一种烧结过程的在线脱硫方法
【专利摘要】本发明公开了一种烧结过程的在线脱硫方法，属于脱硫【技术领域】。本发明的一种烧结过程的在线脱硫方法，在烧结台车的底部铺装有铺底料层，将烧结用混合料铺设在铺底料层的上方形成混合料层，其中：在混合料层中还铺设有脱硫剂层，该脱硫剂层与烧结台车底部的距离为烧结料层总高度的1/8-1/4，该脱硫剂层中的脱硫剂为能够分解出氨气的颗粒物；脱硫剂层中的脱硫剂为尿素颗粒，且加入的尿素颗粒的平均粒径为0.30-0.80mm。本发明通过在特定位置加入脱硫剂颗粒物，能够最大限度地提高烧结过程的脱硫效率，且能够保证烧结矿的各项技术指标，对烧结矿的质量几乎无影响。
【专利说明】一种烧结过程的在线脱硫方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及脱硫【技术领域】，更具体地说，涉及一种烧结过程的在线脱硫方法。
【背景技术】
[0002]烧结是钢铁联合企业生产链的重要工序，随着钢铁工业的发展，对铁矿石的要求量日益增多。然而，直接入炉炼铁的富矿越来越少，必须大量开采和使用贫矿资源。贫矿直接入炉冶炼会使高炉生产指标恶化。因此，贫矿通过选矿处理得到精矿粉。精矿和富矿在开采和加工过程中产生的粉矿，需造块后才能用于高炉炼铁。而烧结机的作用就是矿物造块。经烧结的矿物的冶金性能大为改善，给高炉生产带来巨大的经济效益。同时，烧结法对原料的适应性很强，不仅可以用粒度较粗的富矿粉和精矿粉生产烧结矿，同时还可以处理工业含铁废弃物。
[0003]目前钢铁生产过程中SO2排放总量约占全国排放总量的11%。其中烧结工序外排的SO2约占85%。烧结作为钢铁长流程生产工序的源头，其能耗约占吨钢能耗的10%。通过烧结工序技术进步，降低烧结工序能耗，减少污染物(主要是SO2、二噁英、粉尘)排放，对整个钢铁行业的节能减排具有重要意义。
[0004]国家环保部制定“十二五”烧结、球团大气污染物排放国家标准(GB28662-2012)于2015年I月I日开始全面执行新的200mg/m3的烧结SO2排放标准，加上近期全国大部分地区的雾霾天气，将钢铁企业的烧结过程污染物排放推向了风口浪尖。作为钢铁流程污染物排放的重要工艺环节，烧结工艺脱硫、脱硝、脱二噁英已成为当前国家迫切需要解决的重大技术难题，其中脱硫首当其冲。`
[0005]目前国内外的烧结脱硫方法主要是对烧结烟气的末端治理方法，主要分为干法、半干法和湿法，虽然大部分能有效脱除SO2，但是投资费用和运行费用巨大。以某钢铁厂MEROS脱硫工艺为例，仅一台360m2烧结机脱硫装置投资费用近I亿元，年运行费用3000万元左右，全国大小烧结机共计300台左右，仅脱硫就要消耗上百亿资金，让钢铁企业背上了沉重的经济负担。因此，革新现有的脱硫方法势在必行。
[0006]通过专利检索，目前已有相关的烧结脱硫技术方案公开。中国专利号99111573.2，申请日:1999-08-18，发明创造名称为:用于烧结过程中的在线脱硫方法，该申请案是在烧结原料中添加含氨化合物，使其可在烧结过程中分离出氨气并与烧结过程中所释放出的硫氧化物进行反应产生硫酸铵盐，然后以静电集尘器捕集硫酸铵盐，再以集尘灰水洗系统将硫的成分从烧结的过程中分离出来。该申请案在整个烧结原料中直接混加尿素或氨水等可分解出氨气的化合物。
