一種降低含碳含鐵粉塵球團(tuán)料復(fù)合造塊固體能耗的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種降低含鐵粉塵球團(tuán)料復(fù)合造塊固體能耗的方法，特別是涉及一種難造球、難焙燒含碳含鐵粉塵球團(tuán)料用于鐵礦復(fù)合造塊中降低固體能耗的方法，屬于鋼鐵冶金節(jié)能減排和優(yōu)質(zhì)高爐爐料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵聯(lián)合企業(yè)產(chǎn)生的含鐵粉塵的綜合利用價(jià)值較高，通常含有較高的Fe、Ca0、Mg0和固定碳等有益成分。這些粉塵主要產(chǎn)生于燒結(jié)、煉焦、煉鐵、煉鋼及乳鋼等工序，主要包括原料處理過(guò)程中產(chǎn)生的雜礦粉、燒結(jié)粉塵、高爐粉塵、瓦斯灰、電爐塵和轉(zhuǎn)爐塵等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)的粗鋼產(chǎn)量達(dá)到8.2億t，若按照平均每生產(chǎn)It鋼產(chǎn)生15kg含鐵粉塵計(jì)算，則粉塵的年產(chǎn)生量即高達(dá)1230萬(wàn)t。目前，對(duì)這些固體廢棄物的綜合利用率尚不到20%，大部分被堆放在廠區(qū)，不僅浪費(fèi)了有限的資源，而且污染了環(huán)境。因此實(shí)現(xiàn)含鐵粉塵高效、集中、大規(guī)模處理具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，符合當(dāng)前建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)政策的要求。
[0003]近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)出了一些含鐵粉塵資源化技術(shù)，比較而言，最經(jīng)濟(jì)合理的利用途徑是實(shí)現(xiàn)含鐵粉塵在鋼鐵廠內(nèi)部即燒結(jié)過(guò)程中的封閉和相對(duì)集中、高效處理。這是由于粉塵料中含有較高的Fe、CaO, MgO和固定碳等有益成分，可以作為燒結(jié)原燃料的替代物加以利用。
[0004]由于含鐵粉塵發(fā)生量和成分隨著生產(chǎn)變化及用料結(jié)構(gòu)改變會(huì)發(fā)生變化，且含鐵粉塵具有粒度細(xì)、親水性差等特點(diǎn)，簡(jiǎn)單的直接將其配入燒結(jié)原料中進(jìn)行常規(guī)燒結(jié)，會(huì)給燒結(jié)生產(chǎn)帶來(lái)較大負(fù)面影響，從而導(dǎo)致常規(guī)燒結(jié)過(guò)程中處理的含鐵粉塵量小，未能真正實(shí)現(xiàn)粉塵的高效處理。
[0005]理論和實(shí)踐研究表明:中南大學(xué)燒結(jié)球團(tuán)與直接還原研究所開(kāi)發(fā)的鐵礦粉復(fù)合造塊工藝(ZL200510032095.6)，能夠處理一些傳統(tǒng)上認(rèn)為難造球、難焙燒的含鐵物料。在含鐵粉塵的處理方面，能夠克服常規(guī)燒結(jié)工藝中含鐵粉塵配加量低(〈5?10% )、料層透氣性差和燒結(jié)利用系數(shù)低等缺點(diǎn)。該新工藝將含鐵粉塵料單獨(dú)制備成球團(tuán)，再與勻礦粉及其他原料混勻制粒后鋪到燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行燒結(jié)焙燒，可以獲得優(yōu)質(zhì)的復(fù)合煉鐵爐料。
