一種轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，屬于高爐煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，所述方法首先對轉(zhuǎn)爐除塵灰進行實驗樣品制備，其次通過實驗檢測分析其對高爐噴吹的害性，最后通過實驗及模型計算最適宜添加量，所述方法包括以下步驟：樣品預(yù)處理；樣品危害性檢測分析；轉(zhuǎn)爐除塵灰優(yōu)化添加量分析最優(yōu)添加量，該方法考慮轉(zhuǎn)爐除塵灰成分和添加量對風口前煤粉燃燒、爐缸溫度、爐渣堿度及高爐長壽等方面的影響，提出了一套完整的轉(zhuǎn)爐除塵灰最佳利用方案的確定思路。本發(fā)明可以針對不同轉(zhuǎn)爐除塵灰進行系統(tǒng)分析，對其添加比例和利用方式進行科學的推薦，保證高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上，最大限度的利用鋼鐵廠廢棄物資源。
【專利說明】
-種轉(zhuǎn)妒除塵灰用于高妒噴吹的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于高爐煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 轉(zhuǎn)爐除塵灰主要源于轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中鐵水的燒損和未反應(yīng)的輔助原料(石灰石和 白云石等)的細小顆粒。轉(zhuǎn)爐除塵灰具有粒度細、含鐵的特點，是寶貴的二次資源，鋼鐵企業(yè) 利用轉(zhuǎn)爐除塵灰的方案也不斷增多。
[0003] 專利CN201410581363.9利用轉(zhuǎn)爐除塵灰、燒結(jié)返礦和輕燒白云石粉混合制備壓球 代替鐵礦石用于煉鋼;專利CN201410717056.則尋轉(zhuǎn)爐除塵灰與鐵精礦、膨潤±混合后制備 氧化性球團，并用轉(zhuǎn)爐除塵灰代替膨潤±，提高球團礦的含鐵品位;專利CN201410012305.4 利用高壓氮氣將轉(zhuǎn)爐除塵灰自料倉噴吹至鐵水罐內(nèi)，達到降低鐵水溫度的目的；專利 CN201410288329.2將煉鋼轉(zhuǎn)爐的粗除塵灰和細除塵灰與氧化鐵皮按一定比例與結(jié)合劑混 合制備冷固結(jié)球團用于煉鋼過程。專利CN201410677839.則尋轉(zhuǎn)爐除塵灰制漿后在接觸池中 對焦化廢水生化出水進行吸附處理，吸附后的沉淀物送至燒結(jié)廠滲混，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐除塵灰的 二次利用。專利CN201310071782.3稱取轉(zhuǎn)爐除塵灰、烙劑、粘結(jié)劑，經(jīng)混合、造球和干燥制備 轉(zhuǎn)爐除塵灰球，并將其作為煉鋼脫憐氧化劑加入鋼包中。專利CN201210579653.0將轉(zhuǎn)爐除 塵灰加入燒結(jié)料中進行燒結(jié)，實現(xiàn)工業(yè)固體廢棄物的二次利用。專利CN201410147150.5將 轉(zhuǎn)爐二次除塵灰與廢棄中間包涂料按一定比例混合制備阻斷劑，用于分層處理鑄余鋼水。
[0004] 轉(zhuǎn)爐除塵灰具有含鐵高、粒度細的特點，從物化性能上分析有望作為一種高爐噴 吹物直接返回高爐利用。因此本專利從高爐噴吹除塵灰對煤粉燃燒、高爐長壽和爐況影響 的角度出發(fā)，建立了一套轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴出的適宜方案確定的方法。該方法有助于 拓展轉(zhuǎn)爐除塵灰的二次利用方式，對鋼鐵企業(yè)的固體廢棄物循環(huán)利用和節(jié)能減排具有重要 的指導(dǎo)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對轉(zhuǎn)爐除塵灰的資源特點和高爐噴吹的工藝優(yōu)勢，提供了一種轉(zhuǎn)爐除塵 灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法。
