開辟除塵灰利用和環(huán)保新途徑

1、開辟除塵灰利用和環(huán)保新途徑1 前言如何更好地回收利用除塵資源,謀求環(huán)境效益、社會效益、經(jīng)濟效益的最佳化,這是燒結(jié)礦生產(chǎn)企業(yè)普遍面對的問題。 首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠與中國冶金礦業(yè)總公司北京金發(fā)工貿(mào)公司、北京科技大學(xué)密切合作,經(jīng)過深入地調(diào)查研究, 自行設(shè)計了一套除塵灰制粒設(shè)備和工藝,加入JF-AB 制粒專用添加劑 ,專門對回收的除塵灰進行提前造球,有效地解決了除塵灰不容易造球,直接參加燒結(jié)配料引起 “二次揚塵” 惡性循環(huán)的問題。 該技術(shù)不改變原有的燒結(jié)礦生產(chǎn)工藝,為老廠和新建廠提供了一條科學(xué)處理燒結(jié)除塵灰的嶄新途徑。2 項目提出的背景首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠 ,共有 6 臺燒結(jié)機 ,燒結(jié)總面積為 594 m

2、2 。設(shè)計利用系數(shù) 1 30 t/m2 h, 作用率 904 %,年產(chǎn)量 61158 萬 t。在燒結(jié)生產(chǎn)中 ,由于熔燃料的破碎、燒結(jié)的抽風(fēng)、成品的篩分和運轉(zhuǎn)產(chǎn)生了大量的粉塵 ,占燒結(jié)礦產(chǎn)量的 2 0 %2 5 % 。當(dāng)初首鋼礦業(yè)燒結(jié)廠采用 11 臺水膜除塵器進行除塵 ,由于生產(chǎn)使用的鐵料精粉率在 90 %以上 ,并且燒結(jié)礦堿度高達175,粉塵吸水后粘在除塵筒壁上,日積月累 ,嚴重影響除塵效果。特別是到了冬季,水膜結(jié)冰 ,將主筒壁和文氏管堵死,除塵器如同虛設(shè),作業(yè)現(xiàn)場煙塵彌漫,粉塵濃度嚴重超標(biāo)。 為此 ,首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠對除塵系統(tǒng)進行了改造:在配料、成品倉和料場等4 個系統(tǒng)分別配置了2 000

3、7000 m2 的大布袋除塵設(shè)施。在環(huán)境條件最差的成品一、二篩分系統(tǒng)設(shè)置了69 個吸塵點 ,分別安裝了 40 m2 和 140 m2 靜電除塵設(shè)備。 在主場燒結(jié)區(qū)域 ,首先利用一個大布袋除塵器的舊箱體,改裝成 48 m2 靜電除塵 ,接著又加裝了 130 m2 靜電除塵設(shè)施。白灰車間也通過技術(shù)改造,使一直未能投入運行的靜電除塵器重新發(fā)揮作用,且將除塵容量由15 m2 擴大到 30 m2。先進的技術(shù)設(shè)備發(fā)揮了巨大威力 ,除塵效率達 9994 %,平均每立方米空氣中的粉塵含量下降了 86 5 %,每天回收的除塵灰為 300400 t 。燒結(jié)除塵灰分為兩種。一種是煙道灰,主要是燒結(jié)抽風(fēng)產(chǎn)生的。第二種

4、是揚塵,主要是在熔燃料的破碎、成品的篩分輸送過程產(chǎn)生的?；旌铣龎m灰的化學(xué)成分與燒結(jié)礦的化學(xué)成分相近。因此 ,對回收的除塵灰合理利用,具有很高的經(jīng)濟價值(除塵灰的化學(xué)組成見表1)。表 1除塵灰化學(xué)成分物名 TFe SiO2CaO FeO C除塵灰 56.0 6.19 9.6 8 0 007經(jīng)過對 6 個點位除塵灰粒度的測定(表 2),除塵灰粒度均比較細,含水量 4 %7 % 除塵灰的粒度組成見表 2)。1 / 8首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠除塵灰利用的原始辦法,是將除塵灰直接投入燒結(jié)配料室參加配料?？墒?由于 94 2 %的除塵灰粒度小于-200 網(wǎng)目 (0 074mm), 且經(jīng)過了高溫?zé)Y(jié)過程 ,表面疏

