本發(fā)明涉及冶金環(huán)境保護技術領域，尤其涉及一種降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料制備方法。

背景技術：

目前，我國so2的年排放量在2000萬噸左右，2015年我國的so2排放量達到2010萬噸。鋼鐵工業(yè)so2排放量占全國工業(yè)so2排放總量的8.8％，是重要的so2排放源，其中燒結(jié)工序排放的so2約占整個鋼鐵生產(chǎn)流程so2排放量的90％左右，約占全國so2總排放量的3％左右。so2是形成酸雨和光化學煙霧的主要原因，也是霧霾的主要成因，影響生態(tài)環(huán)境和人類健康，有效減少燒結(jié)過程中so2的排放具有重要意義。

燒結(jié)過程so2排放的特點是，煙氣排放量大，so2濃度波動大，一噸燒結(jié)礦產(chǎn)生的煙氣量一般為3500～5000m³，燒結(jié)煙氣中so2濃度一般為400～5000mg/m³。傳統(tǒng)的燒結(jié)煙氣脫硫工藝對so2具有較好的減排效果，但仍存在諸多問題，如石灰消耗量大、脫硫廢水難處理、脫硫石膏較難利用、設備腐蝕嚴重、投資成本和操作費用較高等。因此，開發(fā)能夠減少燒結(jié)so2排放、減少石灰消耗及減輕燒結(jié)煙氣脫硫設備運行負荷的新型技術具有非常重要的現(xiàn)實意義。

目前，針對燒結(jié)過程so2的治理主要以末端治理為主，從源頭出發(fā)降低燒結(jié)過程so2排放的相關研究較少。歐洲鋼鐵行業(yè)燒結(jié)工序通過使用硫含量較低的原燃料使so2排放濃度小于500mg/m³，在經(jīng)過脫硫后，so2排放濃度小于100mg/m³。國內(nèi)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)原燃料相對固定，不易通過改變燒結(jié)原燃料的方法減少so2排放。從源頭降低so2的排放，主要為通過配加鈣基添加劑或使用低硫原燃料，一方面需對原有工藝進行改造，另外還會增加生產(chǎn)成本。

根據(jù)不同鐵礦石硫含量存在差別的特點，我們提出了一種利用鐵礦石自身特點降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料制備方法，該方法對原有燒結(jié)原料制備工藝改造較小，既可降低燒結(jié)過程中so2的排放，還可減少燒結(jié)煙氣脫硫石灰的消耗，達到減排和降低煙氣處理成本的目的。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料制備方法，用以解決現(xiàn)有技術中so2排放量高及燒結(jié)煙氣脫硫石灰消耗多的問題，實現(xiàn)了在基本不改變現(xiàn)有燒結(jié)工藝流程的前提下，同時減少燒結(jié)過程中so2排放和脫硫石灰的消耗，降低了鋼鐵企業(yè)燒結(jié)生產(chǎn)中煙氣處理的成本。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料制備方法，主要包括以下步驟：

步驟1、選擇鐵礦石，根據(jù)鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分數(shù)對鐵礦石進行分類，若其中超過50％鐵礦石中的含硫質(zhì)量分數(shù)高于某值，而其他礦石卻低于該值，則選擇該值作為含硫標準值，將高于標準值的鐵礦石劃分為“高硫”鐵礦石部分，低于標準值的鐵礦石劃分為“低硫”鐵礦石部分；

步驟2、確定“高硫”鐵礦石部分與“低硫”鐵礦石部分的質(zhì)量比；

步驟3、稱取除鐵礦石外的其他燒結(jié)原料，將其他燒結(jié)原料分成其他燒結(jié)原料一和其他燒結(jié)原料二兩部分，所述其他燒結(jié)原料一和其他燒結(jié)原料二的質(zhì)量比與步驟2中“高硫”鐵礦石部分與“低硫”鐵礦石部分的質(zhì)量比相同；若“高硫”鐵礦石部分和“低硫”鐵礦石部分的質(zhì)量比為1:4，則其他燒結(jié)原料一和其他燒結(jié)原料二也按1:4分為兩部分；

步驟4、將“高硫”鐵礦石與其他燒結(jié)原料一進行混合，制備母球；

步驟5、將“低硫”鐵礦石與其他燒結(jié)原料二在圓筒混料機中作為粘附粉與母球在噴灑霧化水的條件下混合制粒，得到降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料；

步驟6、將降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料進行點火燒結(jié)。

本發(fā)明通過減少物料顆粒中硫特別是母球中硫與氧的接觸同時降低物料顆粒內(nèi)部溫度，根據(jù)鐵礦石硫含量的差別及配比的不同，可使so2減排20％～50％，同時還可減少燒結(jié)煙氣脫硫石灰消耗，達到減排和降低煙氣處理成本的目的；“高硫”鐵礦石和“低硫”鐵礦石并非傳統(tǒng)意義上鐵礦石含硫高低，而是在同一批鐵礦石中含硫相對高低的概念；同一批鐵礦石中含硫相對高低是指同一批鐵礦石中某些礦石的含硫量高于某一標準值，而其他礦石的含硫量低于該值，燒結(jié)原料指的是原始的沒有經(jīng)過混合制粒的物料，包括鐵礦石，燃料和熔劑。

