排放量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種降低鐵礦燒結(jié)煙氣中PM2.5排放量方法，屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼鐵行業(yè)是除煤燃燒、垃圾焚燒外PM2.5的主要固定排放源。鐵礦燒結(jié)作為我國(guó)煉 鐵流程中的重要環(huán)節(jié)，其生產(chǎn)過(guò)程外排廢氣量占鋼鐵工業(yè)總廢氣量的40 %以上，是鋼鐵工 業(yè)的主要大氣污染源。燒結(jié)煙氣排放的PM2.5超細(xì)顆粒污染物，由于PM 2.5粒徑小、比表面積 大，很容易負(fù)載燒結(jié)過(guò)程生成的重金屬元素（Hg、Pb、Zn、Cr、As)、堿金屬（K、Na)和持久性 污染物PCDD/Fs等有毒有害物質(zhì)，其污染問(wèn)題直接關(guān)系到國(guó)民的生存環(huán)境和生存質(zhì)量。
[0003] 燒結(jié)工序針對(duì)煙氣粉塵排放的控制主要采用靜電除塵器，可有效脫除大于10 y m 的較粗顆粒物，但因粒徑小于2. 5 ym的超細(xì)顆粒物易負(fù)載堿金屬氯化物、重金屬氯化物及 CaO,比電阻通常高達(dá)1012-1013Q*cm，難以被靜電除塵器有效捕集。實(shí)際上，我國(guó)燒結(jié)廠煙 氣粉塵平均排放濃度約為102mg/m 3,其中80 %的粉塵為超細(xì)顆粒污染物，該排放濃度也與 《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的最大濃度50mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)存在較 大差距，從而燒結(jié)工序PM 2.5減排面臨巨大的環(huán)保壓力。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有針對(duì)鐵礦燒結(jié)過(guò)程PM2.5減排的研究報(bào)道，PM 2.5排放控制技術(shù) 的研究重心主要集中在煤燃燒、垃圾焚燒領(lǐng)域，技術(shù)途徑分為四種類型：（1)減少爐內(nèi)PM 2.5 生成；(2)團(tuán)聚技術(shù)；（3)新型除塵技術(shù)；(4)煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)。減少爐內(nèi)PM2.5生成是通過(guò)在 爐內(nèi)注入高比表面積吸附劑減少PM 2.5前驅(qū)核顆粒的數(shù)量來(lái)達(dá)到減排PM2.5的目的，該技術(shù) 在燒結(jié)料層中操作難度太大；團(tuán)聚技術(shù)為采用物理、化學(xué)方法使PM 2.5聚合為可通過(guò)常規(guī)電 除塵器高效脫除的粗粒級(jí)顆粒物的技術(shù)，考慮到PM2. 5占總顆粒物比例低的特點(diǎn)，團(tuán)聚預(yù)處 理技術(shù)在燒結(jié)工序難以獲得高效、低成本的應(yīng)用；新型電除塵技術(shù)多基于布袋過(guò)濾和靜電 除塵復(fù)合的方法，而布袋除塵不適合溫度高、含濕量大的燒結(jié)煙氣；煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)通過(guò)向煙 氣中噴入硫氧化物、水霧來(lái)達(dá)到調(diào)整PM 2.5比電阻至靜電除塵器所需求范圍內(nèi)的目的，因硫 氧化物對(duì)煙道、除塵設(shè)備的腐蝕作用以及水霧降低煙氣溫度至酸露點(diǎn)等潛在危害，需考慮 該技術(shù)在燒結(jié)領(lǐng)域應(yīng)用的可行性。