[0007]安徽工业大学在经过多年的科学实验研究发现:(I)中国专利申请号99111573.2的方法在全部的烧结原料中都混合添加含氨化合物，而含氨化合物的重量相对烧结原料的重量来说是微量的，在烧结混合料中配入低比例添加剂时，生产工艺实际操作难度大，可能存在配比波动等问题，导致脱硫效率下降；(2)氨气与硫氧化物反应产生硫酸铵盐主要发生在料层中下部，所以硫酸铵盐主要从烧结机中后部分的风箱随烟气排出，而此方法将所有的集尘灰都经过集尘灰水洗系统处理，导致水洗系统的处理量大，而且除尘灰含硫浓度低，水洗系统效率变低，处理难度大。基于上述问题，本专利的发明人于2011-01-20提出了发明名称为:基于添加抑制剂的铁矿石烧结过程脱硫方法的专利申请，发明专利号为:ZL201110022407.0，该申请案的脱硫方法是在烧结料层底部的铺底料层中添加含氨化合物，烧结过程中，含氨化合物分解出的氨气与硫氧化物反应生成的硫酸铵盐吸附于粉尘被烟气带走，将烧结机后半部分风箱的烟气用旋风除尘器捕集含硫酸铵盐的粉尘，并将此除尘灰经水洗、过滤和干燥得干尘灰，同时将过滤后的滤液经浓缩、结晶和干燥得硫酸铵。
[0008]中国专利ZL201110022407.0的技术方案是基于如下理论分析得出:烧结过程中，通过在烧结料层底部的铺底料层中加入含氨化合物水溶液作为抑制剂，在料层中建立全烧结过程的二氧化硫排放屏障，在烧结机前半部分，二氧化硫被湿料层与抑制剂吸收，料床的大截面积和低风速为二氧化硫的吸收创造了良好的动力学条件，因此在烧结机前半部分风箱中的烟气含硫量极低。在烧结机后半段，料层进入干燥预热带后，料层中的二氧化硫集中释放，抑制剂分解产生的氨气正好与其反应。二氧化硫和氨气反应生成硫酸铵的反应，其吉布斯自由能随温度升高而增大，在标准状态下，当温度超过800K即527°C时，反应将不能向生成硫酸铵的方向进行，这说明，在烧结过程中，二氧化硫和氨气反应生成硫酸铵的反应将主要发生在料层中下部，因此含氨化合物的抑制剂只需加在料层的铺底料层。在烧结终点到来之前的一段时间，负压较高，废气流速慢，二氧化硫和氨气反应生成硫酸铵的反应充分进行。
[0009]但是，通过工业现场试验发现存在如下问题:(I)尿素溶于水加入全混合料会导致烧结矿各项技术指标变差，且随着尿素加入量的增加而下降，对烧结矿的质量影响较大(详见【具体实施方式】的对比例)；(2)尿素溶于水加入烧结料层底部的铺底料层中也会导致烧结矿各项技术指标变差，且脱硫效果不理想。因此，中国专利号99111573.2、201110022407.0的方法工业现场应用难度大，无法适用于实际烧结工序。
[0010]此外，中国专利申请号201310167718.5，申请日:2013-05_08，发明创造名称为:一种新型节能减排烧结机系统及烧结方法，该申请案涉及一种新型节能减排烧结机系统，包括烧结机室，烧结机室两侧面布置`烟气循环系统，烧结机室烧结矿物产生的烧结烟气经除尘脱硫后由烟道排出，烧结机室内烧结后的矿物经破碎冷却后，依次在成品筛分室1、成品筛分室I1、成品筛分室III中筛分出成品碎粒输送至成品堆场，成品筛分室III内未筛分出的碎粒进入配料室，配料室配制的矿物经尿素溶液喷洒装置喷洒后，依次经过一次混合室、二次混合室混合，混合好的矿物由混合料布料装置均匀的布置在烧结机室内进行烧结。该申请案在一混、二混的传送过程中由尿素溶液喷洒装置向烧结原料喷洒尿素溶液，该申请案是为了将尿素溶液均匀的喷洒在烧结原料中。
[0011]综上所述，现有技术中采用尿素法控制烧结过程脱硫效率的技术方案，主要停留在尿素溶于水加入全混合料或尿素溶于水加入烧结料层底部的铺底料层中，钢铁冶炼工作者在烧结过程的脱硫方法研究中，均将研究热点汇聚在:如何将尿素溶液均匀混合在烧结混合料中(如中国专利号201310167718.5)，公开的技术文献也表明如何均匀混合在混合料中是本技术应用难点，但是本发明通过创造性发现打破了这一技术偏见。