5、水性強 ,很難制粒 ,進入混合機后很難與其他原料混合均勻,不但使“小球團燒結(jié)工藝”不能充分發(fā)揮作用 ,而且對環(huán)境產(chǎn)生了很大的負效應(yīng):燒結(jié)礦產(chǎn)生“花臉” 、夾生 ;除塵灰引起“二次揚塵”影響職工的作業(yè)環(huán)境;除塵器由于循環(huán)復(fù)合量的作用,效率降低 ,除塵質(zhì)量惡化 ;生產(chǎn)過程固體燃料消耗增加 ,電耗、重油消耗上升。如何科學(xué)有效地利用除塵灰資源,成為制約企業(yè)乃至行業(yè)發(fā)展的重要問題。3 除塵灰回收利用新途徑的探索1997 年 ,首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠在應(yīng)用小球團燒結(jié)技術(shù)后,燒結(jié)生產(chǎn)邁上了一個新臺階。 生產(chǎn)實踐證明 ,實施小球燒結(jié)技術(shù)是燒結(jié)生產(chǎn)向高效發(fā)展的必由之路。因此,首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠把繼續(xù)深入實施小球團燒

6、結(jié)技術(shù)最終實現(xiàn)球團化燒結(jié),作為發(fā)展方向。經(jīng)過深入細致的調(diào)查研究,于 1998 年初 ,提出了在除塵灰中配加北京金發(fā)工貿(mào)公司生產(chǎn)的JF-AB 添加劑進行專門造球,然后進入主流程的研究課題。3 1 JF-AB 添加劑的粒度與成分JF-AB 添加劑的理化分析表明,其粒度組成與除塵灰的粒度組成相近,且 -200 網(wǎng)目 (0074 mm)的占 95 % 以上 ,比除塵灰的粒度還要細。其化學(xué)成分以CaO、 SiO2 、Fe2O3、 Al2O 為主 ,也與除塵灰所含的主要金屬氧化物相近(添加劑化學(xué)成分見表 3)3 2試驗室試驗首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠與北京科技大學(xué)密切合作,在北京科技大學(xué)進行了除塵灰配加JF-AB

7、 添加劑制粒造球試驗室試驗,給出的結(jié)論是 :(1) 燒結(jié)粉塵配加 JF 添加劑易于造球 ,生球性能好 ,燒結(jié)粉造球后配入混合料中有利于環(huán)境保護;(2) 燒結(jié)粉塵配加 JF 添加劑造球后加入混合進行燒結(jié), 燒結(jié)指標(biāo)得到改善 ,可提高利用系數(shù)3 11 %7 33 %,按年產(chǎn) 600 萬 t 燒結(jié)礦計算 ,每年可增產(chǎn)18 3343 98 萬 t(3) 燒結(jié)粉塵配加 JF 添加劑造球后燒結(jié) ,燒結(jié)礦的強度和還原性得到改善。3 3半工業(yè)試驗在北京科技大學(xué)進行試驗室試驗的基礎(chǔ)上,為了獲得更可靠的依據(jù),首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠和中2 / 8國礦業(yè)總公司北京金發(fā)工貿(mào)公司,又聯(lián)合委托河北省遷安市地礦局球團廠進行了除塵

8、灰配加JF-AB 添加劑制粒造球半工業(yè)試驗,結(jié)論是 :(1) 除塵類配加 JF 添加劑可以造成 38 mm 的小球 ,成球率達 85 %以上 ;(2) 合適的造球時間和生球水分 ,可使小球的落下次數(shù)達 5 次以上 ,滿足燒結(jié)生產(chǎn)的需要。3 4工業(yè)試驗根據(jù)試驗室試驗和半工業(yè)試驗的結(jié)果,首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠自行設(shè)計、建造了一套除塵灰造球系統(tǒng)。經(jīng)過 3 個月的工藝調(diào)整和崗位集中培訓(xùn) ,整個系統(tǒng)達到了工業(yè)試驗的條件。隨后正式進行了工業(yè)試驗。341除塵灰制粒系統(tǒng)工藝流程除塵灰制粒工藝流程為,配料室二系列除塵灰經(jīng)電子稱計量后 ,按比例配加JF 添加劑 ,經(jīng)皮帶運往小混合機進行混勻加水,然后進入造球盤制粒,除

9、塵灰經(jīng)制粒后由皮帶運輸回配料室。除塵灰經(jīng)過制粒改變了物態(tài),生產(chǎn)方式由除塵灰直接配料改為制粒后配料。主要工藝流程如圖1。3 4 2制粒設(shè)備及工藝特點對除塵灰進行制粒后,返回主流程參與配料?？紤]到除塵灰量大,且宜集中處理 ,本著投資少的原則。首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠在配料室西側(cè)安裝了造球盤,對各個點位的除塵灰進行集中處理。制粒的主體設(shè)備有以下特點:(1) 除塵灰下料量采用變頻調(diào)速 ,對下料倉采用高閘門 ,進行自動震倉 (每 30 s 震 3 s),保證下料的連續(xù)性 ;(2) 添加劑下料采用電振給料 ,電振電流調(diào)節(jié)下料量 ;(3) 混合機內(nèi)襯為不粘板,內(nèi)有高效霧化水噴頭。傾角為2 5 ,筒體規(guī)格為1 2

