冶金行业开辟除尘灰利用和环保新途径.docx

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冶金行业开辟除尘灰利用和环保新途径

（冶金行业）开辟除尘灰利用和环保新途径

开辟除尘灰利用和环保新途径

1前言

如何更好地回收利用除尘资源,谋求环境效益、社会效益、经济效益的最佳化,这是烧结矿生产企业普遍面对的问题。

首钢矿业X公司烧结厂和中国冶金矿业总X公司北京金发工贸X公司、北京科技大学密切合作,经过深入地调查研究,自行设计了壹套除尘灰制粒设备和工艺,加入JF-AB制粒专用添加剂,专门对回收的除尘灰进行提前造球,有效地解决了除尘灰不容易造球,直接参加烧结配料引起“二次扬尘”恶性循环的问题。

该技术不改变原有的烧结矿生产工艺,为老厂和新建厂提供了壹条科学处理烧结除尘灰的崭新途径。

2项目提出的背景

首钢矿业X公司烧结厂,共有6台烧结机,烧结总面积为594m2。

设计利用系数1·30t/m2·h,作用率90·4%,年产量611·58万t。

在烧结生产中,由于熔燃料的破碎、烧结的抽风、成品的筛分和运转产生了大量的粉尘,占烧结矿产量的2·0%~2·5%。

当初首钢矿业烧结厂采用11台水膜除尘器进行除尘,由于生产使用的铁料精粉率在90%之上,且且烧结矿碱度高达1·75,粉尘吸水后粘在除尘筒壁上,日积月累,严重影响除尘效果。

特别是到了冬季,水膜结冰,将主筒壁和文氏管堵死,除尘器如同虚设,作业现场烟尘弥漫,粉尘浓度严重超标。

为此,首钢矿业X公司烧结厂对除尘系统进行了改造:

在配料、成品仓和料场等4个系统分别配置了2000~7000m2的大布袋除尘设施。

在环境条件最差的成品壹、二筛分系统设置了69个吸尘点,分别安装了40m2和140m2静电除尘设备。

在主场烧结区域,首先利用壹个大布袋除尘器的旧箱体,改装成48m2静电除尘,接着又加装了130m2静电除尘设施。

白灰车间也通过技术改

造,使壹直未能投入运行的静电除尘器重新发挥作用,且将除尘容量由15m2扩大到30m2。

先进的技术设备发挥了巨大威力,除尘效率达99·94%,平均每立方米空气中的粉尘含量下降了86·5%,每天回收的除尘灰为300~400t。

烧结除尘灰分为俩种。

壹种是烟道灰,主要是烧结抽风产生的。

第二种是扬尘,主要是在熔燃料的破碎、成品的筛分输送过程产生的。

混合除尘灰的化学成分和烧结矿的化学成分相近。

因此,对回收的除尘灰合理利用,具有很高的经济价值（除尘灰的化学组成见表1）。

表1除尘灰化学成分

物名TFeSiO2CaOFeOC

除尘灰56.06.199.68·00·07

经过对6个点位除尘灰粒度的测定（表2）,除尘

灰粒度均比较细,含水量4%~7%除尘灰的粒度组

成见表2）。

首钢矿业X公司烧结厂除尘灰利用的原始办法,是将除尘灰直接投入烧结配料室参加配料。

可是,由于94·2%的除尘灰粒度小于-200网目（0·074mm）,且经过了高温烧结过程,表面疏水性强,很难制粒,进入混合机后很难和其他原料混合均匀,不但使“小球团烧结工艺”不能充分发挥作用,而且对环境产生了很大的负效应:

烧结矿产生“花脸”、夹生;除尘灰引起“二次扬尘”影响职工的作业环境;除尘器由于循环复合量的作用,效率降低,除尘质量恶化;生产过程固体燃料消耗增加,电耗、重油消耗上升。