【发明内容】
[0012]1.发明要解决的技术问题
[0013]本发明的目的在于克服现有技术中烧结过程的脱硫技术难题，提供了一种烧结过程的在线脱硫方法，采用本发明的技术方案，通过在特定位置加入脱硫剂颗粒物，能够最大限度地提高烧结过程的脱硫效率，且能够保证烧结矿的各项技术指标，对烧结矿的质量几乎无影响。
[0014]2.技术方案
[0015]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0016]本发明的一种烧结过程的在线脱硫方法，在混合料层中单层铺设脱硫剂层，具体如下:在烧结台车的底部铺装有铺底料层，将烧结用混合料铺设在铺底料层的上方形成混合料层，其中:在混合料层中还铺设有脱硫剂层，该脱硫剂层与烧结台车底部的距离为烧结料层总高度的1/8-1/4，该脱硫剂层中的脱硫剂为能够分解出氨气的颗粒物。
[0017]优选地，所述的脱硫剂层中的脱硫剂为尿素颗粒，且加入的尿素颗粒的平均粒径为 0.30-0.80mm。
[0018]优选地，所述的脱硫剂层的质量为混合料层中含有硫的质量的0.7-1.8倍。
[0019]3.有益效果
[0020]采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果:
[0021]本发明的一种烧结过程的在线脱硫方法，在混合料层中铺设脱硫剂层，脱硫剂层与烧结台车底部的距离为烧结料层总高度的1/8-1/4，脱硫剂为能够分解出氨气的颗粒物，使得能够最大限度地提高烧结过程的脱`硫效率，且能够保证烧结矿的各项技术指标，对烧结矿的质量几乎无影响。本发明通过对脱硫剂加入装置的设计，采用脱硫剂料仓、脱硫剂给料机和脱硫剂导料机构的配合使用，将脱硫剂输送至烧结台车的混合料层中，从而为烧结过程的在线脱硫做好铺垫作用；此外，本发明中的在线脱硫系统中安装有脱硫剂加入装置，其脱硫剂导料机构的出料端与烧结台车底部的距离为烧结料层总高度的1/8-1/4，从而使得脱硫剂呈层状结构铺加在混合料层中，脱硫剂的布料精度高且均匀稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明中烧结料层的截面示意图；
[0023]图2为本发明中一种烧结过程的在线脱硫系统的结构示意图；
[0024]图3为实施例1及对比例4-20的脱硫率趋势图。
[0025]图中:1、烧结台车；21、混合料矿槽；22、混合料给料机；23、混合料布料器；31、脱硫剂料仓；32、脱硫剂给料机；33、脱硫剂导料机构；34、挡料机构；4、铺底料布料装置；5、铺底料层；6、混合料层；7、脱硫剂层。
【具体实施方式】
[0026]为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
[0027]实施例1
[0028]如图1所示，本实施例的一种烧结过程的在线脱硫系统，包括烧结台车1、脱硫剂加入装置、混合料布料装置和铺底料布料装置4，所述的脱硫剂加入装置位于混合料布料装置和铺底料布料装置4之间，混合料布料装置包括混合料矿槽21、混合料给料机22和混合料布料器23。
