特别是在免蒸压养护条件下制备轻质节能墙材的问题。而在烧结领域内直接消化，进行实验较多，未见成熟烧结直接使用半干法脱硫灰成熟工艺，在本领域亟需一种可直接使用半干法脱硫灰替代部分熔剂，不影响烧结生产的使用方法。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，半干法脱硫灰粒度细，亲水性强，比表面积大，现有工艺中建材辅材使用多，或者填埋处理，烧结配料中直接配加使用少，主要是粒度细、亲水性强，遇水部分溶解，烧结过程中部分被抽风吸走形成灰尘，还影响烧结生产熔剂的准确性，本发明提供一种可以改善混合料制粒效果，稳定使用半干法脱硫灰的方法。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
一种基于半干法脱硫灰的烧结方法，包括如下步骤：
(1)按照设计配比将混匀粉、返矿、煤粉、石灰石、白云石和颗粒生石灰混合均匀，润湿得到混合料一；
(2)按照设计配比将半干法脱硫灰、返矿和粘结剂混合均匀，得到混合料二；
(3)将步骤(2)得到的混合料二喷洒少量雾状水，并以返矿颗粒为核进行造球，得到半干法脱硫灰小球；
(4)按照设计配比将步骤(3)得到的半干法脱硫灰小球与步骤(1)得到的混合料一一同进行混合制粒，然后再进行布料、点火和烧结，得到产物烧结矿。
其中，由于返矿颗粒是返回小粒烧结矿，表面粗糙多孔，方便发生粘合作用，因此以返矿颗粒为核进行造球。
优选地，所述混合料一中各组分按照重量百分比计为：混匀粉56-60％、返矿25-30％、煤粉3.6-4％、石灰石4-4.5％、白云石4-4.5％和颗粒生石灰(CaO≥85％)3-3.6％。
进一步优选地，所述混合料一中各组分按照重量百分比计为：混匀粉58％、返矿26％、煤粉3.6％、石灰石4.45％、白云石4.4％和颗粒生石灰3.55％。
优选地，所述混匀粉中各组分按照重量百分比计为：卡粉10-14％、阿粉10-12％、麦克粉20-30％、国王粉20-30％、超特粉2-4％、加粉5-9％、铁尘泥1-2％、高硅粉3-5％和湖北精矿2-5％。
进一步优选地，所述混匀粉中各组分按照重量百分比计为：卡粉12％、阿粉10％、麦克粉30％、国王粉30％、超特粉2％、加粉5％、铁尘泥2％、高硅粉5％和湖北精矿4％。
优选地，所述混合料二中半干法脱硫灰：返矿：粘结剂的重量比为1:2:(0.3～0.5)。
进一步优选地，所述混合料二中半干法脱硫灰：返矿：粘结剂的重量比为1:2:0.4。
进一步优选地，所述粘结剂选自淀粉类粘结剂、膨润土粘结剂。
进一步优选地，所述半干法脱硫灰小球与所述混合料一的重量比为(0.01-0.03):1。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
采用本发明的烧结方法，解决了半干法脱硫灰粒度细、亲水性强、稳定性差，直接传统配料难于制粒混匀、烧结机上抽风烧结时一部分半干法脱硫灰直接作为除尘灰吸走，造成料层中的熔剂缺少，CaO不足，液相减少，烧结矿强度变差，此方法把半干法脱硫灰直接通过粘结剂固结在返矿颗粒上，在二次混合机制粒过程中再被其它细粒物料包裹，可改善了烧结混合料制粒效果，又可以防止半干法脱硫灰烧结时抽走，消耗使用了半干法脱硫灰，发挥半干法脱硫灰的替代熔剂作用，稳定烧结过程。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本发明的限制，仅作举例而已。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例一
一种基于半干法脱硫灰的烧结方法，包括如下步骤：