如何科学有效地利用除尘灰资源,成为制约企业乃至行业发展的重要问题。

3除尘灰回收利用新途径的探索

1997年,首钢矿业X公司烧结厂在应用小球团烧结技术后,烧结生产迈上了壹个新台阶。

生产实践证明,实施小球烧结技术是烧结生产向高效发展的必由之路。

因此,首钢矿业X公司烧结厂把继续深入实施小球团烧结技术最终实现球团化烧结,作为发展方向。

经过深入细致的调查研究,于1998年初,提出了在除尘灰中配加北京金发工贸X公司生产的JF-AB添加剂进行专门造球,然后进入主流程的研究课题。

3·1JF-AB添加剂的粒度和成分

JF-AB添加剂的理化分析表明,其粒度组成和除尘灰的粒度组成相近,且-200网目（0·074mm）

的占95%之上,比除尘灰的粒度仍要细。

其化学成分以CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O为主,也和除尘灰所含的主要金属氧化物相近（添加剂化学成分见表3）

3·2试验室试验

首钢矿业X公司烧结厂和北京科技大学密切合作,在北京科技大学进行了除尘灰配加JF-AB添加剂制粒造球试验室试验,给出的结论是:

（1）烧结粉尘配加JF添加剂易于造球,生球性能好,烧结粉造球后配入混合料中有利于环境保护;

（2）烧结粉尘配加JF添加剂造球后加入混合进行烧结,烧结指标得到改善,可提高利用系数3·11%~7·33%,按年产600万t烧结矿计算,每年可增产18·33~43·98万t

（3）烧结粉尘配加JF添加剂造球后烧结,烧结矿的强度和仍原性得到改善。

3·3半工业试验

在北京科技大学进行试验室试验的基础上,为了获得更可靠的依据,首钢矿业X公司烧结厂和中国矿业总X公司北京金发工贸X公司,又联合委托河北省迁安市地矿局球团厂进行了除尘灰配加JF-AB添加剂制粒造球半工业试验,结论是:

（1）除尘类配加JF添加剂能够造成3~8mm的小球,成球率达85%之上;

（2）合适的造球时间和生球水分,可使小球的落下次数达5次之上,满足烧结生产的需要。

3·4工业试验

根据试验室试验和半工业试验的结果,首钢矿业X公司烧结厂自行设计、建造了壹套除尘灰造球系统。

经过3个月的工艺调整和岗位集中培训,整个系统达到了工业试验的条件。

随后正式进行了工业试验。

3·4·1除尘灰制粒系统工艺流程除尘灰制粒工艺流程为,配料室二系列除尘灰经电子称计量后,按比例配加JF添加剂,经皮带运往小混合机进行混匀加水,然后进入造球盘制粒,除尘灰

经制粒后由皮带运输回配料室。

除尘灰经过制粒改变了物态,生产方式由除尘灰直接配料改为制粒后配料。

主要工艺流程如图1。

3·4·2制粒设备及工艺特点

对除尘灰进行制粒后,返回主流程参和配料。

考虑到除尘灰量大,且宜集中处理,本着投资少的原则。

首钢矿业X公司烧结厂在配料室西侧安装了造球盘,对

各个点位的除尘灰进行集中处理。

制粒的主体设备有以下特点:

（1）除尘灰下料量采用变频调速,对下料仓采用高闸门,进行自动震仓（每30s震3s）,保证下料的连续性;

（2）添加剂下料采用电振给料,电振电流调节下料量;

（3）混合机内衬为不粘板,内有高效雾化水喷头。

倾角为2·5°,筒体规格为1·2m×2·5m;

（4）造球盘直径为3·5m,倾角为50°（可调）;

（5）为强化除尘灰的润湿,小混合机进行混均时加入热水（70~80℃）。

3·4·3造球试验

试验料比安排:

钢渣3%、白灰4%、精矿70%,制粒后除尘灰3%、白云石3%、石灰石、燃料按实际情况调整,烧结矿质量按TFe=57%、R=1·60进行控制（试验期间原燃料粒度组成及化学成分见表4、表5）。

进行了4种配比的造球试验,分别是除尘灰中不加添加剂,加3%、5%、7%的JF-AB添加剂（JFA和JF-B按1:

