本發(fā)明涉及冶金環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料制備及燒結(jié)方法。

背景技術(shù)：

nox和so2是形成酸雨和光化學(xué)煙霧的主要原因，也是霧霾的主要成因，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境和人類健康，有效減少nox和so2的排放具有重要意義。目前，我國(guó)nox和so2的年排放量均在2000萬(wàn)噸左右。2015年，我國(guó)nox和so2排放量分別為1851.9和1859.1萬(wàn)噸，工業(yè)nox和so2排放量分別達(dá)到1180.9和1556.7萬(wàn)噸，分別占全國(guó)nox和so2排放總量的63.8％和83.7％。在工業(yè)nox和so2排放量當(dāng)中，鋼鐵工業(yè)nox和so2排放量分別為55.1萬(wàn)噸和136.8萬(wàn)噸，占工業(yè)nox和so2排放總量的4.7％和8.8％，是重要的工業(yè)nox和so2排放源。

燒結(jié)工序排放的nox和so2分別約占整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)流程nox和so2排放量的50％和60％左右，是鋼鐵企業(yè)主要的nox和so2排放工序。燒結(jié)過(guò)程nox和so2排放的特點(diǎn)是，煙氣排放量大，nox和so2濃度波動(dòng)大，一噸燒結(jié)礦產(chǎn)生的煙氣量一般為3500～5000m³，而燒結(jié)煙氣中nox濃度一般為0～600mg/m³，so2濃度一般為400～5000mg/m³。

目前，我國(guó)在燒結(jié)煙氣脫硫方面已取得了顯著的成效，但仍存在諸多問(wèn)題，如石灰消耗量大、脫硫廢水難處理、脫硫石膏較難利用、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、投資成本和操作費(fèi)用較高等。而在燒結(jié)煙氣脫硝方面卻進(jìn)展緩慢，我國(guó)有報(bào)道的燒結(jié)煙氣脫硝裝置不到10臺(tái)，其中主要以活性炭法為主，活性炭法可同時(shí)脫除so2、nox及二噁英和其他有害物質(zhì)，但該工藝運(yùn)行費(fèi)用高、投資成本大，在鋼鐵市場(chǎng)不景氣的背景下難以廣泛推廣使用。

當(dāng)前針對(duì)燒結(jié)過(guò)程nox和so2的治理主要以末端治理為主，從源頭出發(fā)降低燒結(jié)過(guò)程nox和so2排放的相關(guān)研究較少。歐洲鋼鐵行業(yè)燒結(jié)工序通過(guò)使用硫含量較低的原燃料使so2排放濃度小于500mg/m³，在經(jīng)過(guò)脫硫后，so2排放濃度小于100mg/m³。而國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)原燃料相對(duì)固定，不易通過(guò)改變燒結(jié)原燃料的方法減少so2排放。從源頭通過(guò)使用含氮較低燃料的方式減少燒結(jié)過(guò)程nox排放也會(huì)增加生產(chǎn)成本，不利于企業(yè)降本增效和穩(wěn)定生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料制備及燒結(jié)方法，用以同時(shí)降低燒結(jié)nox和so2的排放量，在對(duì)現(xiàn)有燒結(jié)原料制備工藝流程改造較小的前提下，實(shí)現(xiàn)降低燒結(jié)過(guò)程中nox和so2排放的目的，同時(shí)降低了鋼鐵企業(yè)處理燒結(jié)煙氣的成本。

本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料制備方法，主要包括以下步驟：

步驟1、按質(zhì)量配比稱取鐵礦粉、燃料及熔劑；將鐵礦粉按照質(zhì)量比分為鐵礦粉一和鐵礦粉二兩部分；

步驟2、將鐵礦粉一與熔劑均勻混合進(jìn)行混勻造球，制備母球；

步驟3、鐵礦粉二與燃料均勻混合制備粘附粉；

步驟4、將母球與粘附粉進(jìn)行混勻造球，得到同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料。