10、m 25 m;(4) 造球盤直徑為 3 5 m,傾角為 50 (可調(diào) );(5) 為強化除塵灰的潤濕 ,小混合機進行混均時加入熱水 (7080 )。3 4 3 造球試驗試驗料比安排 : 鋼渣 3 % 、白灰 4 % 、精礦 70 %, 制粒后除塵灰3 % 、白云石 3 % 、石灰石、燃料按實際情況調(diào)整,燒結(jié)礦質(zhì)量按TFe=57 % 、R=1 60 進行控制 (試驗期間原燃料粒度組成及化學(xué)成分見表4、表 5)。進行了 4 種配比的造球試驗,分別是除塵灰中不加添加劑,加 3 %、5 %、7 %的 JF-AB 添加劑(JFA 與 JF-B 按 1:1 的比例混合 ),根據(jù)首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠的生產(chǎn)工藝

11、要求,所造球的粒度為38 mm 的小球團。 4 種配比的造球 ,均在人工混料后 ,分別在600 mm 的圓盤造球機上進行。造球?qū)Ρ仍囼灥慕Y(jié)果表明 ,由于除塵灰粒度極細 ,直接造球十分困難。配加JF-AB 添加劑后 ,使除塵灰適于造球的水分范圍變寬,并且隨著小球的形成和長大以及添加劑的快速凝結(jié),具有一定強度的小球就形成了。從造球效果來看,配入添加劑的遠遠好于不配添加劑的造球效果,并且隨著添加劑配加比例增加,生球的抗壓強度提高。添加劑的配加比例超過5 %后 ,生球的落下強度和爆裂溫度變化不大,因此 ,配加添加劑以 5 %為宜。3 / 83 4 4 燒結(jié)試驗為了比較除塵灰直接參加配料和除塵灰制粒造球

12、后的燒結(jié)性能,將“造球試驗”的小球以首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠的生產(chǎn)配料為基準,配加在燒結(jié)混合料中進行燒結(jié)試驗。數(shù)據(jù)測定方法:每3 h 取樣 1 次 ,測定除塵灰的落下強度、水分、粒度組成,混合料粒度每 1h 測定 1 次。 (落下強度的測定方法為從樣中任取5個濕球 ,離鐵板 0 5m 高處反復(fù)自由落下 ,直至摔破 ,記錄未摔破的次數(shù) )。試驗按計劃共分為5個步驟 :第一步 :除塵灰配比為2 %,不加添加劑 (簡稱 JF0);第二步 :除塵灰下料量為3 32 kg/m( 合 9 56t/h),添加劑配比為5 %(簡稱 JF5);第三步 :除塵灰下料量為3 32 kg/m( 合 9 56t/h),添加劑

13、配比為7 %(簡稱 JF7);第四步 :除塵灰下料量為3 32 kg/m( 合 9 56t/h),添加劑配比為3 %(簡稱 JF3);第五步 :除塵灰下料量達到5 kg/m( 合計 14 42t/h),添加劑配比為5 %(簡稱 DJF5)試驗期間實際料比見表6。4 / 8從表中可以看出: 在不配加添加劑情況下,為保證除塵灰造球,被迫提高除塵灰配加量,較其他情況下水分高0 6 % 左右 ,但從成球情況看,球落下強度很差,粒級集中于大于10 mm 和小于3 mm 的范圍內(nèi) ,也就是說很難成球。而加入JF 添加劑則有利于造球,隨添加劑比例的提高,除塵球的強度隨之提高。由于添加劑比例的不同,除塵球的平

14、均粒徑也有所變化,在添加 3 %、7 %比例時 ,除塵球粒度偏大。 除塵球粒徑過大 ,不利于混合料造球。 在添加劑配比5 %條件下造球最好。 DJF 5 造球不如 JF5 造球狀況。由此可見 ,在除塵灰中加入JF 添加劑 A、 B 料 ,與除塵灰混勻 ,JF 料與除塵灰顆?；煸谝黄?,由于 JF 添加劑的極強吸水性,以及凝結(jié)作用 ,促進除塵灰制粒以及形成一定的強度。DJF5 效果較次于 JF5,主要是混合機在除塵灰量大后,添加劑與除塵灰混合不均勻所致。(2) 不同 JF 添加劑配比對混合料制粒的影響見表8。從表 8 看出 :隨不同比例添加劑的除塵球加入混合料中,對混合料制粒是有益的,在 JF7