[0006] 本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0007] -種轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，所述方法首先對轉(zhuǎn)爐除塵灰進行實驗 樣品制備，其次通過實驗檢測分析其對高爐噴吹的害性，最后通過實驗及模型計算最適宜 添加量，所述方法包括W下步驟：
[000引步驟1、樣品預(yù)處理；
[0009] 步驟2、樣品危害性檢測分析；
[0010] 步驟3、轉(zhuǎn)爐除塵灰優(yōu)化添加量分析最優(yōu)添加量。
[0011] 進一步的，所述步驟1具體為:將轉(zhuǎn)爐除塵灰在25°C烘干箱中干燥24小時制備空氣 干燥基樣品，備用。
[0012] 進一步的，所述步驟2包括:粒度檢測分析和成分檢測分析。
[0013] 進一步的，所述粒度檢測分析包括:將制備的樣品用激光粒度分析儀檢測粒度分 布，檢驗其粒度小于0.074mm顆粒占總體顆粒百分比，若粒度小于0.074顆粒所占比例小于 60%，判定為有害，需進一步縮小粒度。
[0014] 進一步的，所述成分檢測分析包括:將制備的樣品用化學分析和巧光分析法檢測 化學成分含量，分別檢測K、化和S的含量，若除塵灰中K、化含量超過1.5%或S含量超過 0.6%時，判定為有害，除塵灰不能直接入爐，需要進行有害元素的脫除處理。
[0015] 進一步的，所述步驟3包括:煤粉燃燒率分析、煤粉熱值分析和高爐冶煉爐況分析。
[0016] 進一步的，所述煤粉燃燒率分析包括:將干燥后的樣品破碎至200-300目粒級，并 與相同粒級的無煙煤按照不同添加比例進行混合，對混合樣品進行燃燒性實驗，煤粉燃燒 實驗采用差熱天平進行，通過實驗結(jié)果的失重曲線(TG)和失重率曲線(DTG)處理得到綜合 燃燒特性指數(shù)（Sn),分別記錄不同比例混合的轉(zhuǎn)爐除塵灰和無煙煤的綜合燃燒特性指數(shù) (Sn)，綜合燃燒特性指數(shù)Sn表征混合樣品的綜合燃燒性能，Sn值越大，混合樣品的燃燒特性 越佳。
[0017]
[001 8]式中:Wmax為最大燃燒速率，（％ /min) ; Wmean為平均燃燒速率，（％ /min) ; T功燃盡溫 度，rc);Tf為著火溫度，rc)。
[0019] 進一步的，所述煤粉熱值分析包括:將干燥后的樣品破碎至200-300目粒級，并與 相同粒級的無煙煤按照不同添加比例進行混合，滲混比例上限根據(jù)混合樣品的灰分含量來 確定，保證混合后樣品中的灰分含量(除碳、鐵元素外)小于12%。采用自動量熱儀對混合樣 品的高位發(fā)熱值進行檢測，比對分析不同混合樣品的高位發(fā)熱值及轉(zhuǎn)爐除塵灰添加量對煤 粉熱值的影響，作為轉(zhuǎn)爐除塵灰適宜添加量的確定依據(jù)之一。一般保證混合樣品的發(fā)熱量 不小于 26000kJ/mol。
[0020] 進一步的，所述高爐冶煉爐況分析包括:通過高爐風口區(qū)熱平衡模型(基于物質(zhì)平 衡和能量平衡，建立高爐局部區(qū)域能質(zhì)平衡禪合模型），計算轉(zhuǎn)爐除塵灰添加量對高爐焦 比、理論燃燒溫度和爐渣堿度的影響規(guī)律。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明基于轉(zhuǎn)爐除塵灰成分和添加量對風口前煤粉燃燒、 爐缸溫度、爐渣堿度及高爐長壽等方面的影響，提出了一套完整的轉(zhuǎn)爐除塵灰最佳利用方 案的優(yōu)化方法。本發(fā)明可W針對不同轉(zhuǎn)爐除塵灰進行系統(tǒng)分析，對其添加比例和利用方式 進行科學的推薦，保證高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上，最大限度的利用鋼鐵廠廢棄物資源。給出了 轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的最優(yōu)利用方案，同時該方法可用于鋼鐵廠其他含鐵、含碳粉塵 運用于高爐噴吹方案確定。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明流程示意圖；
