本發(fā)明涉及冶金環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料制備及燒結(jié)方法。

背景技術(shù)：

nox是形成酸雨和光化學(xué)煙霧的主要原因，也是霧霾的主要成因，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境和人類健康，有效減少nox的排放具有重要意義。目前，我國nox的年排放量在2000萬噸左右，2015年我國nox排放量為1851.9萬噸，工業(yè)nox排放量達(dá)到1180.9萬噸，占全國nox排放總量的63.8％。工業(yè)nox排放量當(dāng)中，鋼鐵工業(yè)nox排放量為55.1萬噸，占工業(yè)nox排放總量的4.7％，是重要的工業(yè)nox排放源。

燒結(jié)工序排放的nox約占整個鋼鐵生產(chǎn)流程nox排放量的50％左右，是鋼鐵企業(yè)主要的nox排放工序。燒結(jié)過程nox排放的特點(diǎn)是，煙氣排放量大，nox濃度小且波動大，一噸燒結(jié)礦產(chǎn)生的煙氣量一般為3500～5000m³，而燒結(jié)煙氣中nox濃度一般為0～600mg/m³。目前我國燒結(jié)煙氣脫硫已取得了顯著的成效，截止2015年底，全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)脫硫面積已增加到13.8萬平方米，安裝率由2005年的19％增加至88％。而與此形成鮮明對比的是，我國在燒結(jié)煙氣脫硝方面進(jìn)展緩慢，我國有報道的燒結(jié)脫硝裝置不到10臺，其中主要以活性炭法為主，活性炭法可同時脫除so2、nox及二噁英和其他有害物質(zhì)，但該工藝運(yùn)行費(fèi)用高、投資成本大，在鋼鐵市場不景氣的背景下難以廣泛推廣使用。

目前，用于煙氣脫硝的主要工藝有選擇性非催化還原法(sncr)和選擇性催化還原法(scr)。sncr工藝是在900～1100℃高溫下，還原劑(一般為尿素或氨水)熱解生成的nh3有選擇地將煙氣中的nox還原為n2和h2o的工藝方法。由于燒結(jié)煙氣的溫度一般在200℃以下，使用sncr技術(shù)需要將煙氣加熱到700℃左右，這在實(shí)際生產(chǎn)中是行不通的。scr法的原理與sncr相似，主要差別在于scr使用催化劑降低了反應(yīng)活化能，使得反應(yīng)能在相對較低的溫度下(200～450℃)進(jìn)行。但燒結(jié)煙氣中的so2與還原劑nh3反應(yīng)，生成的(nh4)2so4及nh4hso4沉積在催化劑表面，易導(dǎo)致催化劑失活。對燒結(jié)煙氣先行脫硫可以解決scr催化劑中毒問題，但會增加投資成本及設(shè)備占地面積。所以，sncr和scr工藝均無法直接應(yīng)用于燒結(jié)煙氣脫硝，必須研發(fā)新型煙氣脫硝技術(shù)，以滿足日益嚴(yán)格的燒結(jié)nox排放要求。

同時，針對燒結(jié)過程nox的相關(guān)治理也主要是以末端治理為主，從源頭出發(fā)降低燒結(jié)過程nox排放的相關(guān)研究較少，不利于降低工藝成本。

技術(shù)實(shí)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)nox排放的原料制備及燒結(jié)方法，用以降低燒結(jié)nox排放量，實(shí)現(xiàn)了在對現(xiàn)有燒結(jié)工藝流程改造較小的前提下，減少燒結(jié)過程中nox排放的目的。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1、按質(zhì)量配比稱取鐵礦粉、燃料及熔劑；將鐵礦粉按照質(zhì)量比分為鐵礦粉一和鐵礦粉二兩部分；

步驟2、將鐵礦粉一進(jìn)行造球，制備母球一；

步驟3、鐵礦粉二與熔劑進(jìn)行均勻混合，制備粘附粉；

步驟4、將粘附粉與母球一在噴灑霧化水的條件下在圓盤造球機(jī)中進(jìn)行造球，制備母球二；

步驟5、將焦粉與母球二進(jìn)行均勻混合，得到降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料。