1的比例混合）,根据首钢矿业X公司烧结厂的生产工艺要求,所造球的粒度为3~8mm的小球团。

4种配比的造球,均在人工混料后,分别在600mm的圆盘造球机上进行。

造球对比试验的结果表明,由于除尘灰粒度极细,直接造球十分困难。

配加JF-AB添加剂后,使除尘灰适于造球的水分范围变宽,且且随着小球的形成和长大以及添加剂的快速凝结,具有壹定强度的小球就形成了。

从造球效果来见,配入添加剂的远远好于不配添加剂的造球效果,且且随着添加剂配加比例增加,生球的抗压强度提高。

添加剂的配加比例超过5%后,生球的落下强度和爆裂温度变化不大,因此,配加添加剂以5%为宜。

3·4·4烧结试验

为了比较除尘灰直接参加配料和除尘灰制粒造球后的烧结性能,将“造球试验”的小球以首钢矿业X公司烧结厂的生产配料为基准,配加在烧结混合料中进行烧结试验。

数据测定方法:

每3h取样1次,测定除尘灰的落下强度、水分、粒度组成,混合料粒度每1h测定1次。

（落下强度的测定方法为从样中任取5个湿球,离铁板0·5m高处反复自由落下,直至摔破,记录未摔破的次数）。

试验按计划共分为5个步骤:

第壹步:

除尘灰配比为2%,不加添加剂（简称JF0）;

第二步:

除尘灰下料量为3·32kg/m（合9·56t/h）,添加剂配比为5%（简称JF5）;

第三步:

除尘灰下料量为3·32kg/m（合9·56t/h）,添加剂配比为7%（简称JF7）;

第四步:

除尘灰下料量为3·32kg/m（合9·56t/h）,添加剂配比为3%（简称JF3）;

第五步:

除尘灰下料量达到5kg/m（合计14·42t/h）,添加剂配比为5%（简称DJF5）

试验期间实际料比见表6。

从表中能够见出:

在不配加添加剂情况下,为保证除尘灰造球,被迫提高除尘灰配加量,较其他情况下水分高0·6%左右,但从成球情况见,球落下强度很差,粒级集中于大于10mm和小于3mm的范围内,也就是说很难成球。

而加入JF添加剂则有利于造球,随添加剂比例的提高,除尘球的强度随之提高。

由于添加剂比例的不同,除尘球的平均粒径也有所变化,在添加3%、7%比例时,除尘球粒度偏大。

除尘球粒径过大,不利于混合料造球。

在添加剂配比5%条件下造球最好。

DJF5造球不如JF5造球状况。

由此可见,在除尘灰中加入JF添加剂A、B料,和除尘灰混匀,JF料和除尘灰颗粒混在壹起,由于JF添加剂的极强吸水性,以及凝结作用,促进除尘灰制粒以及形成壹定的强度。

DJF5效果较次于JF5,主要是混合机在除尘灰量大后,添加剂和除尘灰混合不均匀所致。

（2）不同JF添加剂配比对混合料制粒的影响见表8。

从表8见出:

随不同比例添加剂的除尘球加入混合料中,对混合料制粒是有益的,在JF7条件下,混合料<3mm及平均粒级均好于JF3、JF5及JF0情况。

从DJF5中见到,随除尘灰量的加大,灰量由9·56t/h增加到14·42t/h后,混合料指标和JF0比较,<3mm粒级下降,平均粒级略有增加,说明配加添加剂后的除尘球有益于混合料粒度的改善,且消除除尘灰配加后有于除尘灰亲水性差对混合料造球的影响。

（3）不同JF配比对烧结参数的影响

从5号、6号烧结机参数见:

配加添加剂的除尘灰后,烧结机机速略有提高,冷热段废气负压均有壹定程度的下降,说明除尘灰经配加添加剂制粒后,混合料的透气性得到了改善。

（4）不同JF配比对烧结生产指标的影响。

由表11见出,配加添加剂的除尘灰球后,烧结机各阶段消耗指标均呈下降趋势,尤以JF5最为显著,返矿和基准期比较,返矿率下降,即成品率提高了2·355%,烧结机利用系数提高0·03t/m2·h,固体燃耗降低1·3kg/t,油耗降低0·205kg/t,电耗降低0·895kW·h/t。