[0023] 圖2為轉(zhuǎn)爐除塵灰粒度分布圖；
[0024] 圖3為不同轉(zhuǎn)爐除塵灰添加量下混煤的綜合燃燒特性指數(shù)。 具體實施方案
[0025] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細描述。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0026] 相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修 改、等效方法W及方案。進一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細 節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有運些細節(jié)部分的 描述也可W完全理解本發(fā)明。
[0027] -種轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，首先對轉(zhuǎn)爐除塵灰進行實驗樣品制 備，其次通過實驗檢測分析其對高爐噴吹的害性，最后通過實驗及模型計算最適宜添加量， 所述方法包括W下步驟：
[0028] 步驟1、樣品預(yù)處理:將轉(zhuǎn)爐除塵灰在25°C烘干箱中干燥24小時制備空氣干燥基樣 品，備用。
[0029] 步驟2、樣品危害性檢測分析，包括:粒度檢測分析和成分檢測分析；
[0030] 粒度檢測分析:將制備的樣品用激光粒度分析儀檢測粒度分布，檢驗其粒度小于 0.074mm顆粒占總體顆粒百分比，若粒度小于0.074顆粒所占比例小于60 %，判定為有害，需 進一步縮小粒度，一般高爐噴吹物中小于0.074mm比例為60 % W上，若除塵灰中小于 0.074mm比例過低，將會影響制粉系統(tǒng)的制粉能力。
[0031] 成分檢測分析:將制備的樣品用化學分析和巧光分析法檢測化學成分含量，分別 檢測K、Na和S的含量，若除塵灰中K、Na含量超過1.5 %或S含量超過0.6 %時，判定為有害，除 塵灰不能直接入爐，需要進行有害元素的脫除處理，若K、化含量超過1.5%或S含量超過 0.6 %時，將會危害高爐壽命，且含量越高危害越大。
[0032] 步驟3、轉(zhuǎn)爐除塵灰優(yōu)化添加量分析最優(yōu)添加量，包括:煤粉燃燒率分析、煤粉熱值 分析、高爐冶煉爐況分析；
[0033] 煤粉燃燒率分析:將干燥后的樣品破碎至200-300目粒級，并與相同粒級的無煙煤 按照不同添加比例進行混合，對混合樣品進行燃燒性實驗，煤粉燃燒實驗采用差熱天平進 行，通過實驗結(jié)果的失重曲線(TG)和失重率曲線(DTG)處理得到綜合燃燒特性指數(shù)(Sn),分 別記錄不同比例混合的轉(zhuǎn)爐除塵灰和無煙煤的綜合燃燒特性指數(shù)(Sn)。綜合燃燒特性指數(shù) Sn表征混合樣品的綜合燃燒忡能，Sn值越大，混合樣品的燃燒特性越佳。
[0034]
[003引式中:Wmax為最大燃燒速率，（％/min) ;Wmean為平均燃燒速率，（％/min) ;T功燃盡溫 度，rc);Tf為著火溫度，rc)。
[0036]煤粉熱值分析:將干燥后的樣品破碎至200-300目粒級，并與相同粒級的無煙煤按 照不同添加比例進行混合，滲混比例上限根據(jù)混合樣品的灰分含量來確定，保證混合后樣 品中的灰分含量(除碳、鐵元素外）小于12%。采用自動量熱儀對混合樣品的高位發(fā)熱值進 行檢測，比對分析不同混合樣品的高位發(fā)熱值及轉(zhuǎn)爐除塵灰添加量對煤粉熱值的影響，作 為轉(zhuǎn)爐除塵灰適宜添加量的確定依據(jù)之一。一般保證混合樣品的發(fā)熱量不小于26000kJ/ mol O
[0037]高爐冶煉爐況分析:通過高爐風口區(qū)熱平衡模型(基于物質(zhì)平衡和能量平衡，建立 高爐局部區(qū)域能質(zhì)平衡禪合模型），計算轉(zhuǎn)爐除塵灰添加量對高爐焦比、理論燃燒溫度和爐 渣堿度的影響規(guī)律，作為轉(zhuǎn)爐除塵灰適宜添加量的確定依據(jù)之一。
[003引【實施例1】
[0039] 將某鋼鐵廠的轉(zhuǎn)爐除塵灰進行樣品制備，即采用四分法取一定的轉(zhuǎn)爐除塵灰，放 入恒溫干燥箱(25 °C)干燥24小時。