[0029]本实施例中的脱硫剂加入装置包括脱硫剂料仓31、脱硫剂给料机32和脱硫剂导料机构33，所述的脱硫剂料仓31的出口与脱硫剂给料机32的进料口相连，所述的脱硫剂给料机32的出料口与脱硫剂导料机构33的进料端相连，该脱硫剂导料机构33的出料端延伸至烧结台车I的混合料层6中，脱硫剂导料机构33的出料端用于排出脱硫剂。具体在本实施例中，为了使得脱硫剂被准确的投加在混合料层6中特定位置，其脱硫剂给料机32采用圆辊给料机，脱硫剂导料机构33采用一导料板，该导料板倾斜安装，导料板的进料端用于承接从脱硫剂给料机32出料口送出的脱硫剂，导料板的出料端用于将脱硫剂送至烧结台车1，且脱硫剂导料机构33安装有倾斜角度调节机构，通过该倾斜角度调节机构可以调节脱硫剂导料机构33出料端的高度位置，从而使得脱硫剂添加在混合料层6中高度位置可灵活调节。本发明中为了在保证烧结矿各项指标的同时，最大限度地提高烧结过程的脱硫效率，脱硫剂导料机构33的出料端与烧结台车I底部的距离为烧结料层总高度的1/8-1/4，具体在本实施例中烧结料层总高度为800mm，脱硫剂导料机构33的出料端与烧结台车I底部的距离为150mm，烧结料层指混合料层6和铺底料层5的总和。
[0030]应用本实施例的一种烧结过程的在线脱硫系统，其在线脱硫方法具体如下:在烧结台车I的底部铺装有铺底料层5，将烧结用混合料铺设在铺底料层5的上方形成混合料层6，铺设混合料层6的同时，在混合料层6中还铺设有脱硫剂层7，该脱硫剂层7与烧结台车I底部的距离为烧结料层总高度的1/8-1/4，该脱硫剂层7中的脱硫剂为能够分解出氨气的颗粒物。具体在本实施例中，烧结料层总高度为800mm，脱硫剂层7与烧结台车I底部的距离H为150mm，脱硫剂层7中的脱硫剂为尿素颗粒，且加入的尿素颗粒的平均粒径为
0.30-0.80mm,该尿素颗粒为市售普通尿素，含N约为46wt%，尿素颗粒的质量为混合料层6中含有硫的质量的0.833倍，本实施例通过对原料含硫量的计算得知，混合料层6中硫的质量百分含量为0.06%,因此尿素颗粒的加入量为混合料层6总质量的0.05%即可。
`[0031]布料后进行烧结，将烧结混合料进行烧结反应变成烧结矿，测出烧结过程中烟气的SO2质量，并计算脱硫率记录如表1，检测烧结矿的技术指标，记录如表2。上述脱硫率计算采用的公式为:
[0032]每一次的脱硫率=(基准试验烟气中的SO2质量一每一次烟气中的SO2质量)/基准试验烟气中的SO2质量X 100%。
[0033]表1烧结试验的烟气中SO2质量及脱硫率
[0034]
【权利要求】
1.一种烧结过程的在线脱硫方法，其特征在于:在混合料层(6)中单层铺设脱硫剂层(7)，具体如下:在烧结台车(I)的底部铺装有铺底料层(5)，将烧结用混合料铺设在铺底料层(5)的上方形成混合料层(6)，其中:在混合料层(6)中还铺设有脱硫剂层(7)，该脱硫剂层(7)与烧结台车(I)底部的距离为烧结料层总高度的1/8-1/4，该脱硫剂层(7)中的脱硫剂为能够分解出氨气的颗粒物。
2.根据权利要求1所述的一种烧结过程的在线脱硫方法，其特征在于:所述的脱硫剂层(7)中的脱硫剂为尿素颗粒，且加入的尿素颗粒的平均粒径为0.30-0.80mm。
3.根据权利要求1所述的一种烧结过程的在线脱硫方法，其特征在于:所述的脱硫剂层(7)的质量为混合料层(6)中含有硫的质量的0.7-1.8倍。
【文档编号】C22B1/16GK103834800SQ201410109130
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】李家新, 龙红明, 王平, 孟庆民, 金俊, 刘自民, 肖俊军, 张向阳, 吴雪健 申请人:安徽工业大学