專利名稱：一種錳礦粉燒結節能減排的方法
技術領域：
本發明屬于火法冶金領域，具體涉及一種錳礦粉燒結節能減排的方法。
背景技術：
我國錳礦資源儲量較豐富，主要分為碳酸錳礦和氧化錳礦兩大類。國內錳礦石的顯著特點是貧、細、雜，絕大部分為貧錳礦資源，約占錳礦總儲量93.6%，其中Fe、P、Si等雜質元素含量均偏高。為有效利用現有的貧錳礦資源，近年來我國錳業大力推行“貧錳礦石進行選礦富集實現貧變富”的方針，再加上我國南方的錳礦石強度普遍偏低，在開采過程中產生的粉礦量較大，使得我國近年來錳粉礦和錳選精礦的產量大大增加。然而，細粒錳礦粉和錳選精礦均不能直接入高爐或電爐冶煉富錳渣或錳鐵合金，為了保障爐料的透氣性和冶煉過程的順行，這些細粒錳礦粉或錳精礦需要預先經過造塊處理。文獻表明，國內外細粒錳礦粉、錳精礦以及低品位鐵錳礦粉造塊主要采用燒結法。錳燒結礦是富錳渣高爐的主要含錳原料之一，國內早在上個世紀五、六十年代就開始錳礦燒結造塊，但僅限于土燒。該方法能耗高，對環境污染嚴重，生產中燃耗高達SOOkg/t；^^以上，返礦率達30%以上。70年代開始至今，我國錳礦燒結技術有了很大進步，燒結設備由最初的燒結盤和燒結鍋發展到擺架型及平移架型帶式燒結機，燒結工藝也由最初的土燒經歷熱礦燒結再發展到現在的冷礦燒結。通過采用鋪底料、強化制粒等技術，固體燃耗有所降低，但仍然有^(nsokg/t；^^。相比而言，錳礦粉燒結的固體燃耗顯著高于普通鐵礦燒結所需的固體燃耗(42 45kg/t ^asr)。

目前，錳礦燒結普遍采用的固體燃料是焦粉。隨著鋼鐵工業的快速發展，國內冶金焦的供應日趨緊張，價格也在逐年攀升(2011年達180(T2(KK)元/t)，這也使得錳礦燒結生產成本不斷提高。如何降低錳礦燒結固體焦粉消耗以及生產成本已成為錳礦燒結行業追求的主要目標之一。眾所周知，固態燃料(焦粉、無煙煤等)的完全燃燒或不完全燃燒的產物是燒結過程中產生C0x、S0x以及NOx等的主要來源。錳礦生產過程中由于焦粉配加量高，燃燒時排放出大量的N0X、SOx等有害氣體。而實際錳礦燒結生產過程中排放的尾氣均未采用有效的脫硫、脫硝技術，普遍采用直接排放到大氣中的方法。進入新世紀以來，國家對冶金工業尾氣排放的要求越來越嚴格，也使得錳礦燒結行業面臨著S0X、NOx等有害氣體減量化排放的艱巨任務。生物質炭是由木材及其加工產生的廢料、果殼、玉米桿及其他農作物廢棄物經高溫裂解、炭化后獲得的固體成型燃料，其來源廣泛，價格便宜(1000 1200元/t)，是一種清潔可再生能源。其主要含有C、H、0，而N、S含量極低，燃燒時產生的N0X、SOx等有害氣體遠低于焦粉。當大量用之于錳礦燒結生產時，可有效降低燒結過程中有害氣體的排放量。采用清潔、價廉、可再生性強的生物質炭燃料替代或部分替代焦粉應用于錳礦粉燒結，降低由于配加大量焦粉燃燒產生的N0X、SOx等有害氣體的排放量，對于實現錳礦燒結的清潔化生產和提高企業經濟效益具有重要的現實意義。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種固體燃料成本低、有害氣體N0X、SOx排放量少的錳礦粉燒結節能減排的方法。