15、 條件下 ,混合料 3 mm 及平均粒級均好于JF3、 JF5 及 JF0 情況。從 DJF5 中看到 ,隨除塵灰量的加大,灰量由 956 t/h 增加到 14 42 t/h 后 ,混合料指標(biāo)與JF0比較 ,3mm 粒級下降 ,平均粒級略有增加 ,說明配加添加劑后的除塵球有益于混合料粒度的改善,并消除除塵灰配加后有于除塵灰親水性差對混合料造球的影響。(3) 不同 JF 配比對燒結(jié)參數(shù)的影響5 / 8從 5 號、 6 號燒結(jié)機參數(shù)看 :配加添加劑的除塵灰后 ,燒結(jié)機機速略有提高 ,冷熱段廢氣負壓均有一定程度的下降 ,說明除塵灰經(jīng)配加添加劑制粒后 ,混合料的透氣性得到了改善。(4) 不同 JF 配

16、比對燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)的影響。由表 11 看出 ,配加添加劑的除塵灰球后,燒結(jié)機各階段消耗指標(biāo)均呈下降趨勢,尤以 JF5 最為顯著 ,返礦與基準期比較 ,返礦率下降 ,即成品率提高了 2355 %, 燒結(jié)機利用系數(shù)提高 003 t/m2 h,固體燃耗降低 1 3 kg/t, 油耗降低 0 205 kg/t, 電耗降低 0 895 kW h/t。(5) 不同 JF 配比對燒結(jié)礦物組成的影響。從表 12 中可以看出 ,扣除原燃料質(zhì)量對燒結(jié)礦質(zhì)量影響外,由于除塵灰添加比例較小,對燒結(jié)礦質(zhì)量未造成影響。6 / 8經(jīng)過 5 個步驟的燒結(jié)對比試驗 ,結(jié)果表明 ,除塵灰配加 JF-AB 添加劑造球后 ,加入混合料

17、中進行燒結(jié) ,燒結(jié)機利用系數(shù)可提高 3 %5 %,燒結(jié)礦的強度和還原性得到改善 ,即有利于除塵灰資源的回收利用 ,又有利于環(huán)境保護。 為期 1 個月的工業(yè)試驗 ,取得了成功 ,達到了預(yù)期的良好效果。4效果效益分析采取除塵灰配JF-AB 添加劑制粒造球后進入燒結(jié)配料的新工藝回收利用除塵灰,具有良好的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。4 1環(huán)境效益除塵灰經(jīng)過造球制粒后再進入燒結(jié)主流程,杜絕了以往因直接配加引起的“二次揚塵”問題,消除了除塵器的循環(huán)負荷量。同時由于燒結(jié)礦強度提高,在結(jié)生產(chǎn)和轉(zhuǎn)運過程中產(chǎn)生的粉塵量也相應(yīng)減少,有效地降低了現(xiàn)場作業(yè)崗位的粉塵濃度,各測塵點位的粉塵合格率相應(yīng)提高,特別是原料車間

18、、成品車間的作業(yè)環(huán)境質(zhì)量明顯提高。從表13 可以看出 ,除塵灰制粒后配料與除塵灰直接配料相比, 原料車間粉塵合格率提高了10 89 個百分點 ,成品車間粉塵合格率提高了近 1 倍。采用除塵會制粒新工藝使全廠的粉塵合格率提高了 13 21 個百分點。4 2社會效益資源以其不可再生性,受到全社會的普遍關(guān)注。保護資源 ,合理開發(fā)資源,科學(xué)利用資源成為可持續(xù)發(fā)展的核心課題。除塵灰制粒燒結(jié)新工藝的成功開發(fā) ,使大量的除塵灰得到真正科學(xué)合理地回收和利用 ,變“廢”為“寶” ,有效地保護了社會資源 ,避免了資源的浪費和流失。4 3 經(jīng)濟效益4 3 1 降低消耗及增加效益因素采用除塵灰制粒造球燒結(jié)新工藝與除塵

19、灰直接參與配料相比,每月多回收除塵灰916 t ,提高金屬回收率0 02 %, 燒結(jié)礦的效益為0 026 5 元 /t;燒結(jié)過程固體燃料消耗降低1 3 kg/t, 重油消耗降低0 205 kg/t, 電耗降低0 895 kW h/t,結(jié)礦效益為 0838 7 元/t;燒結(jié)機利用系數(shù)提高 0 03 t/m2 h,結(jié)礦效益 0 703 6 元 /t;除塵灰制粒造球加大了燒結(jié)混合料中顆粒料的成分,相當(dāng)于減少澳礦等顆粒料配加量的2 %,結(jié)礦效益 025 元/t 。合計增加效益因素為18188 元 /t 。4 3 2 除塵灰制粒造球的費用除塵灰制粒造球系統(tǒng) ,每小時的消耗電量為 428 kW h,結(jié)礦費用增加 0021元/t;系統(tǒng)需