本發(fā)明利用鐵礦燒結(jié)nox和so2的生成特性進(jìn)行分級(jí)制粒，根據(jù)鐵酸鈣和fe2o3對(duì)nox的催化還原作用，利用物料顆粒內(nèi)部溫度較低優(yōu)勢(shì)和增加鐵礦粉與熔劑的接觸機(jī)會(huì)，相較于傳統(tǒng)工藝，更加促進(jìn)了鐵酸鈣形成，降低了燒結(jié)過(guò)程中nox的排放；利用物料顆粒內(nèi)部溫度較低優(yōu)勢(shì)和增加母球中硫與cao的接觸機(jī)會(huì)，促進(jìn)caso4等的形成，降低燒結(jié)過(guò)程中so2的排放；同時(shí)燃料外置有利于燃料燃燒增加還原性氣氛和提高熱量利用率，進(jìn)一步促進(jìn)鐵酸鈣的形成和nox和so2的降低；本發(fā)明工藝相較于傳統(tǒng)工藝，nox減排可達(dá)20％～40％，so2減排可達(dá)5％～20％。

進(jìn)一步的，所述步驟1中，所述鐵礦粉、燃料及熔劑的質(zhì)量配比分別為：鐵礦粉70％～80％、燃料5％～9％、熔劑10％～25％。

本發(fā)明使用上述配比制備原料，能夠保證燒結(jié)過(guò)程順利進(jìn)行所需熱量及成品燒結(jié)礦具有合適強(qiáng)度及冶金性能；本發(fā)明鐵礦粉可以選擇任意類型的鐵礦粉，并沒(méi)有特殊限制。

進(jìn)一步的，所述燃料為焦粉，所述熔劑為白云石、石灰石及生石灰。

焦粉的主要作用是為燒結(jié)過(guò)程提供充足的熱量，保證燒結(jié)過(guò)程順利進(jìn)行；熔劑的主要作用是在燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生足夠的粘結(jié)相，保證燒結(jié)礦強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，所述步驟1中，所述鐵礦粉一和鐵礦粉二的質(zhì)量比為0.8～1.2。

本發(fā)明鐵礦粉一和鐵礦粉二的質(zhì)量比為0.8～1.2，有利于增加鐵礦粉與熔劑的接觸機(jī)會(huì)，促進(jìn)鐵酸鈣的發(fā)展和caso4等的形成，鐵酸鈣的發(fā)展一方面可增強(qiáng)其對(duì)nox的催化還原效果，另一方面可增加燒結(jié)礦的強(qiáng)度，提高燒結(jié)礦質(zhì)量；caso4等的形成可減少so2的排放。

進(jìn)一步的，所述步驟2中，鐵礦粉一與熔劑在圓盤(pán)造球機(jī)中進(jìn)行混勻造球，混勻造球過(guò)程中配加溶劑水，將造好的球作為母球，所述配水總質(zhì)量為鐵礦粉、燃料及熔劑總質(zhì)量的5％～7％。

本發(fā)明步驟2配加溶劑水能夠提高鐵礦粉一與熔劑的潤(rùn)濕效果，有利于提高制粒效果；配水總質(zhì)量為鐵礦粉、燃料及熔劑總質(zhì)量的5％～7％，一方面可提高和改善母球的成球性和致密性，另一方面更有利于母球與原料的粘附。

進(jìn)一步的，所述步驟2中，混勻造球時(shí)間為3～5min，所述圓盤(pán)造球機(jī)半徑為2～3m，轉(zhuǎn)速為5～6r/min，傾角45°～50°，所制備出的直徑為3～6mm的母球的質(zhì)量占母球總質(zhì)量的50％～80％。

將混勻造球時(shí)間控制為3～5min，圓盤(pán)造球機(jī)半徑選擇2～3m，能夠保證鐵礦粉一與熔劑的混勻及制粒效果；將轉(zhuǎn)速控制為5～6r/min，傾角控制在45°～50°，能夠使鐵礦粉一與熔劑達(dá)到較好的制粒效果；控制直徑3～6mm的母球的質(zhì)量占母球總質(zhì)量的50％～80％，一方面有利于后續(xù)母球同粘附粉的粘附及制粒，另一方面能夠確保母球通過(guò)后續(xù)工序處理，獲得合適尺寸和比例，保證后續(xù)工序順利進(jìn)行。

進(jìn)一步的，所述步驟3中，所述鐵礦粉二與燃料在圓筒混料機(jī)中混勻，制備粘附粉。

進(jìn)一步的，所述鐵礦粉二與燃料的混合時(shí)間控制在3～5min，轉(zhuǎn)速為其中，r為圓筒混料機(jī)半徑，單位為m；將混合均勻的鐵礦粉二與燃料作為粘附粉。

將混合時(shí)間控制為3～5min，轉(zhuǎn)速控制為能夠保證鐵礦粉二與燃料達(dá)到較好的混勻效果。

進(jìn)一步的，所述步驟4中，將母球與粘附粉進(jìn)行混勻造球過(guò)程中配加霧化水，配加霧化水的總質(zhì)量為鐵礦粉、燃料及熔劑總質(zhì)量的2％～4％。