[0040] 將干燥后的樣品利用激光粒度分析儀進行粒度檢測，評估除塵灰粒度對高爐噴吹 審IJ粉能力的影響。分析結(jié)果如圖2所示。從圖帥可W看到轉(zhuǎn)爐除塵灰的粒度小于0.007mm， 比入爐噴吹煤粒徑(小于0.074mm)小很多，因此轉(zhuǎn)爐除塵灰的添加不會增加制粉系統(tǒng)的成 本，高爐易于接受。
[0041] 將干燥后樣品利用化學分析和巧光分析進行化學成分分析，評估轉(zhuǎn)爐除塵灰對高 爐壽命的影響。檢測結(jié)果如表1所示。一般入爐原燃料中鐘、鋼和硫的含量是關(guān)注的重點。 鐘、鋼元素容易在高爐內(nèi)部循環(huán)，惡化原燃料高溫冶金性能，同時鐘和鋼容易進入爐墻碳 磚，破壞高爐爐體，影響高爐壽命。硫元素通過爐渣脫除需要消耗熱量，入爐原燃料中硫元 素含量越少越好。從表1中可W看出，轉(zhuǎn)爐除塵灰中鐘、鋼和硫元素的含量都比入爐焦炭和 噴吹煤中的含量低，滿足高爐入爐要求。若轉(zhuǎn)爐除塵灰中鐘、鋼和硫含量超過入爐燃料灰分 中含量，不建議入爐或通過預(yù)處理脫除有害元素再入爐。
[0042] 表1轉(zhuǎn)爐除塵灰成分對比
[0044] 將干燥后的轉(zhuǎn)爐除塵灰樣品按照1.96 %、3.85 %、5.67 %、7.41 %和9.09%的比例 與高爐噴吹煤混合制備混合樣品。
[0045] 利用差熱天平對混合樣品進行燃燒實驗，獲取不同轉(zhuǎn)爐除塵灰添加量下混合樣品 燃燒的TG和DTG曲線，根據(jù)曲線計算混合樣品燃燒的綜合特性指數(shù)Sn。通過Sn評估轉(zhuǎn)爐除塵 灰的添加量對煤粉燃燒的作用，進而確定適宜的添加量。計算結(jié)果如圖3所示。從圖3可W看 出對于噴吹煤，轉(zhuǎn)爐除塵灰的添加比例為1.96 %時燃燒性最好。
[0046] 對不同除塵灰添加比例的混合樣進行熱值檢測，結(jié)果如表2所示。從表2中可W看 出，隨著轉(zhuǎn)爐除塵灰的添加，混合樣的熱值逐漸降低，但當添加1.96%時，熱值的變化量較 小，可W忽略。
[0047] 表2轉(zhuǎn)爐除塵灰成分不同添加比例添加下噴吹煤熱值 [004引
[0049] 通過高爐風口區(qū)的熱平衡，計算除塵灰添加量對高爐風口理論燃燒溫度、二元堿 度、四元堿度和焦比的影響規(guī)律。計算結(jié)果如表3所示。從表3可W看出，隨著轉(zhuǎn)爐除塵灰的 添加，焦比不斷增加，理論燃燒溫度逐漸降低，二元堿度和四元堿度逐漸增加。表明轉(zhuǎn)爐除 塵灰的添加有助于減少烙劑添加量，降低理論燃燒溫度。計算結(jié)果顯示在燃燒率最好的添 加比例（1.96%)時，高爐冶煉參數(shù)的變化不大，爐況波動不明顯，高爐易于接受。
[0050] 表3轉(zhuǎn)爐除塵灰不同添加比例條件下高爐冶煉參數(shù)變化
[0化1 ]
[0052] 綜合上述研究分析可W得到，當前某鋼鐵企業(yè)的轉(zhuǎn)爐除塵灰可W用于高爐直接噴 吹，且對高爐長壽無危害?；诨烀喝紵?、熱值和高爐冶煉參數(shù)的變化規(guī)律，當前的轉(zhuǎn)爐 除塵灰的適宜添加比例為1.96%。
[0053] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實例，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的理念和原 則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0054] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明基于轉(zhuǎn)爐除塵灰成分和添加量對風口前煤粉燃燒、 爐缸溫度、爐渣堿度及高爐長壽等方面的影響，提出了一套完整的轉(zhuǎn)爐除塵灰最佳利用方 案的優(yōu)化方法。本發(fā)明可W針對不同轉(zhuǎn)爐除塵灰進行系統(tǒng)分析，對其添加比例和利用方式 進行科學的推薦，保證高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上，最大限度的利用鋼鐵廠廢棄物資源。給出了 轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的最優(yōu)利用方案，同時該方法可用于鋼鐵廠其他含鐵、含碳粉塵 運用于高爐噴吹方案確定。