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)“一種降低鐵礦粉復(fù)合造塊固體燃耗的方法(申請(qǐng)?zhí)?201510048741.1) ”報(bào)道了調(diào)控?zé)Y(jié)料層中普通細(xì)粒鐵精礦球團(tuán)料(不含碳)沿料層高度從上往下方向逐漸增加，控制顆粒料中固體燃料的含量，充分利用燒結(jié)料層的蓄熱作用原理，使得顆粒料具有充足的熱量進(jìn)行液相固結(jié)，而球團(tuán)料則充分利用料層的蓄熱進(jìn)行固相固結(jié)。其球團(tuán)分布的特點(diǎn)為:鐵礦粉復(fù)合造塊中球團(tuán)料用量為30?40%，復(fù)合造塊料層分為6層，從上至下的每一層中球團(tuán)料質(zhì)量占該層混合料質(zhì)量的百分比為:第I層10?25 %，第2層20?36%，第3層30?48%，第4層36?50%，第5層40?55%，第6層36?50%。
[0007]對(duì)于鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的含鐵粉塵球團(tuán)，其特點(diǎn)是含有較高含量的固定碳，由于粉塵料中碳的燃燒狀況與焦粉的燃燒規(guī)律不同，因此其在燒結(jié)過(guò)程中熱量分布與利用規(guī)律必將與普通細(xì)粒鐵精礦球團(tuán)復(fù)合造塊工藝不同。因此，為實(shí)現(xiàn)含鐵粉塵高效、合理、大規(guī)模的利用，進(jìn)一步提高造塊產(chǎn)品產(chǎn)質(zhì)量，降低燃料消耗，減少污染物的排放，是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的方向之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有燒結(jié)中含鐵粉塵配加量低、固體燃耗高的不足的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種可提高含鐵粉塵球團(tuán)料配比、降低能耗、減少污染物排放的含鐵粉塵球團(tuán)料復(fù)合造塊的方法。
[0009]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種降低含碳含鐵粉塵球團(tuán)料復(fù)合造塊固體能耗的方法，該方法包括以下步驟:
[0010](I)含碳含鐵粉塵與粘結(jié)劑混合造球，得到含碳含鐵粉塵球團(tuán)料；所述的含碳含鐵粉塵球團(tuán)料中固定碳的質(zhì)量百分比含量為I?7% ;
[0011](2)包括鐵礦粉、熔劑和焦粉在內(nèi)的原料混合制粒，得到顆粒料；
[0012](3)將⑴中含碳含鐵粉塵球團(tuán)料和(2)中顆粒料混合，依次經(jīng)過(guò)布料、點(diǎn)火、燒結(jié)和冷卻，得到復(fù)合造塊；所述的含碳含鐵粉塵球團(tuán)料干基質(zhì)量為鐵礦粉干基質(zhì)量的15%?30% ;所述的布料將料層為上、中、下三層，且控制各料層中含碳含鐵粉塵球團(tuán)料由上往下依次遞減，各料層中含碳含鐵粉塵球團(tuán)料干基質(zhì)量百分比含量分別為:上層35%?45%，中層30%?45%，下層10%?30%。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)難題主要在于:含碳含鐵粉塵與一般的鐵精礦不同，其含有較大比重的固定碳成分，且固定碳的粒度細(xì)，比表面積大，在高溫和氧氣充足的條件下燃燒快；相對(duì)來(lái)說(shuō)，焦粉的燃燒速度慢，當(dāng)其在常規(guī)燒結(jié)中含鐵粉塵直接配加時(shí)，焦粉的燃燒與粉塵中碳的燃燒不匹配，從而導(dǎo)致常規(guī)燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量差。