本發(fā)明通過合理調(diào)節(jié)不同燒結(jié)物料在料球中的分布位置，相較于傳統(tǒng)工藝，更加促進(jìn)了鐵礦粉與熔劑的接觸機(jī)會，使得鐵酸鈣進(jìn)一步發(fā)展，為充分利用鐵酸鈣和fe2o3等物質(zhì)對nox的催化還原作用提供了條件；同時，燃料外置的方式更有利于燃料燃燒和熱量利用，有助于料層中co含量的增加，進(jìn)一步促進(jìn)了鐵酸鈣的形成和nox的減排，本發(fā)明比傳統(tǒng)工藝減排nox達(dá)40％～60％。

進(jìn)一步的，所述步驟1中，所述鐵礦粉、燃料及熔劑的質(zhì)量配比分別為：鐵礦粉75％～85％、燃料5％～8％、熔劑10％～20％。

本發(fā)明使用上述配比制備原料，能夠保證燒結(jié)過程順利進(jìn)行所需熱量及成品燒結(jié)礦具有合適強(qiáng)度及冶金性能；本發(fā)明鐵礦粉可以選擇任意類型的鐵礦粉，并沒有特殊限制。

進(jìn)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。

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(jìn)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(qiáng)度。

進(jìn)一步的，所述步驟1中，所述鐵礦粉一和鐵礦粉二的質(zhì)量比為0.6～1.5。

本發(fā)明鐵礦粉一和鐵礦粉二的質(zhì)量比為0.6～1.5，有利于增加熔劑與鐵礦粉的接觸機(jī)會，促進(jìn)鐵酸鈣的發(fā)展，因?yàn)殍F酸鈣的發(fā)展一方面可增強(qiáng)其對nox的催化還原效果，另一方面可增加燒結(jié)礦的強(qiáng)度，提高燒結(jié)礦質(zhì)量。

進(jìn)一步的，所述步驟2中，鐵礦粉一在圓盤造球機(jī)中進(jìn)行造球，造球過程中配加霧化水，將造好的球作為母球一，所述配水總質(zhì)量為鐵礦粉、燃料及熔劑總質(zhì)量的3％～4％。

本發(fā)明步驟2配加霧化水能夠提高鐵礦粉一的潤濕效果，有利于提高制粒效果；配水總質(zhì)量為鐵礦粉、燃料及熔劑總質(zhì)量的3％～4％，一方面可提高和改善母球一的成球性和致密性，另一方面更有利于母球一與原料的粘附。

進(jìn)一步的，所述步驟2中，造球時間為3～5min，所述圓盤造球機(jī)半徑為2～3m，轉(zhuǎn)速為5～6r/min，傾角45°～50°，所制備出的直徑為2～5mm的母球一的質(zhì)量占母球一總體質(zhì)量的50％～70％。

將造球時間控制為3～5min，圓盤造球機(jī)半徑選擇2～3m，能夠保證鐵礦粉一的混勻及制粒效果；將轉(zhuǎn)速控制為5～6r/min，傾角控制在45°～50°，能夠使鐵礦粉一達(dá)到較好的制粒效果；控制直徑2～5mm的母球一的質(zhì)量占母球一總體質(zhì)量的50％～70％，一方面有利于后續(xù)母球一同粘附粉的粘附及制粒，另一方面能夠確保母球一通過后續(xù)工序處理，獲得合適尺寸和比例的母球二，保證后續(xù)工序順利進(jìn)行。

進(jìn)一步的，所述步驟3中，所述鐵礦粉二與熔劑在圓筒混料機(jī)中混勻，制備粘附粉。

進(jìn)一步的，所述鐵礦粉二與熔劑的混合時間控制在1.5～3min，轉(zhuǎn)速為其中，r為圓筒混料機(jī)半徑，單位為m；將混合均勻的鐵礦粉二與熔劑作為粘附粉。