本發(fā)明配加霧化水能夠提高母球與粘附粉的潤(rùn)濕效果，有利于提高制粒效果；配水總質(zhì)量為鐵礦粉、燃料及熔劑總質(zhì)量的2％～4％，一方面有利于粘附粉在母球表面的粘附，另一方面可提高和改善母球的成球性和致密性。

進(jìn)一步的，所述步驟4中，混勻造球時(shí)間控制為4～6min，所述圓盤(pán)造球機(jī)半徑為3～4m，轉(zhuǎn)速為6～7r/min，傾角45°～53°，所制備出的直徑為6～9mm的料球質(zhì)量占料球總質(zhì)量的50％～80％。

將混勻造球時(shí)間控制為4～6min，圓盤(pán)造球機(jī)半徑選擇3～4m，能夠充分保證母球與粘附粉的混勻及制粒效果；將轉(zhuǎn)速控制為6～7r/min，傾角控制在45°～53°，能夠使母球與粘附粉達(dá)到較好的制粒效果；控制直徑6～9mm的料球質(zhì)量占料球總質(zhì)量的50％～80％，有利于保證燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中料層具有良好的透氣性，使燒結(jié)過(guò)程能夠正常順利進(jìn)行。

一種根據(jù)上述方法制備的原料進(jìn)行燒結(jié)的方法，將制備得到的同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料進(jìn)行點(diǎn)火燒結(jié)，所述燒結(jié)的點(diǎn)火溫度為1100～1300℃，點(diǎn)火時(shí)間為60～90s。

本發(fā)明對(duì)燒結(jié)的點(diǎn)火溫度進(jìn)行限定，能夠?yàn)辄c(diǎn)燃燒結(jié)原料表層固體燃料提供充足熱量，保證燒結(jié)過(guò)程順利進(jìn)行。

進(jìn)一步的，所述燒結(jié)過(guò)程為將所述同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料表層的固體燃料點(diǎn)燃，并在抽風(fēng)的作用下繼續(xù)往下燃燒產(chǎn)生高溫，使燒結(jié)過(guò)程自上而下順利進(jìn)行。

本發(fā)明在同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料表層點(diǎn)燃并抽風(fēng)，一方面使燒結(jié)過(guò)程順利進(jìn)行；另一方面有利于改善表層燒結(jié)礦的強(qiáng)度。

本發(fā)明有益效果如下：

1)本發(fā)明根據(jù)鐵礦燒結(jié)nox和so2的生成特性進(jìn)行分級(jí)制粒，利用物料顆粒內(nèi)部溫度較低優(yōu)勢(shì)和增加鐵礦粉與熔劑的接觸機(jī)會(huì)，促進(jìn)鐵酸鈣和caso4等的形成，同時(shí)將燃料外置有利于燃料燃燒增加還原性氣氛和提高熱量利用率，進(jìn)一步促進(jìn)鐵酸鈣的形成和減少nox和so2的排放，本發(fā)明較傳統(tǒng)工藝減排nox約20％～40％，減排so2約5％～20％，效果明顯；

2)本發(fā)明無(wú)需添加任何添加劑，工藝簡(jiǎn)單，投資??；

3)本發(fā)明在同時(shí)降低nox和so2排放的同時(shí)不影響燒結(jié)正常生產(chǎn)；

4)本發(fā)明方法對(duì)原有燒結(jié)原料制備工藝改造較小，具有制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。

圖1為本發(fā)明原料制備過(guò)程流程圖；

圖2為本發(fā)明同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料的物料顆粒結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的物料在高溫?zé)Y(jié)條件下nox排放濃度的變化圖。

圖4為本發(fā)明的物料在高溫?zé)Y(jié)條件下so2排放濃度的變化圖。

其中，1-鐵礦粉一，2-鐵礦粉二，3-熔劑，4-4m圓盤(pán)造球機(jī)，5-1m圓筒混料機(jī)，6-6m圓盤(pán)造球機(jī)，7-燒結(jié)機(jī)，8-燒結(jié)礦，9-50％礦粉+燃料，10-50％礦粉+熔劑，11-傳統(tǒng)燒結(jié)nox排放曲線，12-本發(fā)明nox排放曲線，13-傳統(tǒng)燒結(jié)so2排放曲線，14-本發(fā)明so2排放曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

