开辟除尘灰利用和环保新途径

1、文档11刖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 公司烧结厂与中国冶金矿业总公司北京金发工贸公司、北京科技大 学密切合作，经过深入地调查研究，自行设计了一套除尘灰制粒设 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一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公司烧结厂，共有6台烧结机，烧结总面积为594m 2。设计利用系数1.30t/m2

2、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%以上，并且烧结矿碱度高达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 20007000m2的 大布袋除尘设施。在环境条件最差的成品一、二筛分系

3、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，首先利用一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 一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300400t。烧结除尘灰分为两种。一种是烟道灰，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与烧结矿的化学成分相近。因此，

4、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）兀氏J:丿包2除尘东料反级成料种*肌RO* 1 加120 160160 200-200混合1-63. 21. 23.2J40H2, 444 . (92.4400.40. 411 0L64K1.2E 0tl 45.64：厂0.42. 011. K3.6威品1. 2?. 40. 4ti. 090.原料职0. 82. 0n. 46.090.

5、R6.05，6fl, 46.0R2.0首钢矿业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，进入混合机后很难与其他原料混合均匀，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

6、收利用新途径的探索1997年，首钢矿业公司烧结厂在应用小球团烧结技术后，烧结 生产迈上了一个新台阶。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。3.1 JF-AB添加剂的粒度与成分JF-AB添加剂的理化分析表明，其粒度组成与除尘灰的粒度组 成相近，且-200网目(-0.074mm)的占95%以上，比除尘灰的粒度还 要细。其化学成分以 CaO、SiO

7、2、Fe2O3、AI2O为主，也与除尘灰 所含的主要金属氧化物相近(添加剂化学成分见表3)M l?T I N F*- « a >W « L育 rw v* h -SlO2A(1 Ol21 445.临4. S7tj. uJ. 52IL fU)CL曲0.11JK- 15IH. S71.01L mI. Z42. 452. JI右3.2试验室试验首钢矿业公司烧结厂与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

8、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18.3343.98万t；(3) 烧结粉尘配加JF添加剂造球后烧结，烧结矿的强度和还原性 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，首钢矿业公司烧结厂和中国矿业总公司北京金发工贸公司， 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添加剂可以造成38mm的小球，成球率达 85%以上；(2) 合适的造球时间和生球水分，可使小球的落下次数达5次以上，满

9、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，首钢矿业公司烧结厂自 行设计、建造了一套除尘灰造球系统。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。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。r水混一 |造坤盘4|主流程I圈1除尘板制粒I一艺流程图制粒设备及工艺特点对除尘灰进行制粒后，返回主流程参与配

10、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1.2mx 2.5m;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 (7080C)文档i343造球试验试验料比安排：钢渣3%、白灰4

11、%、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与JF-B按1:1的比例混合），根 据首钢矿业公司烧结厂的生产工艺要求，所造球的粒度为38mm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，并且随着小球的形成和长大以

12、及添加剂的快速凝 结，具有一定强度的小球就形成了。从造球效果来看，配入添加剂 的远远好于不配添加剂的造球效果，并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。文档1忑4虑料祉度纽.诚料种+ 10IDr 7L 5j aI“ l6 10. 20.H15.527. 156. 3白甘彳11)1D+715.4657. 2煤1.66. 1y.s15.6>0. 946. 1返矿L 2& 11入130.419.423. K13-714, 9n. 214. 110. 733, 4轧皮5- 15-59-930

13、.017-611 9门灰0. 2丄52.02L023. 34R. 1衣5总料化学成分%料种T4CaOSiOaM gOL陆.035, 1MK -殆*1*6 7- 75】 37571石灰石47.9C1. hM右.0©1.40口云右一2, 2720. 961 35n灰78. S64.617.591 & 3039恫1忌W1 2. 6?5.9无烟煤73,4.1V t=6-hSA v=19.5. 56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

14、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：第一步：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）

15、,添加剂配比为5%（简称DJF5）试验期间实际料比见表6li 6図曲期配It杆林laiHliAIL .<送IIIri张TOj i3.J u&1 1513 6J.归J>iTOJ丄.出J, £>73 73020柴sJ忙4. 76J. ?!J ys2 yy24 H24.-0J>1TOJ 5S4 ,J,3-LJ2 ys2J 23SJ 6?i. si3 715-U1015 M4r«工业试验结果分析（1）JF添加剂配比对于除尘灰之力的影响水舒> IQIn 7 %1中叶a 沁JI II|. 4丁贏734. A?|l 2b1.mIDAID. 4I D.

16、 44i m7r ia孔7JJITm n处OKK14i. nJL ISa. ；?JLTTJF1ID. 5TS. 41IS.J W1.1JLMia 7ikllID. 44|和I. 11o,ID. |4 29从表中可以看出：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，但从成球情况看，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

17、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，与除尘灰混 匀，JF料与除尘灰颗粒混在一起，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一定的强度。DJF5效果较次于JF5,主要是混合机在除尘灰量大后，添加剂与除尘灰混合不均 匀所致。不同JF添加剂配比对混合料制粒的影响见表 8。衷當 添加刑对混fr料制粒的曲响名称> 7 m ti)7 3 flti iri< 3 mm平购飙级JFO妙94 Ci20 095- 65JF532.右4工1. 735, 61JF737,14_Vjy- 17

18、5. K2JF334. 124$ 4620.42® 65IIJ"34, 3745, 83I4?. RO5 6K从表8看出：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中看到，随除尘灰量的加大，灰量由9.6t/h增加到14.42t/h后，混合料指标与JFO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，并 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。不同JF配比对烧结参数的影响衣9 5巧烧納机参数名称1想段冷啓负IRf kP

19、"机屑狀况JFO1.1 =乐916. 9呂JF51. 1 2R1. 777较好JF71.13y <756, 325较好JF31.149 626. 16miDJF5L139 7久9B衣lfl 6号烧绪机参数名称机連/世柑L熱段 lEf kl*u冷段负Ik八旳机幅狀况JFOL 1249. 6006- 13先生JF51, 1269. 5205. R5较好JF71. J3U9. 6256, 10JF3L 12R9. 5406. 101JJK51” 1327. 9005, 92花脸从5号、6号烧结机参数看：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一定程度的下降，说明

20、除尘灰 经配加添加剂制粒后，混合料的透气性得到了改善。不同JF配比对烧结生产指标的影响。衣11 添加刑M姥站忻标的越喇名林返矿率#%kg*r 1油耗/kg-r 1凤机电耗#ktt * 1 1JF023.4851. 5 (Ml"302. 6752 人 405JF521, J 3G1 . 531)4b. t)02. 4702d, .sm卜732.8551, 50546. 5142. 61(122.4LS1 . 5J244.612. 57026. 244DJF52乳仙1.50644.丁2. 6162fi， 392由表11看出，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

21、JF5最为显著，返矿与基准期比较，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 0.895kWh/t(5)不同JF配比对烧结矿物组成的影响。我12 试验期阿烧绡矿化学成分%名称TF卍3)JFO,955Z 3仇65JK5工7457, 194】Jt 757 7N.55JFS5. R456. S9. 45从表12中可以看出，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

22、烧结，烧结机利用系数可提高 3%5%，烧结矿的强度和还原性得到改善，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咼，特别是原料车间、成品车间的作

23、业环境质量明显 提高。农13试验前后粉尘合格率对比金厂粉尘捺14车阿粉尘成品午间粉尘试 ft iiij5 3. 177S. 1614-53右& 3H2 ft. 20从表13可以看出，除尘灰制粒后配料与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与除尘灰直接参与配料相比， 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 0.205k