將混合時間控制為1.5～3min，轉(zhuǎn)速控制為能夠保證鐵礦粉二與熔劑達(dá)到較好的混勻效果。

進(jìn)一步的，所述步驟4中，配水總質(zhì)量為鐵礦粉、燃料及熔劑總質(zhì)量的4％～6％。

本發(fā)明配加霧化水能夠提高母球一與粘附粉的潤濕效果，有利于提高制粒效果；配水總質(zhì)量為鐵礦粉、燃料及熔劑總質(zhì)量的4％～6％，一方面有利于粘附粉在母球一表面的粘附，另一方面可提高和改善母球二的成球性和致密性。

進(jìn)一步的，所述步驟4中，造球時間控制為6～8min，所述圓盤造球機(jī)半徑為3～4m，轉(zhuǎn)速為6～7r/min，傾角45°～53°，所制備出的直徑為5～8mm的母球二的質(zhì)量占母球二總體質(zhì)量的60％～80％。

將造球時間控制為6～8min，圓盤造球機(jī)半徑選擇3～4m，能夠充分保證母球一與粘附粉的混勻及制粒效果；將轉(zhuǎn)速控制為6～7r/min，傾角控制在45°～53°，能夠使母球一與粘附粉達(dá)到較好的制粒效果；控制直徑5～8mm的母球二的質(zhì)量占母球二總體質(zhì)量的60％～80％，一方面有利于后續(xù)母球二對焦粉的粘附及制粒，另一方面能夠確保母球二通過后續(xù)工序處理，獲得合適尺寸和比例的燒結(jié)物料，保證燒結(jié)生產(chǎn)過程中料層具有良好的透氣性，使燒結(jié)過程能夠正常順利進(jìn)行。

進(jìn)一步的，所述步驟5中，所述焦粉與母球二的混合時間控制在2.5～3min，轉(zhuǎn)速為其中，r為圓筒混料機(jī)半徑，單位為m。

本發(fā)明將混合時間控制在2.5～3min，能夠提高焦粉和母球二的混勻粘附效果；轉(zhuǎn)速為能夠保證焦粉和母球二的混勻粘附和制粒效果。

一種根據(jù)上述方法制備的原料進(jìn)行燒結(jié)的方法，將制備得到的降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料進(jìn)行點(diǎn)火燒結(jié)，所述燒結(jié)的點(diǎn)火溫度為1000～1200℃，點(diǎn)火時間為50～90s。

本發(fā)明對燒結(jié)的點(diǎn)火溫度進(jìn)行限定，能夠?yàn)辄c(diǎn)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(jìn)行。

進(jìn)一步的，所述燒結(jié)過程為將所述降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料表層的固體燃料點(diǎn)燃，并在抽風(fēng)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(jìn)行。

本發(fā)明在降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料表層點(diǎn)燃并抽風(fēng)，一方面使燒結(jié)過程順利進(jìn)行；另一方面有利于改善表層燒結(jié)礦的強(qiáng)度。

本發(fā)明有益效果如下：

1)本發(fā)明利用鐵酸鈣和fe2o3等物質(zhì)對nox的催化還原作用，增加鐵礦粉與熔劑的接觸機(jī)會，促進(jìn)鐵酸鈣形成，同時燃料外置更有利于燃料燃燒和提高熱量的利用，進(jìn)一步促進(jìn)鐵酸鈣的形成和減少nox的排放，本發(fā)明較傳統(tǒng)工藝減排nox約40％～60％，效果明顯；

2)本發(fā)明無需添加任何添加劑，工藝簡單，投資小；

3)本發(fā)明在降低nox排放的同時不影響燒結(jié)正常生產(chǎn)；

4)本發(fā)明方法對原有燒結(jié)工序無較大改變，具有制備工藝簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料的制備過程流程圖；