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案，一方面通過(guò)將粒度極細(xì)的含鐵粉塵制備成球團(tuán)料，此球團(tuán)料在高溫條件下，由于球團(tuán)內(nèi)氧化性氣氛較弱，從而使得細(xì)粒固定碳的燃燒速度變慢；另一方面，通過(guò)調(diào)節(jié)焦粉的粒度組成，進(jìn)而控制焦粉的燃燒速度，使得球團(tuán)料中碳的燃燒與顆粒料中焦粉的燃燒相匹配，從而獲得較好的燒結(jié)效果。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)調(diào)控含固定碳的含鐵粉塵球團(tuán)料在復(fù)合造塊料層中的分布，借助料層蓄熱作用，利用粉塵球團(tuán)中固定碳的燃燒與顆粒料中焦粉的燃燒相匹配的關(guān)系，從而達(dá)到降低固體燃料消耗的目的。在含鐵粉塵球團(tuán)料在復(fù)合造塊中未向上偏析時(shí)，燒結(jié)混合料中的固體燃料分布是均勻的(含鐵粉塵球團(tuán)料均勻分布于混合料中)，或者固體燃料從上到下是逐漸增加的(含鐵粉塵球團(tuán)料自然偏析于混合料中:下部多上部少)，這通常容易導(dǎo)致燒結(jié)料層表面因燃料不足而成品率較低，而燒結(jié)料層下部因上部料層蓄熱導(dǎo)致熱量過(guò)剩，進(jìn)而也導(dǎo)致燒結(jié)礦質(zhì)量下降的問(wèn)題，且隨著燒結(jié)料層高度的不斷增加，料層蓄熱帶來(lái)的不利影響日益嚴(yán)重。針對(duì)這一不利現(xiàn)象，本發(fā)明設(shè)計(jì)了含鐵粉塵球團(tuán)料適當(dāng)向燒結(jié)料層上部偏析的分布規(guī)律，充分利用料層蓄熱進(jìn)行焙燒，使得料層上部和下部均有足夠的熱量保證含鐵粉塵料和球團(tuán)料固結(jié)的進(jìn)行。通過(guò)此方法可以獲得質(zhì)量較好的復(fù)合造塊產(chǎn)品，并且還可以降低顆粒料中的固體燃料配加量。
[0016]優(yōu)選的方案中，含碳含鐵粉塵為燒結(jié)除塵灰、高爐灰、電爐灰、原料場(chǎng)灰、成品灰、礦槽灰和轉(zhuǎn)爐灰中的至少一種；或者為高品位鐵精礦與燒結(jié)除塵灰、高爐灰、電爐灰、原料場(chǎng)灰、成品灰、礦槽灰和轉(zhuǎn)爐灰中的至少一種的混合物。
[0017]優(yōu)選的方案中，顆粒料中的焦粉干基質(zhì)量為顆粒料干基質(zhì)量為2.0%?4.0% ;所述的焦粉粒度滿足_3mm粒級(jí)的質(zhì)量百分比含量為100%，且-0.5mm粒級(jí)的質(zhì)量百分比含量不大于15%，0.5mm?1_粒級(jí)的質(zhì)量百分比含量為30%?35%。
[0018]優(yōu)選的方案中，含碳含鐵粉塵料通過(guò)高壓輥磨方式處理得到。
[0019]優(yōu)選的方案中，顆粒料的粒度為Imm?8mm，所述含碳含鐵粉塵球團(tuán)料的粒度為5mm ?12mm0
[0020]優(yōu)選的方案中，⑵中的原料中還包括返礦。
[0021]相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來(lái)的有益技術(shù)效果:本發(fā)明的技術(shù)方案一方面通過(guò)將含碳含鐵原料制成粒徑較大的球團(tuán)料，而鐵礦粉和焦粉制成粒徑相對(duì)較小的球粒，從而可以控制球團(tuán)料內(nèi)的固定碳與焦粉中的焦粉燃燒性相匹配，從而獲得較好的燒結(jié)效果。另一方面通過(guò)設(shè)計(jì)含碳含鐵粉塵球團(tuán)料適當(dāng)向燒結(jié)料層上部偏析的分布規(guī)律，充分利用料層蓄熱進(jìn)行焙燒，使得料層上部和下部均有足夠的熱量保證含鐵粉塵料和球團(tuán)料固結(jié)的進(jìn)行。該方法有效解決了現(xiàn)有含碳含鐵粉塵因固定碳燃燒性能與焦粉燃燒性能不匹配，而導(dǎo)致常規(guī)燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量差的技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案可以獲得質(zhì)量較好的復(fù)合造塊產(chǎn)品，并且可以降低顆粒料中的固體燃料配加量。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本