實(shí)施例1

一種同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料制備方法，如圖1所示，本實(shí)施例選取pb、yandi、kooly、carajas、司家營(yíng)五種典型鐵礦粉進(jìn)行燒結(jié)，選取焦粉作為燃料，選取白云石、石灰石及生石灰作為熔劑，本實(shí)施配制100kg原料：具體步驟如下：

步驟1、稱取pb、yandi、kooly、carajas、司家營(yíng)五種典型鐵礦粉共77.22kg，燃料焦粉5.05kg，熔劑白云石、石灰石及生石灰共17.73kg；將五種典型鐵礦粉按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均分為鐵礦粉一和鐵礦粉二兩部分，原料中各組分的含量配比關(guān)系如表1所示；

表1燒結(jié)原料中各組分的質(zhì)量百分含量

步驟2、將鐵礦粉一與熔劑在直徑為4m的圓盤(pán)造球機(jī)中配加6kg的水混合造球作為母球，混勻造球時(shí)間為4min，轉(zhuǎn)速為5r/min，所制備的直徑為3～6mm的母球的質(zhì)量占母球總質(zhì)量的60％，配加水量為配水總質(zhì)量的66.7％，配水總質(zhì)量為9kg，母球含水質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10.6％；

步驟3、將鐵礦粉二與燃料在直徑為1m的圓筒混料機(jī)中均勻混合作為粘附粉，混合時(shí)間為4min，轉(zhuǎn)速為8r/min；

步驟4、將母球和粘附粉在直徑為6m的圓盤(pán)造球機(jī)中配加3kg的霧化水混勻造球作為同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料料球，混勻造球時(shí)間為5min，轉(zhuǎn)速為6r/min，所制備的直徑為6～9mm的料球質(zhì)量占料球總質(zhì)量的70％，配加水量為配水總質(zhì)量的33.3％，配水總質(zhì)量為9kg，料球含水質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為9％；制好的同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放原料的物料顆粒模型如圖2所示。

上述“鐵礦粉一”、“鐵礦粉二”、熔劑、焦粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為100％。

本實(shí)施例將制備好的燒結(jié)原料顆粒作為同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2的原料，模擬實(shí)際燒結(jié)生產(chǎn)，進(jìn)行燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，燒結(jié)杯尺寸為φ300mm×600mm，點(diǎn)火溫度為1200℃，點(diǎn)火時(shí)間為90s；將同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2的原料表層的固體燃料點(diǎn)燃，并在負(fù)壓抽風(fēng)的作用下繼續(xù)往下燃燒產(chǎn)生高溫，使燒結(jié)過(guò)程自上而下順利進(jìn)行。

燒結(jié)過(guò)程中鐵酸鈣和fe2o3等物質(zhì)對(duì)nox的催化還原作用可由如下反應(yīng)方程式表示：

燒結(jié)過(guò)程中的固硫作用可由如下反應(yīng)方程式表示：

cao+so2→caso3

2caso3+o2→2caso4

cao+so2+3co→cas+3co2

本發(fā)明與以傳統(tǒng)原料制備流程制備的燒結(jié)原料在相同的燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)條件下nox的排放濃度對(duì)比如圖3所示，nox峰值濃度降低18.8％，通過(guò)積分計(jì)算可得nox排放量減少25.5％左右，nox減排效果明顯；so2的排放濃度對(duì)比如圖4所示，so2峰值濃度降低2.78％，通過(guò)積分計(jì)算可得so2排放量減少6.00％左右，對(duì)so2具有一定的減排效果。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種同時(shí)降低鐵礦燒結(jié)nox和so2排放的原料制備方法，通過(guò)根據(jù)鐵礦燒結(jié)nox和so2的生成特性進(jìn)行分級(jí)制粒，利用物料顆粒內(nèi)部溫度較低優(yōu)勢(shì)和增加鐵礦粉與熔劑的接觸機(jī)會(huì)，促進(jìn)鐵酸鈣和caso4等的形成，同時(shí)將燃料外置有利于燃料燃燒增加還原性氣氛和提高熱量利用率，進(jìn)一步促進(jìn)鐵酸鈣的形成和減少nox和so2的排放。本發(fā)明較傳統(tǒng)工藝減排nox約20％～40％，減排so2約5％～20％。同時(shí)，本發(fā)明方法對(duì)現(xiàn)有燒結(jié)原料制備工藝流程改造較小，具有制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。