（5）不同JF配比对烧结矿物组成的影响。

从表12中能够见出,扣除原燃料质量对烧结矿质量影响外,由于除尘灰添加比例较小,对烧结矿质量未造成影响。

经过5个步骤的烧结对比试验,结果表明,除尘灰配加JF-AB添加剂造球后,加入混合料中进行烧结,烧结机利用系数可提高3%~5%,烧结矿的强度和仍原性得到改善,即有利于除尘灰资源的回收利用,又有利于环境保护。

为期1个月的工业试验,取得了成功,达到了预期的良好效果。

4效果效益分析

采取除尘灰配JF-AB添加剂制粒造球后进入烧结配料的新工艺回收利用除尘灰,具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。

4·1环境效益

除尘灰经过造球制粒后再进入烧结主流程,杜绝了以往因直接配加引起的“二次扬尘”问题,消除了除尘器的循环负荷量。

同时由于烧结矿强度提高,在结生产和转运过程中产生的粉尘量也相应减少,有效地降低了现场作业岗位的粉尘浓度,各测尘点位的粉尘合格率相应提高,特别是原料车间、成品车间的作业环境质量明显提高。

从表13能够见出,除尘灰制粒后配料和除尘灰直接配料相比,原料车间粉尘合格率提高了10·89个百分点,成品车间粉尘合格率提高了近1倍。

采用除尘会制粒新工艺使全厂的粉尘合格率提高了13·21个百分点。

4·2社会效益

资源以其不可再生性,受到全社会的普遍关注。

保护资源,合理开发资源,科学利用资源成为可持续发展的核心课题。

除尘灰制粒烧结新工艺的成功开发,使大量的除尘灰得到真正科学合理地回收和利用,变“废”为“宝”,有效地保护了社会资源,避免了资源的浪费和流失。

4·3经济效益

4·3·1降低消耗及增加效益因素

采用除尘灰制粒造球烧结新工艺和除尘灰直接参和配料相比,每月多回收除尘灰91·6t,提高金属回收率0·02%,烧结矿的效益为0·0265元/t;烧结过程固体燃料消耗降低1·3kg/t,重油消耗降低0·205kg/t,电耗降低0·895kW·h/t,结矿效益为0·8387元/t;烧结机利用系数提高0·03t/m2·h,结矿效益0·7036元/t;除尘灰制粒造球加大了烧结混合料中颗粒料的成分,相当于减少澳矿等颗粒料配加量的2%,结矿效益0·25元/t。

合计增加效益因素为1·8188元/t。

4·3·2除尘灰制粒造球的费用

除尘灰制粒造球系统,每小时的消耗电量为42·8kW·h,结矿费用增加0·021元/t;系统需岗位作业8人,吨矿成本增加0·031元/t;系统建设投资100万元,结矿增加设备折旧及维护费0·01元/t。

加入JF-AB添加剂,结矿成本增加1·5973元/t,合计增加消耗因素1·6593元/t。

4·3·3实际产生效益

经过详细精确地财务分析和计算,除尘灰制粒造球系统投入后,增加经济效益因素1·82元/t,扣除费用增加各种因素合计1·66元/t,体当下烧结矿里实际产生的经济效益为0·16元/t。

首钢矿业烧结厂每年按生产烧结矿500万t计算,每年产生经济效益80万元,16个月便可收回投资。

5结论

首钢矿业X公司烧结厂采用JF添加剂系列谈价及添加剂,对除尘灰提前造球,然后进行烧结配料,优化了混合料的烧结性能,有利于提高混合料透气性,改善了产品质量,降低生产成本,是烧结产品结构优化的有效途径,也为烧结行业粉尘综合利用、优化烧结工艺提供了壹种新的方法。

6存在问题及建议

（1）混合机内容易出现粘料问题,尤其是在DJF5试验期间,添加剂混合不匀,影响添加剂作用的发挥。

（2）除尘灰水分不稳,造成加水量波动较大,不利于造球的稳定。

（3）添加剂A、B料仓仓存不能太少,否则,岗位加料频繁,劳动强度大,易出现断料和喷料频繁。

（4）JF添加剂本身存在包装不严,容易吸收空气中的水分,形成结块,导致下料不稳。

上述问题应进壹步研究解决,采取措施加以避免。