【發(fā)明內(nèi)容】
，而不是限制本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0023]對(duì)比實(shí)施例1
[0024]球團(tuán)料未偏析(上中下三層中球團(tuán)料比例為33.3%:33.3%:33.3% )
[0025]將燒結(jié)除塵灰、高爐灰、電爐灰、原料場(chǎng)灰、成品灰、礦槽灰、轉(zhuǎn)爐灰按照質(zhì)量比為15:20:5:30:10:15:5進(jìn)行配料并混勾，使得混合料中固定碳干基質(zhì)量占混合料干基質(zhì)量的6.6%，經(jīng)高壓輥磨預(yù)處理后配加2.0%的粘結(jié)劑(膨潤(rùn)土)制備成8-12mm的球團(tuán)料，其余鐵礦粉、焦粉(-0.5mm粒級(jí)質(zhì)量百分比為15%，0.5mm?Imm粒級(jí)質(zhì)量百分比為35%，粒級(jí)質(zhì)量百分比為50% )、恪劑和返礦混勾制備成顆粒料。其中，生球的水分為11 %，球團(tuán)料占鐵礦粉干基質(zhì)量比為20 %，顆粒料水分為8.3 %，顆粒料中的焦粉用量為3.2 %，顆粒料堿度為1.9，綜合堿度為1.8。將燒結(jié)混合料分為3層并布料于燒結(jié)杯中，從上至下各層中球團(tuán)料的質(zhì)量占該層混合料質(zhì)量的百分比分別為33.3%、33.3%、33.3%，在料層高度700mm、燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓1kPa的條件下進(jìn)行燒結(jié)焙燒，所獲得利用系數(shù)1.497t.m 2.h \成品率74.77%、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)65.60%，外加固體能耗為32kg.t、
[0026]實(shí)施例1
[0027]將燒結(jié)除塵灰、高爐灰、電爐灰、原料場(chǎng)灰、成品灰、礦槽灰、轉(zhuǎn)爐灰按照質(zhì)量比為15:20:5:30:10:15:5進(jìn)行配料并混勻，使得混合料中固定碳干基質(zhì)量占混合料干基質(zhì)量的6.6%，經(jīng)高壓輥磨預(yù)處理后配加3.0%的粘結(jié)劑(膨潤(rùn)土)制備成8-12mm的球團(tuán)料，其余鐵礦粉、焦粉(-0.5mm粒級(jí)質(zhì)量百分比為15%，0.5mm?Imm粒級(jí)質(zhì)量百分比為35%，
粒級(jí)質(zhì)量百分比為50% )、恪劑和返礦混勾制備成顆粒料。其中，生球的水分為11 %，球團(tuán)料占鐵礦粉干基質(zhì)量比為15 %，顆粒料水分為8.3 %，顆粒料中的焦粉用量為
3.2%，顆粒料堿度為1.9，綜合堿度為1.8。將燒結(jié)混合料分為3層并布料于燒結(jié)杯中，從上至下各層中球團(tuán)料的質(zhì)量占該層混合料質(zhì)量的百分比分別為39%、33%、28%，在料層高度750mm、燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓1kPa的條件下進(jìn)行燒結(jié)焙燒，所獲得利用系數(shù)1.606t.m 2.h \成品率74.27%、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)65.73%，外加固體能耗為27.4kg.t、
[0028]實(shí)施例2
[0029]將燒結(jié)電爐灰、原料場(chǎng)灰、成品灰、礦槽灰、轉(zhuǎn)爐灰按照質(zhì)量比為10:30:20:25:15進(jìn)行配料并混勻，