精品資料（2021-2022年收藏）開辟除塵灰利用和環(huán)保新途徑

1、d6af31e37508cee9ce239a8cd49583ec.pdf1 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，這是燒結礦生產企業(yè)普遍面對的問題。首鋼礦業(yè)公司燒結廠與中國冶金礦業(yè)總公司北京金發(fā)工貿公司、北京科技大學密切合作，經(jīng)過深入地調查研究，自行設計了一套除塵灰制粒設備和工藝，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，直接參加燒結配料引起“二次揚塵”惡性循環(huán)的問題。該技術不改變原有的燒結礦生產工藝，為老廠和新建廠提供了一條科學處理燒結除塵灰的嶄新途徑。2 項目提出的背景首鋼礦業(yè)公司燒結廠，共有6臺燒結機，

2、燒結總面積為594m²。設計利用系數(shù)1.30t/m²·h，作用率90.4%，年產量611.58萬t。在燒結生產中，由于熔燃料的破碎、燒結的抽風、成品的篩分和運轉產生了大量的粉塵，占燒結礦產量的2.0%2.5%。當初首鋼礦業(yè)燒結廠采用11臺水膜除塵器進行除塵，由于生產使用的鐵料精粉率在90%以上，并且燒結礦堿度高達1.75，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，水膜結冰，將主筒壁和文氏管堵死，除塵器如同虛設，作業(yè)現(xiàn)場煙塵彌漫，粉塵濃度嚴重超標。為此，首鋼礦業(yè)公司燒結廠對除塵系統(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200

3、07000m²的大布袋除塵設施。在環(huán)境條件最差的成品一、二篩分系統(tǒng)設置了69個吸塵點，分別安裝了40m²和140m²靜電除塵設備。在主場燒結區(qū)域，首先利用一個大布袋除塵器的舊箱體，改裝成48m²靜電除塵，接著又加裝了130m²靜電除塵設施。白灰車間也通過技術改造，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15m²擴大到30m²。先進的技術設備發(fā)揮了巨大威力，除塵效率達99.94%，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300400t。燒結除塵灰分為兩種。一種是煙道灰，主要是燒結抽風產

4、生的。第二種是揚塵，主要是在熔燃料的破碎、成品的篩分輸送過程產生的?；旌铣龎m灰的化學成分與燒結礦的化學成分相近。因此，對回收的除塵灰合理利用，具有很高的經(jīng)濟價值(除塵灰的化學組成見表1)。表1除塵灰化學成分物名TFeSiO2CaOFeOC除塵灰56.06.199.68.00.07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)。首鋼礦業(yè)公司燒結廠除塵灰利用的原始辦法，是將除塵灰直接投入燒結配料室參加配料。可是，由于94.2%的除塵灰粒度小于-200網(wǎng)目(-0.074mm)，且經(jīng)過了高溫燒結過程，表面疏水性強，很難制粒，進入混合機后很難與其他原料

5、混合均勻，不但使“小球團燒結工藝”不能充分發(fā)揮作用，而且對環(huán)境產生了很大的負效應：燒結礦產生“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)復合量的作用，效率降低，除塵質量惡化；生產過程固體燃料消耗增加，電耗、重油消耗上升。如何科學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)公司燒結廠在應用小球團燒結技術后，燒結生產邁上了一個新臺階。生產實踐證明，實施小球燒結技術是燒結生產向高效發(fā)展的必由之路。因此，首鋼礦業(yè)公司燒結廠把繼續(xù)深入實施小球團燒結技術最終實現(xiàn)球團化燒結，作為發(fā)展方向。經(jīng)過深入細致的調查研究，于1

6、998年初，提出了在除塵灰中配加北京金發(fā)工貿公司生產的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(-0.074mm)的占95%以上，比除塵灰的粒度還要細。其化學成分以CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O為主，也與除塵灰所含的主要金屬氧化物相近(添加劑化學成分見表3)3.2 試驗室試驗首鋼礦業(yè)公司燒結廠與北京科技大學密切合作，在北京科技大學進行了除塵灰配加JF-AB添加劑制粒造球試驗室試驗，給出的結論是：(1)燒結粉塵配加JF添加劑易于造球，生球性能好，燒結粉造球后

7、配入混合料中有利于環(huán)境保護；(2)燒結粉塵配加JF添加劑造球后加入混合進行燒結，燒結指標得到改善，可提高利用系數(shù)3.11%7.33%，按年產600萬t燒結礦計算，每年可增產18.3343.98萬t；(3)燒結粉塵配加JF添加劑造球后燒結，燒結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進行試驗室試驗的基礎上，為了獲得更可靠的依據(jù)，首鋼礦業(yè)公司燒結廠和中國礦業(yè)總公司北京金發(fā)工貿公司，又聯(lián)合委托河北省遷安市地礦局球團廠進行了除塵灰配加JF-AB添加劑制粒造球半工業(yè)試驗，結論是：(1)除塵類配加JF添加劑可以造成38mm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