為解決上述技術問題，本發明提供的錳礦粉燒結節能減排的方法，將生物質炭和焦粉按一定比例充分混勻得混合燃料，再將錳礦粉、混合燃料、返礦和熔劑進行配料、混勻和制粒，再經布料、點火、燒結和冷卻，得成品燒結礦，所述的生物質炭與焦粉混合前，預先將生物質炭的粒度破碎至_5mm粒級所占質量百分數不低于80%,且-1mm粒級所占質量百分數不高于30%，再將生物質炭與占生物質炭質量百分數2.5% 4%的細粒級二氧化錳加水混勻后，再與焦粉混合得混合燃料，二氧化錳的粒度為-0.045_粒級所占質量百分數不低于95%，所述的混合燃料中所述的生物質炭的質量百分數為0% 65%。所述生物質炭是由木材及其加工產生的廢料、果殼、玉米桿及其他農作物廢棄物經高溫裂解、炭化后獲得的固體成型燃料，包括:木炭、秸桿炭、果皮炭中的一種或幾種的混合物，所述的生物質炭的固定碳含量70% 85%，揮發份10% 20%，發熱值20MJ/kg 30MJ/kg，其來源廣泛，價廉易得。首先分別檢測所述的生物質炭和焦粉中的固定碳含量；通過燒結杯試驗確定錳礦粉燒結全部使用焦粉做燃料時所需焦粉的用量，計算所需的總固體碳，采用固定碳置換的方法計算替代焦粉所需的生物質炭的用量，固定碳的置換比例為1:1，即用含Ikg固定碳的生物質炭置換含Ikg固定碳的焦粉。所述的混合燃料中所述的生物質炭的質量百分數為15% 65%。所述的混合燃料中所述的生物質炭的質量百分數為30% 40%。采用上述技術方案的錳礦粉燒結節能減排的方法，生物質炭替代焦粉的比例不超過 常規錳礦燒結所需焦粉質量百分數的65%，獲得的燒結產質量指標與全部使用焦粉時相當或提高，優選的生物質炭替代焦粉的比例為30% 40%。與常規錳礦燒結全部使用焦粉為燃料相比，優選條件下，獲得的燒結產質量指標提高，實際所用燃料量(以燃料中的固體碳計)降低10% 15%，而燒結煙氣中S02、N0x等有害氣體的排放量大幅度下降，有效地實現了錳礦燒結生產的節能減排。本發明的積極意義和創新之處在于:(I)采用本發明，使錳礦燒結生產所需的固體燃料量降低。現有錳礦燒結生產廣泛使用焦粉為燃料，其配加量為UOkg/t^gy■ lSOkg/t^^p焦粉的燃燒性和反應性較差，導致實際生產中成品燒結礦中仍殘存一定量固體炭，而且由于料層的蓄熱作用導致大量的熱量進入燒結煙氣未得到有效利用。本發明采用燃燒性和反應性好的生物質炭部分替代焦粉，使用前，將生物質炭和細粒級二氧化錳充分混合均勻，目的是使二氧化錳能充分與生物質炭顆粒表面發生粘附。加熱時，生物質炭中的揮發份在二氧化錳的催化作用下，釋放較多H2，而實際燒結過程中，H2在較低溫度下即發生燃燒，改善了生物質炭顆粒周圍焦粉顆粒的燃燒條件，促進了焦粉的充分燃燒。采用生物質炭部分替代焦粉，既滿足了錳礦燒結過程對熱量的需求，又起到了提高焦粉熱值利用率的作用，從而降低燒結過程燃料消耗量。應用本發明使實際錳礦燒結生產的燃料量(以燃料中的固體碳計)降低10% 15%。(2)采用本發明，使錳礦燒結生產排放的有害氣體SO2和NOx大幅度降低。生物質炭是一種清潔能源，其主要含有C、H、0，與焦粉相比，其中的N、S含量明顯要低，因而燃燒時產生的N0X、SOx等有害氣體少。應用本發明，生物質炭替代焦粉的比例可達65%，有效地實現了燒結生產過程有害氣體的減量化排放。( 3 )采用本發明，使錳礦燒結生產成本降低。制備生物質炭的原料來源廣，主要由木材及其加工產生的廢料、果殼、玉米桿及其他農作物廢棄物經高溫裂解、炭化后獲得的固體成型燃料，加工成本低。生物質炭的市場價格為1200元/t左右，而焦粉價格為1800 2000元/t(2011年的市場價格)。應用本發明，可明顯降低錳礦燒結生產的固體燃料成本。應用本發明基本未改變現有錳礦燒結生產的工藝流程，操作簡單，易于工業化生產。適用于各種錳礦粉或錳選精礦的燒結生產。