[0005] 因煤燃燒、垃圾焚燒領(lǐng)域PM2.5減排技術(shù)難以直接復(fù)制到燒結(jié)領(lǐng)域，結(jié)合燒結(jié)原料、 過(guò)程、煙氣特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)適用于鐵礦燒結(jié)PM 2.5減排的技術(shù)勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有鐵礦燒結(jié)過(guò)程PM2.5減排技術(shù)存在空白，本發(fā)明的目的是在于提供一種通 過(guò)控制含鐵原料中有害元素在燒結(jié)過(guò)程中的轉(zhuǎn)化行為，在不影響燒結(jié)產(chǎn)量、質(zhì)量指標(biāo)的前 提下，減少燒結(jié)過(guò)程PM 2.5的生產(chǎn)量和排放量的方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種降低鐵礦燒結(jié)煙氣中PM2. 5排放量 方法，該方法包括以下步驟：
[0008] (1)將含鐵原料按照以下方法分類：a)滿足鉀和/或鈉質(zhì)量百分比含量> 0. 1%， 和/或鉛質(zhì)量百分比含量> 0. 08 %的含鐵原料，記為A類；b)不滿足A類要求，且氯質(zhì)量百 分比含量> 0. 05%的含鐵原料，記為B類；c)不滿足A類要求和B類要求的含鐵原料，記為 C類；
[0009] (2)采用A類含鐵原料與包括生石灰在內(nèi)的原料混合，進(jìn)行一次造粒，得到球粒 I ;
[0010] (3)所得球粒I置于包括B類和/或C類含鐵原料及含硅固體吸附劑在內(nèi)的混合 料中，進(jìn)行二次造粒，得到球粒II ;
[0011] (4)將所得球粒II進(jìn)行燒結(jié)。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案首次對(duì)含鐵原料依據(jù)其K(Na)、Pb、C1等有害元素含量高低不 同的特點(diǎn)進(jìn)行分類，并巧妙地利用各種有害元素在燒結(jié)過(guò)程中的不同轉(zhuǎn)化機(jī)理來(lái)設(shè)計(jì)球粒 結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變球粒中有害元素在燒結(jié)過(guò)程的轉(zhuǎn)化機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)降低鐵礦燒結(jié)過(guò)程中PM 2.5排 放量。本發(fā)明的技術(shù)方案中將堿金屬及鉛含量較高的高堿金屬含鐵原料和高鉛含鐵原料 進(jìn)行一次造粒，將其構(gòu)建在球粒內(nèi)部，能有效阻礙K(Na)、Pb向球粒外部擴(kuò)散進(jìn)入燒結(jié)煙 氣；同時(shí)，將含氯量較高的高氯含鐵原料包裹在外部，能充分抑制C1元素與K (Na)、Pb等結(jié) 合形成低沸點(diǎn)易揮發(fā)的氯化物，從而減少揮發(fā)性有害元素經(jīng)由氣化-冷凝結(jié)晶途徑形成的 PM2.5〇
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)方案在二次混合造粒過(guò)程中加入了含硅固體吸附劑，其主要含有鋁 娃酸鹽或Si0 2等成分，可起到同步吸附煙氣中及通過(guò)制粒小球內(nèi)部向外部擴(kuò)散的K(Na)、Pb 蒸汽，并形成相應(yīng)的難揮發(fā)硅鋁酸鹽或硅酸鹽，達(dá)到抑制PM 2.5形成的目的。
[0014] 本發(fā)明的降低鐵礦燒結(jié)煙氣中PM2.5排放量方法還包括以下優(yōu)選方案：