(1)按照设计配比将混匀粉、返矿、煤粉、石灰石、白云石和颗粒生石灰送入一次混合机中混合均匀，润湿得到混合料一；上述各组分按照重量百分比计为：混匀粉60％、返矿25％、煤粉4％、石灰石4％、白云石4％、颗粒生石灰3％；其中，混匀粉中各组分按照重量百分比计为：卡粉10％、阿粉12％、麦克粉30％、国王粉29％、超特粉4％、加粉9％、铁尘泥1％、高硅粉3％和湖北精矿2％；
(2)按照设计配比将半干法脱硫灰、返矿和粘结剂送入强力混合机中混合均匀，得到混合料二；其中，半干法脱硫灰、返矿和粘结剂的重量比为1:2:0.3；
(3)将步骤(2)得到的混合料二送入圆盘造球机中喷洒少量雾状水，并以返矿颗粒为核进行造球，得到半干法脱硫灰小球；
(4)按照设计配比将步骤(3)得到的半干法脱硫灰小球与步骤(1)得到的混合料一一同送入二次混合机进行混合制粒，然后再送入烧结机中进行布料、点火和烧结，最终得到产物烧结矿，其中，半干法脱硫灰小球与混合料一的重量比为0.01:1。
烧结过程中，可以通过调节半干脱硫灰小球配入混合料比例，控制烧结机SO2排放浓度大小。
实施例二
一种基于半干法脱硫灰的烧结方法，包括如下步骤：
(1)按照设计配比将混匀粉、返矿、煤粉、石灰石、白云石和颗粒生石灰送入一次混合机中混合均匀，润湿得到混合料一；上述各组分按照重量百分比计为：混匀粉58％、返矿26％、煤粉3.6％、石灰石4.45％、白云石4.4％和颗粒生石灰3.55％；其中，混匀粉中各组分按照重量百分比计为：卡粉12％、阿粉10％、麦克粉30％、国王粉30％、超特粉2％、加粉5％、铁尘泥2％、高硅粉5％和湖北精矿4％；
(2)按照设计配比将半干法脱硫灰、返矿和粘结剂送入强力混合机中混合均匀，得到混合料二；其中，半干法脱硫灰、返矿和粘结剂的重量比为1:2:0.4；
(3)将步骤(2)得到的混合料二送入圆盘造球机中喷洒少量雾状水，并以返矿颗粒为核进行造球，得到半干法脱硫灰小球；
(4)按照设计配比将步骤(3)得到的半干法脱硫灰小球与步骤(1)得到的混合料一一同送入二次混合机进行混合制粒，然后再送入烧结机中进行布料、点火和烧结，最终得到产物烧结矿。其中，半干法脱硫灰小球与混合料一的重量比为0.03:1。
烧结过程中，可以通过烧结机SO2排放浓度大小，调节半干脱硫灰小球配入混合料比例。
实施例三
一种基于半干法脱硫灰的烧结方法，包括如下步骤：
(1)按照设计配比将混匀粉、返矿、煤粉、石灰石、白云石和颗粒生石灰送入一次混合机中混合均匀，润湿得到混合料一；上述各组分按照重量百分比计为：混匀粉56％、返矿29％、煤粉3.6％、石灰石4.4％、白云石4％和颗粒生石灰3％；其中，混匀粉中各组分按照重量百分比计为：卡粉14％、阿粉10％、麦克粉25％、国王粉26％、超特粉4％、加粉9％、铁尘泥2％、高硅粉5％和湖北精矿5％；
(2)按照设计配比将半干法脱硫灰、返矿和粘结剂送入强力混合机中混合均匀，得到混合料二；其中，半干法脱硫灰、返矿和粘结剂的重量比为1:2:0.5；
(3)将步骤(2)得到的混合料二送入圆盘造球机中喷洒少量雾状水，并以返矿颗粒为核进行造球，得到半干法脱硫灰小球；
(4)按照设计配比将步骤(3)得到的半干法脱硫灰小球与步骤(1)得到的混合料一一同送入二次混合机进行混合制粒，然后再送入烧结机中进行布料、点火和烧结，最终得到产物烧结矿。其中，半干法脱硫灰小球与混合料一的重量比为0.02:1。
烧结过程中，可以通过烧结机SO2排放浓度大小，调节半干脱硫灰小球配入混合料比例。
为了验证本发明烧结方法利用半干法脱硫灰的使用效果，针对经过上述实施例1-3方法处理后的产物烧结矿性能指标进行测试，结果如下表1所示：