圖1為生物質炭替代焦粉燒結尾氣中NOx含量變化情況圖。圖2為生物質炭替代焦粉燒結尾氣中SO2含量變化情況圖。
具體實施例方式下面結合對照例和具體實施例對本發明作進一步說明。具體實施例所用錳礦粉的主要化學成分組成如表I所示。表I錳礦粉的主要化學組成(％)
權利要求
1.一種錳礦粉燒結節能減排的方法，將生物質炭和焦粉按一定比例充分混勻得混合燃料，再將錳礦粉、混合燃料、返礦和熔劑進行配料、混勻和制粒，再經布料、點火、燒結和冷卻，得成品燒結礦，其特征在于:所述的生物質炭與焦粉混合前，預先將生物質炭的粒度破碎至_5mm粒級所占質量百分數不低于80%,且-1mm粒級所占質量百分數不高于30%,再將生物質炭與占生物質炭質量百分數2.5% 4%的細粒級二氧化錳加水混勻后，再與焦粉混合得混合燃料，二氧化錳的粒度為-0.045mm粒級所占質量百分數不低于95%，所述的混合燃料中所述的生物質炭的質量百分數為0% 65%。
2.根據權利要求1所述的錳礦粉燒結節能減排的方法，其特征在于:所述生物質炭是由木材及其加工產生的廢料、果殼、玉米桿及其他農作物廢棄物經高溫裂解、炭化后獲得的固體成型燃料，包括:木炭、秸桿炭、果皮炭中的一種或幾種的混合物，所述的生物質炭的固定碳含量70% 85%，揮發份10% 20%，發熱值20MJ/kg 30MJ/kg。
3.根據權利要求2所述的錳礦粉燒結節能減排的方法，其特征在于:首先分別檢測所述的生物質炭和焦粉中的固 定碳含量；通過燒結杯試驗確定錳礦粉燒結全部使用焦粉做燃料時所需焦粉的用量，計算所需的總固體碳，采用固定碳置換的方法計算替代焦粉所需的生物質炭的用量，固定碳的置換比例為1:1，即用含Ikg固定碳的生物質炭置換含Ikg固定碳的焦粉。
4.根據權利要求1、2或3所述的錳礦粉燒結節能減排的方法，其特征在于:所述的混合燃料中所述的生物質炭的質量百分數為15% 65%。
5.根據權利要求1、2或3所述的錳礦粉燒結節能減排的方法，其特征在于:所述的混合燃料中所述的生物質炭的質量百分數為30% 40%。
全文摘要
本發明公開了一種錳礦粉燒結節能減排的方法，具體步驟是首先將生物質炭和焦粉按一定比例充分混勻得混合燃料，再將錳礦粉、混合燃料、返礦和熔劑進行配料，依次經過混勻、制粒、布料、點火、燒結、冷卻后，得成品燒結礦。本發明采用環境友好、價格低廉、可再生性強的生物質炭燃料部分替代錳礦粉燒結用的傳統燃料—焦粉，替代比例為0%～65%，與常規燒結相比，在保證燒結產質量指標不降低的前提下，實際消耗的固體燃料量明顯降低，燒結煙氣中SO2、NOx等有害氣體的排放量大幅度下降。應用本發明，基本不改變現有燒結工藝流程，操作簡單，實現了錳礦粉燒結生產的節能減排。易于工業化生產。
文檔編號C22B1/16GK103074486SQ201310033218
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者張元波, 姜濤, 李光輝, 范曉慧, 羅偉, 游志雄, 郭宇峰, 楊永斌, 黃柱成, 李騫, 陳許玲, 甘敏, 蘇子鍵, 劉兵兵, 趙熠 申請人:中南大學