進一步的，所述步驟1中，含硫標準值選擇礦石中含硫質(zhì)量分數(shù)為0.01％或0.02％。

根據(jù)國內(nèi)外礦石含硫量及不同企業(yè)所使用的外礦及國產(chǎn)礦配比的不同，為了更加合理和最大限度的根據(jù)礦石硫含量劃分“高硫”鐵礦石和“低硫”鐵礦石，通常選擇含硫0.01％或0.02％為標準值；當?shù)V石中超過50％的礦石的含硫量大于等于0.02％時選則0.02％為標準值；當?shù)V石中超過50％的礦石的含硫量大于等于0.01％，且存在含硫量在0.01％～0.02％的礦石時選則0.01％為標準值，也可根據(jù)企業(yè)自身使用礦石情況自行選定含硫標準值。

進一步的，所述步驟3中其他燒結(jié)原料主要包括燃料及熔劑。

進一步的，所述燃料為焦粉，所述熔劑為白云石、石灰石及生石灰，所述焦粉的質(zhì)量分數(shù)占燒結(jié)原料的5％～8％；所述熔劑的質(zhì)量分數(shù)占燒結(jié)原料的10％～20％。

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

進一步的，所述步驟4中，“高硫”鐵礦石與其他燒結(jié)原料一在圓筒混料機中進行混合，所述混合過程中配加溶劑水，將混合后的物料成球，并作為母球，所述配水總質(zhì)量為燒結(jié)原料的7％～9％。

配水總質(zhì)量為燒結(jié)原料的7％～9％，一方面可改善母球的成球性和致密性，另一方面更有利于與其他原燃料的粘附。

進一步的，所述混合時間控制在1.5～2min，所述圓筒混料機轉(zhuǎn)速為其中r為混料機半徑，單位為m，所述“高硫”鐵礦石混合過程中配水量為配水總質(zhì)量的50％～80％，所述直徑為2～10mm的母球質(zhì)量占總體母球比例的60％～80％；上述百分數(shù)均為質(zhì)量分數(shù)。

將混合時間控制在1.5～2min,能夠保證“高硫”鐵礦石與其他燒結(jié)原料一混合均勻，提高制粒效果；將轉(zhuǎn)速控制在能夠使“高硫”鐵礦石與其他燒結(jié)原料一達到最佳的混勻效果，提高制粒效果。

進一步的，所述步驟5中，所述混合時間控制在2.5～3min，轉(zhuǎn)速為其中，r為混料機半徑，單位為m，所述“低硫”鐵礦石混合過程中霧化水配加量為配水總質(zhì)量的20％～50％，所述直徑為2～10mm的物料顆粒所占總體顆粒的比例為70％～90％；上述百分數(shù)均為質(zhì)量分數(shù)。

混合時間控制在2.5～3min，能夠提高母球和粘附粉的制粒效果；轉(zhuǎn)速為能夠保證母球和粘附粉混合均勻，同時提高制粒效果；配加霧化水能夠提高粘附粉的潤濕效果，有利于母球與其他原燃料的粘附。

進一步的，所述步驟6中，所述燒結(jié)的點火溫度為1000～1200℃，點火時間為50～90s。

對燒結(jié)的點火溫度進行限定，能夠為點燃燒結(jié)原料表層固體燃料提供充足熱量，保證燒結(jié)過程順利進行。

進一步的，將所述降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料表層的固體燃料點燃，并在抽風的作用下繼續(xù)往下燃燒產(chǎn)生高溫，使燒結(jié)過程自上而下順利進行。

在降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料表層點燃并抽風，一方面使燒結(jié)過程順利進行；另一方面有利于改善表層燒結(jié)礦的強度。

本發(fā)明有益效果如下：

1)利用鐵礦石自身含硫差別進行分級制粒，減少物料顆粒中硫特別是母球中硫與氧的接觸，同時降低物料顆粒內(nèi)部溫度，有效降低燒結(jié)過程so2排放，較傳統(tǒng)工藝減排so2約20％～50％，效果明顯；

2)無需添加任何添加劑，不增加額外成本；

3)在降低so2排放的同時可減少燒結(jié)脫硫石灰的消耗，減少處理成本，達到減排降本的目的；

4)新方法對原有燒結(jié)工序無較大改變，具有制備工藝簡單，經(jīng)濟實用易實現(xiàn)的特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明原料制備過程流程圖；

圖2為本發(fā)明降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料的物料顆粒結(jié)構示意圖；

圖3為本發(fā)明的物料在高溫燒結(jié)條件下so2排放濃度的變化圖。

其中，1-“高硫”鐵礦石，2-其他燒結(jié)原料一，3-圓筒混料機，4-水，5-“低硫”鐵礦石，6-其他燒結(jié)原料二，7-圓筒混料機，8-霧化水，9-布料裝置，10-點火裝置，11-燒結(jié)機，12-燒結(jié)廢氣，13-電除塵器，14-風機，15-燒結(jié)脫硫塔，16-煙氣分析，17-煙囪，18-“低硫”鐵礦石+其他燒結(jié)原料二，19-“高硫”鐵礦石+其他燒結(jié)原料一，20-傳統(tǒng)燒結(jié)so2排放曲線，21-本發(fā)明so2排放曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

