球团钙基脱硫灰返烧结资源化利用研究与生产实践.pdf

总第2 11期2023年第8 期生产实践球团钙基脱硫灰返烧结资源化利用研究与生产实践李明，周琦，赵利明（宝钢湛江钢铁有限公司，广东湛江5 2 40 7 2）摘要：为了实现球团脱硫灰返烧结的资源化利用，降低委外处置环保风险。通过试验室、工业试验研究球团脱硫灰基础性能以及对烧结质量、烟气排放指标的影响。结果表明：脱硫灰中硫元素主要是以CaSO：赋存，含硫量为7.06%；烧结杯试验结果表明，配比为0.5 0%水平下，对烧结过程指标和烧结矿质量均没有产生负面影响，但随着配比的提高，烧结烟气硫负荷增大；工业试验表明，小比例脱硫灰的配入对烧结矿质量以及烟气净化排放指标均无明显影响。关键词：烧结；脱硫灰；资源化利用中图分类号：X7570引言湛江钢铁炼铁厂球团烟气净化采用LJS循环流化床法进行脱硫11,每年产生副产物钙基废脱硫灰约1万t,前期主要采取厂外委托处理，存在一定的环保风险。对此湛江钢铁炼铁厂结合自身烧结烟气净化“活性炭脱硫+制酸”工艺特点,尝试将球团工序产生的脱硫灰进行回收制取浓硫酸再利用，同时利用脱硫灰中的钙基物质替代部分烧结用生石灰和石灰石，减少熔剂消耗，进而实现资源高效利用3 。本文研究了球团干法脱硫灰的物理化学特性，以及球团脱硫灰配入对烧结质量以及烟气排放的影响，为球团干法脱硫灰在烧结过程的资源化利用提供技术支撑。1球团脱硫灰基础性能钙和氧元素是球团干法脱硫灰的主要组成元素，两者的质量分数分别为3 9.9 5%、3 8.9 3%，硫元素的质量分数为7.0 6%，同时脱硫灰中含有氯元素、铁元素和硅元素的质量分数分别为7.44%、2.49%和2.0 3%，其他元素含量较少。采用X射线衍射分析仪对常温下的球团干法脱硫灰样品的物相结构进行分析。通过XRD检测发现，球团干法脱硫灰的主要物相包括CaCO3、C a O、C a S O 3，含量较多的物相还包括SiO2、S i S 2、C a S i O s、C a z S i O 4,同时含有少量复杂物相CasSi2O,(cO：2 02烧结性能研究受限于烧结烟气净化入口硫负荷，无法实现脱硫灰的大比例配入，所以本次烧结杯试验设计质量配比分别为0%（基准）、0.0 5%、0.1%、0.2 5%、0.5%。2.1配加脱硫灰对烧结指标的影响随着脱硫灰配比的增加，烧结矿的成品率和转鼓指数均呈现先升后降的趋势，在脱硫灰质量配比为0.25%条件下，两者分别达到7 9.14%和6 7.7%，同时在此配比条件下，焦粉燃耗最低为6 1.45 kg/t。由此可收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 9第一作者简介：李明（19 9 2 一)，男，河南驻马店人，本科，质量工程师，研究方向为烧结技术。山西冶金ShanxiMetallurgy文献标识码：A以初步判断在0.2 5%脱硫灰质量配比条件下，脱硫灰中钙对于烧结过程中液相形成和烧结矿强度的提升可以起到促进作用，但在此配比条件下，烧结利用系数较低。当脱硫灰质量配比提升至0.5 0%水平，通过配水优化制粒来提高料层透气性，垂直烧结速度提升虽然会带来成品率和转鼓指数降低，燃耗有所升高，但整体并不差于未配加脱硫灰基准条件下的结果。较之基准，配加脱硫灰对烧结熟料的粒级分布影响不大。其中，40 mm颗粒均维持在2.5%水平以下，而 5 mm颗粒在配加脱硫灰之后所占比例较之基准略有所减少，特别在0.1%脱硫灰质量配比下，5mm颗粒所占比例小于2 0%。因此，就烧结杯试验结果而言，即便球团干法脱硫灰的质量配比在0.5 0%水平下，对烧结过程指标和烧结矿质量均没有产生负面影响，且在成品率和燃耗方面还有所改善。与此同时,在可以接受利用系数在1.8 t/（m h)水平下,推荐将球团干法脱硫灰的质量配比控制在0.2 5%水平。2.2烧结过程硫平衡的影响规律分别对球团脱硫灰、烧结混合生料以及不同脱硫灰配比条件下试验后的烧结矿进行取样，进行X射线荧光光谱(XRF)分析，获得各主要元素的质量比分布。球团干法脱硫灰中硫元素的质量分数为7.6 1%，经过配料、二次混和后生料中硫元素质量分数为0.14%，烧结杯试验后的烧结矿中硫元素质量分数为0.01%，并且随着脱硫灰质量配比的提高烧结矿中硫元素质量分数不再发生变化。基于上述试验和理论计算结果，建立基于烧结过程的硫平衡，并将吨烧结矿二氧化硫含量随配人球团干法脱硫灰含量变化情况如图1所示。从图1中可以看出，随着硫负荷的增加，进入烧结烟气中二氧化硫增加,增加脱硫灰质量配比Total 211No.8,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.08.053文章编号：16 7 2-115 2(2 0 2 3)0 8-0 13 7-0 2山西冶金138E-mail:第46 卷势必造成烟气净化硫负荷的增加。