開辟除塵灰利用和環(huán)保新途徑

-.z.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)濟效益的最正確化，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)總公司金發(fā)工貿(mào)公司、科技大學密切合作，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，參加JF-AB制粒專用添加劑，專門對回收的除塵灰進展提前造球，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處理燒結(jié)除塵灰的嶄新途徑。工程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594m2。設(shè)計利用系數(shù)1.30t/m2·h，作用率90.4%，年產(chǎn)量611.58萬t。在燒結(jié)生產(chǎn)中，由于熔燃料的破碎、燒結(jié)的抽風、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%。當初首鋼礦業(yè)燒結(jié)廠采用11臺水膜除塵器進展除塵，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(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。為此，首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠對除塵系統(tǒng)進展了改造：在配料、成品倉和料場等4個系統(tǒng)分別配置了2000~7000m2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40m2和140m2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48m2靜電除塵，接著又加裝了130m2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15m2擴大到30m2。先進的技術(shù)設(shè)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300~400t。燒結(jié)除塵灰分為兩種。一種是煙道灰，主要是燒結(jié)抽風產(chǎn)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(chǎn)生的。混合除塵灰的化學成分與燒結(jié)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)，除塵灰粒度均比擬細，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(jié)廠除塵灰利用的原始方法，是將除塵灰直接投入燒結(jié)配料室參加配料?？墒牵捎?4.2%的除塵灰粒度小于-200網(wǎng)目(-0.074mm)，且經(jīng)過了高溫燒結(jié)過程，外表疏水性強，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。如何科學有效地利用除塵灰資源，成為制約企業(yè)乃至行業(yè)開展的重要問題。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)向高效開展的必由之路。因此，首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠把繼續(xù)深入實施小球團燒結(jié)技術(shù)最終實現(xiàn)球團化燒結(jié)，作為開展方向。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金發(fā)工貿(mào)公司生產(chǎn)的JF-AB添加劑進展專門造球，然后進入主流程的研究課題。JF-AB添加劑的粒度與成分JF-AB添加劑的理化分析說明，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)試驗室試驗首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠與科技大學密切合作，在科技大學進展了除塵灰配加JF-AB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添加劑造球后參加混合進展燒結(jié)，燒結(jié)指標得到改善，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)18.33~43.98萬t；(3)燒結(jié)粉塵配加JF添加劑造球后燒結(jié)，燒結(jié)礦的強度和復(fù)原性得到改善。半工業(yè)試驗在科技大學進展試驗室試驗的根底上，為了獲得更可靠的依據(jù)，首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠和中國礦業(yè)總公司金發(fā)工貿(mào)公司，又聯(lián)合委托**省遷安市地礦局球團廠進展了除塵灰配加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3~8mm的小球，成球率達85%以上；(2)適宜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。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，整個系統(tǒng)到達了工業(yè)試驗的條件。隨后正式進展了工業(yè)試驗。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展混勻加水，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(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。制粒設(shè)備及工藝特點對除塵灰進展制粒后，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展集中處理。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，進展自動震倉(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(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1.2m×2.5m；(4)造球盤直徑為3.5m，傾角為50°(可調(diào))；(5)為強化除塵灰的潤濕，小混合機進展混均時參加熱水(70~80℃)。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進展控制(試驗期間原燃料粒度組成及化學成分見表4、表5)。進展了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)工藝要求，所造球的粒度為3~8mm的小球團。4種配比的造球，均在人工混料后，分別在600mm的圓盤造球機上進展。造球比照試驗的結(jié)果說明，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。燒結(jié)試驗為了比擬除塵灰直接參加配料和除塵灰制粒造球后的燒結(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)混合料中進展燒結(jié)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(fù)自由落下，直至摔破，記錄未摔破的次數(shù))。試驗按方案共分為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3.32kg/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：除塵灰下料量到達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。工業(yè)試驗結(jié)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(nèi)，也就是說很難成球。而參加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，在除塵灰中參加JF添加劑A、B料，與除塵灰混勻，JF料與除塵灰顆粒混在一起，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參加混合料中，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比擬，<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配比對燒結(jié)生產(chǎn)指標的影響。由表11看出，配加添加劑的除塵灰球后，燒結(jié)機各階段消耗指標均呈下降趨勢，尤以JF5最為顯著，返礦與基準期比擬，返礦率下降，即成品率提高了2.355%，燒結(jié)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(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。經(jīng)過5個步驟的燒結(jié)比照試驗，結(jié)果說明，除塵灰配加JF-AB添加劑造球后，參加混合料中進展燒結(jié)，燒結(jié)機利用系數(shù)可提高3%~5%，燒結(jié)礦的強度和復(fù)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，到達了預(yù)期的良好效果。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。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、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。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，科學利用資源成為可持續(xù)開展的核心課題。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合理地回收和利用，變"廢〞為"寶〞，有效地保護了社會資源，防止了資源的浪費和流失。經(jīng)濟效益降低消耗及增加效益因素采用除塵灰制粒造球燒結(jié)新工藝與除塵灰直接參與配料相比，每月多回收除塵灰91.6t，提高金屬回收率0.02%，燒結(jié)礦的效益為0.0265元/t；燒結(jié)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(jié)礦效益為0.8387元/t；燒結(jié)機利用系數(shù)提高0.03t/m2h，燒結(jié)礦效益0.7036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，相當于減少澳礦等顆粒料配加量的2%，結(jié)礦效益0.25元/t。合計增加效益因素為1.8188元/t。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(jié)礦費用增加0.021元/t；系統(tǒng)需崗位作業(yè)8人，噸礦本錢增加0.031元/t；系統(tǒng)建立投資100萬元，燒結(jié)礦增加設(shè)備折舊及維護費0.01元/t。參加JF-AB添加劑，燒結(jié)礦本錢增加1.5973元/t，合計增加消耗因素1.6593元/t。實際產(chǎn)生效益經(jīng)過詳細準確地財務(wù)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，表達在燒結(jié)礦里實際產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為0.16元/t。首鋼礦業(yè)燒結(jié)廠每年按生產(chǎn)燒結(jié)礦500萬t計算，每年產(chǎn)生經(jīng)濟效益80萬元，16個月便可收回投資。結(jié)論首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠采用JF添加劑系列談價及添加劑，對