【主權(quán)項】
1. 一種轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法首先對轉(zhuǎn)爐除塵 灰進行實驗樣品制備，其次通過實驗檢測分析其對高爐噴吹的害性，最后通過實驗及模型 計算最適宜添加量，所述方法包括以下步驟： 步驟1、樣品預(yù)處理； 步驟2、樣品危害性檢測分析； 步驟3、轉(zhuǎn)爐除塵灰優(yōu)化添加量分析最優(yōu)添加量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟 1具體為:將轉(zhuǎn)爐除塵灰在25°C烘干箱中干燥24小時制備空氣干燥基樣品，備用。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟 2包括:粒度檢測分析和成分檢測分析。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，其特征在于，所述粒度 檢測分析包括:將制備的樣品用激光粒度分析儀檢測粒度分布，檢驗其粒度小于〇. 〇74mm顆 粒占總體顆粒百分比，若粒度小于0.074顆粒所占比例小于60%，判定為有害，需進一步縮 小粒度。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，其特征在于，所述成分 檢測分析包括:將制備的樣品用化學分析和熒光分析法檢測化學成分含量，分別檢測K、Na 和S的含量，若除塵灰中K、Na含量超過1.5%或S含量超過0.6%時，判定為有害，除塵灰不能 直接入爐，需要進行有害元素的脫除處理。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟 3包括:煤粉燃燒率分析、煤粉熱值分析和高爐冶煉爐況分析。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，其特征在于，所述煤粉 燃燒率分析包括:將干燥后的樣品破碎至200-300目粒級，并與相同粒級的無煙煤按照不同 添加比例進行混合，對混合樣品進行燃燒性實驗，煤粉燃燒實驗采用差熱天平進行，通過實 驗結(jié)果的失重曲線(TG)和失重率曲線(DTG)處理得到綜合燃燒特性指數(shù)(S N)，分別記錄不 同比例混合的轉(zhuǎn)爐除塵灰和無煙煤的綜合燃燒特性指數(shù)(SN)，綜合燃燒特性指數(shù)S N表征混 合樣品的綜合燃燒性能，SN值越大，混合樣品的燃燒特性越佳：式中：Wmax為最大燃燒速率，（％/min) ;Wm_為平均燃燒速率，（％/min) ;Ti為燃盡溫度， (°C); Tf為著火溫度，（°c)。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，其特征在于，所述煤粉 熱值分析包括:將干燥后的樣品破碎至200-300目粒級，并與相同粒級的無煙煤按照不同添 加比例進行混合，摻混比例上限根據(jù)混合樣品的灰分含量來確定，保證混合后樣品中的灰 分含量(除碳、鐵元素外)小于12%。采用自動量熱儀對混合樣品的高位發(fā)熱值進行檢測，比 對分析不同混合樣品的高位發(fā)熱值及轉(zhuǎn)爐除塵灰添加量對煤粉熱值的影響，作為轉(zhuǎn)爐除塵 灰適宜添加量的確定依據(jù)之一。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)爐除塵灰用于高爐噴吹的優(yōu)化方法，其特征在于，所述高爐 冶煉爐況分析包括:通過高爐風口區(qū)熱平衡模型(基于物質(zhì)平衡和能量平衡，建立高爐局部 區(qū)域能質(zhì)平衡耦合模型），計算轉(zhuǎn)爐除塵灰添加量對高爐焦比、理論燃燒溫度和爐渣堿度的 影響規(guī)律。
【文檔編號】C21B5/00GK105925740SQ201610460618
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】張建良, 徐潤生, 王廣偉, 劉征建, 焦克新, 宋騰飛, 王海洋
【申請人】北京科技大學