[0015] 優(yōu)選的方案中，本發(fā)明的技術(shù)方案中含鐵原料來(lái)源比較廣泛，可以采用開(kāi)采或選 礦得到的天然鐵礦石，特別適應(yīng)于從鋼鐵工業(yè)、制酸工業(yè)及冶金工業(yè)中回收的邊角料、廢 渣、廢棄物等含鐵原料。包括鋼鐵工業(yè)中副產(chǎn)的氧化鐵皮、乳鋼皮、除塵灰、煉鋼污泥或瓦斯 灰，制酸工業(yè)中副產(chǎn)的硫鐵礦燒渣，以及有色金屬冶煉產(chǎn)生的含鐵廢棄物中的至少一種。
[0016] 優(yōu)選的方案中，（2)中生石灰的用量以調(diào)整一次造?；旌狭系膲A度至2. 0~2. 4來(lái) 計(jì)量。該優(yōu)選方案中通過(guò)調(diào)節(jié)生石灰配比將球粒I的堿度控制在2. 0~2. 4,有助于在燒 結(jié)過(guò)程中形成豐富的液態(tài)鐵酸鈣粘結(jié)相，起到加強(qiáng)PM2.5與液相物質(zhì)發(fā)生碰撞而被捕集的作 用。
[0017] 優(yōu)選的方案中，（2)的一次造?；旌狭现邪ㄒ淮卧炝；旌狭峡傎|(zhì)量2~4%的燃 料。該優(yōu)選方案調(diào)控預(yù)一次造?；旌狭现腥剂系馁|(zhì)量百分比含量在2~4%的較低水平，有 助于降低燒結(jié)過(guò)程制粒小球內(nèi)部所能達(dá)到的最高溫度，從而起到更好的抑制K(Na)、Pb的 揮發(fā)和向PM 2.5的轉(zhuǎn)化。
[0018] 優(yōu)選的方案中，一次造粒的時(shí)間為3~5分鐘。
[0019] 優(yōu)選的方案中，二次造粒的時(shí)間為2~4分鐘。
[0020] 本發(fā)明的技術(shù)方案中通過(guò)控制兩次造粒條件和參數(shù)可將高堿金屬、高鉛含鐵原料 與高氯含鐵原料分別集中分布在制粒小球內(nèi)層和外層，起到充分抑制內(nèi)部K(Na)、Pb向低 沸點(diǎn)氯化物的轉(zhuǎn)化，并配合固態(tài)吸附劑的吸附作用，有助于減少易形成PM 2.5的K(Na)、Pb蒸 汽來(lái)源，從而起到更好的降低PM2. 5的目的。
[0021] 優(yōu)選的方案中，含硅固體吸附劑為高嶺土、膨潤(rùn)土和硅藻土中的至少一種。優(yōu)選的 含硅固體吸附劑均具有較高的比表面積、熱穩(wěn)定性及吸附能力，且其主要化成分為鋁硅酸 鹽或Si02，可起到同步吸附煙氣中及通過(guò)制粒小球內(nèi)部向外部擴(kuò)散的K(Na)、Pb蒸汽，并形 成相應(yīng)的難揮發(fā)硅鋁酸鹽或硅酸鹽，達(dá)到抑制PM 2.5形成的目的。
[0022] 優(yōu)選的方案中，含硅固體吸附劑為（2)種A類含鐵原料質(zhì)量的1%~4%。
[0023] 優(yōu)選的方案中，含硅固體吸附劑粒度為_(kāi)0. 045mm。
[0024] 優(yōu)選的方案中，⑶的二次造?；旌狭现邪ǚ档V、熔劑和燃料。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果：本發(fā)明的技術(shù)方案首次根 據(jù)含鐵原料中有害元素K(Na)、Pb、C1含量的差異將含鐵原料進(jìn)行分類，構(gòu)建合理的球粒 結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變各種有害元素在焙燒過(guò)程中的化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)降低鐵礦燒結(jié)過(guò)程中 PM 2.5排放量。本發(fā)明的技術(shù)方案將高堿金屬含鐵原料及高鉛含鐵原料等進(jìn)行一次造粒，并 通過(guò)生石灰來(lái)調(diào)控混合料至適當(dāng)堿度，有益于減少PM 2.5的生成量和增加已生成PM2.5被液 相物質(zhì)捕集的幾率；通過(guò)將高氯含鐵原料在二次造粒時(shí)加入，可抑制制粒小球內(nèi)部K(Na)、 Pb向低沸點(diǎn)氯化物的轉(zhuǎn)化，并配合固態(tài)吸附劑的吸附作用，有助于減少易形成PM 2.5的 K