一種降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料制備方法，如圖1所示，

選擇pb、yandi、kooly、carajas、司家營五種典型鐵礦石，五種鐵礦石中含硫的質(zhì)量分數(shù)分別為pb(0.006％)、yandi(0.021％)、kooly(0.048％)、carajas(0.008％)、司家營(0.021％)，其中yandi、kooly、司家營礦中硫的質(zhì)量分數(shù)均大于0.02％，pb、carajas礦中硫的質(zhì)量分數(shù)均小于0.02％；yandi、kooly、司家營礦三種礦石中硫的質(zhì)量分數(shù)均大于0.02％且不存在硫的質(zhì)量分數(shù)為0.01％～0.02％的礦石，同時其余兩種礦石中硫的質(zhì)量分數(shù)均小于0.01％，為了更加合理的劃分五種礦石，故將硫的質(zhì)量分數(shù)為0.02％作為標準值，因此，yandi、kooly、司家營礦作為“高硫”鐵礦石，pb、carajas礦作為“低硫”鐵礦石；

按照上述劃分標準，制備100kg的燒結(jié)原料，其中“高硫”鐵礦石與“低硫”鐵礦石的質(zhì)量比為1:1；將除鐵礦石以外的其他燒結(jié)原料分成其他燒結(jié)原料一和其他燒結(jié)原料二，其他燒結(jié)原料一和其他燒結(jié)原料二的質(zhì)量比為1:1；其他原燃料包括焦粉、白云石、石灰石及生石灰；

燒結(jié)原料中各組分的質(zhì)量百分含量如表1所示：

表1燒結(jié)原料中各組分的質(zhì)量百分含量

將“高硫”鐵礦石中yandi、kooly、司家營分別以質(zhì)量分數(shù)為15.43％、7.72％與15.45％與其他燒結(jié)原料一中焦粉2.525％、白云石3.385％、石灰石4.005％及生石灰1.485％在直徑為1m的圓筒混料機中配加5.6kg的水混合作為母球，混合時間為1.5min，轉(zhuǎn)速為8r/min，直徑為2～10mm的母球質(zhì)量占總體母球質(zhì)量的70％，配加水量為配水總質(zhì)量的70％，配水總質(zhì)量為8kg，母球含水質(zhì)量百分數(shù)為11.2％；

“低硫”鐵礦石中pb、carajas均以質(zhì)量分數(shù)為19.3％與其他燒結(jié)原料二中焦粉2.525％、白云石3.385％、石灰石4.005％及生石灰1.485％在直徑為1m的圓筒混料機中作為粘附粉與母球在噴灑2.4kg的霧化水的條件下混合制粒，混合時間控制在2.5min，轉(zhuǎn)速為9r/min，直徑為2～10mm的物料顆粒所占比例為80％，霧化水量為配水總質(zhì)量的30％，配水總質(zhì)量為8kg，制好的物料顆粒含水質(zhì)量百分數(shù)為8％，制好的降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料的物料顆粒如圖2所示；

上述“高硫”鐵礦石、“低硫”鐵礦石、其他燒結(jié)原料一、其他燒結(jié)原料二的質(zhì)量分數(shù)之和為100％。

將制好的物料顆粒作為降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料，模擬實際燒結(jié)生產(chǎn)，進行燒結(jié)杯實驗，燒結(jié)杯尺寸為φ300mm×600mm，點火溫度為1100℃，點火時間為90s；將降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料表層的固體燃料點燃，并在負壓抽風的作用下繼續(xù)往下燃燒產(chǎn)生高溫，使燒結(jié)過程自上而下順利進行。

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)杯實驗條件下so2的排放濃度對比如圖3所示，通過積分計算可得so2排放量減少50％左右。

so2的減排可減少石灰石的消耗，so2平均濃度500mg/m³，煙氣量為40×10⁴m³/h的360m²燒結(jié)機，當so2減排50％時，so2排放濃度降低為250mg/m³，以石灰石純度為90％、脫硫效率為90％進行計算，石灰石消耗可減少近157kg/h，年均節(jié)約石灰石消耗1375噸；按照石灰石價格200元/噸計算，可節(jié)省石灰石購買費用28萬元/年，同時運行和維護成本也將大幅下降。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種降低鐵礦燒結(jié)so2排放的原料制備方法，通過減少物料顆粒中硫特別是母球中硫與氧的接觸同時降低物料顆粒內(nèi)部溫度，根據(jù)鐵礦石硫含量的差別及配比的不同，可使so2減排20％～50％，同時還可減少燒結(jié)煙氣脫硫石灰消耗，達到減排和降低煙氣處理成本的目的，同時，新方法對原有燒結(jié)工序無較大改變，具有制備工藝簡單，經(jīng)濟實用易實現(xiàn)的特點。

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