8、球的落下次數(shù)達5次以上，滿足燒結生產的需要。3.4 工業(yè)試驗根據(jù)試驗室試驗和半工業(yè)試驗的結果，首鋼礦業(yè)公司燒結廠自行設計、建造了一套除塵灰造球系統(tǒng)。經(jīng)過3個月的工藝調整和崗位集中培訓，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。3.4.1 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

9、塵灰量大，且宜集中處理，本著投資少的原則。首鋼礦業(yè)公司燒結廠在配料室西側安裝了造球盤，對各個點位的除塵灰進行集中處理。制粒的主體設備有以下特點：(1)除塵灰下料量采用變頻調速，對下料倉采用高閘門，進行自動震倉(每30s震3s)，保證下料的連續(xù)性；(2)添加劑下料采用電振給料，電振電流調節(jié)下料量；(3)混合機內襯為不粘板，內有高效霧化水噴頭。傾角為2.5°，筒體規(guī)格為1.2m×2.5m；(4)造球盤直徑為3.5m，傾角為50°(可調)；(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%，

10、制粒后除塵灰3%、白云石3%、石灰石、燃料按實際情況調整，燒結礦質量按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)公司燒結廠的生產工藝要求，所造球的粒度為38mm的小球團。4種配比的造球，均在人工混料后，分別在600mm的圓盤造球機上進行。造球對比試驗的結果表明，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，具有一定強度的

11、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。3.4.4 燒結試驗為了比較除塵灰直接參加配料和除塵灰制粒造球后的燒結性能，將“造球試驗”的小球以首鋼礦業(yè)公司燒結廠的生產配料為基準，配加在燒結混合料中進行燒結試驗。數(shù)據(jù)測定方法：每3h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：

12、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3.32kg/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3.32kg/m(合9.56t/h)，添加劑配比為7%(簡稱JF7)；第四步：除塵灰下料量為3.32kg/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5kg/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。3.4.5 工業(yè)試驗結果分析(1)JF添加劑配比對于除塵灰之力的影響。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

13、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10mm和小于3mm的范圍內，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。DJF5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

14、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條件下，混合料<3mm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9.6t/h增加到14.42t/h后，混合料指標與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配比對燒結參數(shù)的影響從5號、6號燒結機參數(shù)看：配加添加劑的除塵灰后，燒結機機速略有提高，冷熱段廢氣負壓均有一定

15、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配比對燒結生產指標的影響。由表11看出，配加添加劑的除塵灰球后，燒結機各階段消耗指標均呈下降趨勢，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2.355%，燒結機利用系數(shù)提高0.03t/m²h，固體燃耗降低1.3kg/t，油耗降低0.205kg/t，電耗降低0.895kWh/t。(5)不同JF配比對燒結礦物組成的影響。從表12中可以看出，扣除原燃料質量對燒結礦質量影響外，由于除塵灰添加比例較小，對燒結礦質量未造成影響。經(jīng)過5個步驟的燒結對比試驗，結果表明，除塵灰配加JF-AB添加劑造

16、球后，加入混合料中進行燒結，燒結機利用系數(shù)可提高3%5%，燒結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。同時由于燒結礦強度提高，在結生產和轉運過程中產生的粉塵量也相應減少，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提高，特別是原料車間、成

17、品車間的作業(yè)環(huán)境質量明顯提高。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注。保護資源，合理開發(fā)資源，科學利用資源成為可持續(xù)發(fā)展的核心課題。除塵灰制粒燒結新工藝的成功開發(fā)，使大量的除塵灰得到真正科學合理地回收和利用，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新工藝與除塵灰直接參與配料相比，每月多回收

18、除塵灰91.6t，提高金屬回收率0.02%，燒結礦的效益為0.0265元/t；燒結過程固體燃料消耗降低1.3kg/t，重油消耗降低0.205kg/t，電耗降低0.895kWh/t，結礦效益為0.8387元/t；燒結機利用系數(shù)提高0.03t/m²h，燒結礦效益0.7036元/t；除塵灰制粒造球加大了燒結混合料中顆粒料的成分，相當于減少澳礦等顆粒料配加量的2%，結礦效益0.25元/t。合計增加效益因素為1.8188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42.8kWh，燒結礦費用增加0.021元/t；系統(tǒng)需崗位作業(yè)8人，噸礦成本增加0.031元/t；系統(tǒng)建設投資100萬元，燒結礦增加設備折舊及維護費0.01元/t。加入JF-AB添加劑，燒結礦成本增加1.5973元/t，合計增加消耗因素1.6593元/t。4.3.3 實際產生效益經(jīng)過詳細精確地財務分析和計算，除塵灰制粒造球系統(tǒng)投入后，增加經(jīng)濟效益因素1.82元/t，扣除費用增加各種因素合計1.66元/t，體現(xiàn)在燒結礦里實際產生的經(jīng)濟效益為0.16元/t。首鋼礦業(yè)燒結廠每年按生產燒結礦500萬t計算，每年產生經(jīng)濟效益80萬元，16個月便可收回投資。5 結論首鋼礦業(yè)公司燒結廠采用JF添加劑系列談價及添加