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

圖3為本發(fā)明的物料在高溫?zé)Y(jié)條件下nox排放濃度的變化圖。

其中，1-鐵礦粉一，2-鐵礦粉二，3-熔劑，4-4m圓盤造球機(jī)，5-1m圓筒混料機(jī)，6-6m圓盤造球機(jī)，7-焦粉，8-燒結(jié)機(jī)，9-燒結(jié)礦，10-焦粉，11-50％礦粉+熔劑，12-50％礦粉，13-傳統(tǒng)燒結(jié)nox排放曲線，14-本發(fā)明nox排放曲線。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例1

一種降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料制備及燒結(jié)方法，如圖1所示，本實(shí)施例選取pb、yandi、kooly、carajas、司家營五種典型鐵礦粉進(jìn)行燒結(jié)，選取焦粉作為燃料，選取白云石、石灰石及生石灰作為熔劑，本實(shí)施配制100kg原料：具體步驟如下：

步驟1、稱取pb、yandi、kooly、carajas、司家營五種典型鐵礦粉共77.22kg，燃料焦粉5.05kg，熔劑白云石、石灰石及生石灰共17.73kg；將五種典型鐵礦粉按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均分為鐵礦粉一和鐵礦粉二兩部分，原料中各組分的含量配比關(guān)系如表1所示；

表1燒結(jié)原料中各組分的質(zhì)量百分含量

步驟2、將鐵礦粉一在直徑為4m的圓盤造球機(jī)中配加3kg的霧化水混合作為母球一，造球時間為4min，轉(zhuǎn)速為5r/min，所制備的直徑為2～5mm的母球一的質(zhì)量占總體母球一質(zhì)量的60％，配加水量為配水總質(zhì)量的33.3％，配水總質(zhì)量為9kg，母球一含水質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7.77％；

步驟3、將鐵礦粉二與熔劑在直徑為1m的圓筒混料機(jī)中均勻混合作為粘附粉，混合時間為2min，轉(zhuǎn)速為10r/min；

步驟4、將母球一和粘附粉在直徑為6m的圓盤造球機(jī)中配加6kg的霧化水混合作為母球二，造球時間為6min，轉(zhuǎn)速為6r/min，所制備的直徑為5～8mm的母球二質(zhì)量占總體母球二質(zhì)量的70％，配加水量為配水總質(zhì)量的66.7％，配水總質(zhì)量為9kg，母球二含水質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為9.5％；

步驟5、將母球二與焦粉在直徑為1m的圓筒混料機(jī)中均勻混合制得降低鐵礦燒結(jié)nox排放的燒結(jié)原料，混合時間為3min，轉(zhuǎn)速為12r/min，制好的燒結(jié)原料顆粒含水質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為9％；制好的降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料顆粒模型如圖2所示。

上述“鐵礦粉一”、“鐵礦粉二”、熔劑、焦粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為100％。

本實(shí)施例將制備好的燒結(jié)原料顆粒作為降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料，模擬實(shí)際燒結(jié)生產(chǎn)，進(jìn)行燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，燒結(jié)杯尺寸為φ300mm×600mm，點(diǎn)火溫度為1100℃，點(diǎn)火時間為90s；將降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料表層的固體燃料點(diǎn)燃，并在負(fù)壓抽風(fēng)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(jìn)行。

燒結(jié)過程中鐵酸鈣和fe2o3等物質(zhì)對nox的催化還原作用可由如下反應(yīng)方程式表示：

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(shí)驗(yàn)條件下nox的排放濃度對比如圖3所示，nox峰值濃度降低37.5％，通過積分計(jì)算可得nox排放量減少45％左右，nox減排效果明顯。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種降低鐵礦燒結(jié)nox排放的原料制備方法，通過利用鐵酸鈣和fe2o3等物質(zhì)對nox的催化還原作用，增加鐵礦粉與熔劑的接觸機(jī)會促進(jìn)鐵酸鈣形成，同時利用燃料外置的優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)nox減排40％～60％的效果，同時，本發(fā)明方法對原有燒結(jié)工序無較大改變，具有制備工藝簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

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