表1
| TFe | CaO | SiO2 | MgO | 碱度R | |
| 实施例一 | 56.16 | 10.59 | 5.45 | 1.60 | 1.94 |
| 实施例二 | 56.15 | 10.60 | 5.50 | 1.61 | 1.93 |
| 实施例三 | 56.01 | 10.62 | 5.61 | 1.62 | 1.89 |
从表1中可以得知：实施例1-3得到的烧结产物的性能指标，可以达到符合要求的合格烧结矿，满足高炉生产需要。
通过采用上述技术方案，解决了半干法脱硫灰粒度细、亲水性强、性质不稳定，直接传统配料难于制粒、烧结机上抽风烧结时一部分半干法脱硫灰直接作为除尘灰吸走，造成料层中的熔剂缺少，CaO不足，液相减少，烧结矿强度变差，此方法把半干法脱硫灰直接通过粘结剂固结在返矿颗粒上，在二次混合机制粒过程中被其它物料包裹，改善了烧结混合料制粒效果，又可以防止半干法脱硫灰烧结时抽走，消耗使用了半干法脱硫灰，发挥半干法脱硫灰的熔剂作用，稳定烧结过程，其配入过程比例可根据烧结机SO2排放浓度调整。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于半干法脱硫灰的烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照设计配比将混匀粉、返矿、煤粉、石灰石、白云石和颗粒生石灰混合均匀，润湿得到混合料一；
(2)按照设计配比将半干法脱硫灰、返矿和粘结剂混合均匀，得到混合料二；
(3)将步骤(2)得到的混合料二喷洒少量雾状水，并以返矿颗粒为核进行造球，得到半干法脱硫灰小球；
(4)按照设计配比将步骤(3)得到的半干法脱硫灰小球与步骤(1)得到的混合料一一同进行混合制粒，然后再进行布料、点火和烧结，得到产物烧结矿。
2.根据权利要求1所述的基于半干法脱硫灰的烧结方法，其特征在于，所述混合料一中各组分按照重量百分比计为：混匀粉56-60％、返矿25-30％、煤粉3.6-4％、石灰石4-4.5％、白云石4-4.5％和颗粒生石灰3-3.6％。
3.根据权利要求2所述的基于半干法脱硫灰的烧结方法，其特征在于，所述混合料一中各组分按照重量百分比计为：混匀粉58％、返矿26％、煤粉3.6％、石灰石4.45％、白云石4.4％和颗粒生石灰3.55％。
4.根据权利要求1或2所述的基于半干法脱硫灰的烧结方法，其特征在于，所述混匀粉中各组分按照重量百分比计为：卡粉10-14％、阿粉10-12％、麦克粉20-30％、国王粉20-30％、超特粉2-4％、加粉5-9％、铁尘泥1-2％、高硅粉3-5％和湖北精矿2-5％。
5.根据权利要求4所述的基于半干法脱硫灰的烧结方法，其特征在于，所述混匀粉中各组分按照重量百分比计为：卡粉12％、阿粉10％、麦克粉30％、国王粉30％、超特粉2％、加粉5％、铁尘泥2％、高硅粉5％和湖北精矿4％。
6.根据权利要求1所述的基于半干法脱硫灰的烧结方法，其特征在于，所述混合料二中半干法脱硫灰：返矿：粘结剂的重量比为1:2:(0.3～0.5)。
7.根据权利要求6所述的基于半干法脱硫灰的烧结方法，其特征在于，所述混合料二中半干法脱硫灰：返矿：粘结剂的重量比为1:2:0.4。
8.根据权利要求6或7所述的基于半干法脱硫灰的烧结方法，其特征在于，所述粘结剂选自淀粉类粘结剂、膨润土粘结剂。
9.根据权利要求1所述的基于半干法脱硫灰的烧结方法，其特征在于，所述半干法脱硫灰小球与所述混合料一的重量比为(0.01-0.03):1。
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