2.22.01.81.21.0图1不同脱硫灰配比条件下烧结矿SO2含量3工业实践为进一步验证配加球团脱硫灰对烧结质量及环保排放的影响，在烧结杯试验的基础上开展工业试验，共6 个烧结混匀矿大堆中配人了球团脱硫灰，合计配人量12 6 4t，且配人量不断加大，具体配人量和配人比例如表1所示。表1烧结混匀矿大堆球团脱硫灰配入量及配比匀矿大堆BA1-BB1-BA1-BB1-BA1-BB1-BA1-067067配人量/0质量配比/%0.003.1对烧结产质量指标的影响添加球团脱硫灰后，烧结矿的S含量略有升高，但整体变化不大，即烧结原料大部分的硫化物均转化为SO2进人烧结烟气。同时烧结各项经济技术指标未见明显劣化,其中烧结转鼓强度及烧结矿粉率均呈改善趋势，进一步说明小比例配加球团脱硫灰对烧结矿质量影响不大。3.2对烧结环保排放指标的影响从脱硫效果看来，烧结原燃料带人的S量大部分进入了烧结烟气中，仅有小部分进人到烧结矿中，烧结过程中硫的脱除率基本在8 0%8 7%；在未配人球团脱硫灰的条件下，烧结过程脱硫率基本在8 5%左右，随着烧结匀矿大堆球团脱硫灰配人量的增加，烧结过程中的脱硫率并未呈现出明显的下跌趋势,因此Research and Production Practice on Resource Utilization of Calcium Based Desulfurization(Baosteel Zhanjiang Iron and Steel Co.,Ltd.,Zhanjiang Guangdong 524072,China)Abstract:In order to achieve the resource utilization of pellet desulfurization ash and reduce the environmental risks of outsourcing disposal,this paper studies the basic performance of pellet desulfurization ash and its impact on sintering quality and flue gas emission indicatorsthrough laboratory and industrial experiments.The results show that the sulfur element in desulfurization ash is mainly present in CasOrwith a sulfur content of 7.06%.The results of the sintering cup test show that at a ratio of 0.50%,there is no negative impact on the sinteringprocess indicators and sintering ore quality.However,with the increase of the ratio,the sulfur load of the sintering flue gas increases.Industrial experiments have shown that the addition of small proportions of desulfurization ash has no significant impact on the quality ofsintering ore and the emission indicators of flue gas purification.Key words:sintering;desulfurization ash;resource utilization可以判定，烧结脱硫灰的配人对烧结过程脱硫率的影响不大。随着球团脱硫灰配入比例的增大，烧结原燃料带人的S总量增加，烧结原烟气sO2质量浓度呈上升趋势，但基本在40 0 6 0 0 mg/msOz排放浓度基本控制在在 2 0 mg/m 以下。4结论1)对球团干法脱硫灰的主要成分、物相结构等基0.050.10脱硫灰质量配比/%068068751300.040.060.250692161760.100.08Ash from Pellet SinteringLiMing,Zhou Qi,Zhao Liming0.500693170.15础理化性能进行研究可知,Ca元素是球团干法脱硫灰的主要组成部分，硫元素的质量分数为7.0 6%，干法脱硫灰硫元素主要是以CaSO：赋存。2)通过烧结杯试验研究可知,随着球团干法脱硫灰的质量配比逐步增加至0.2 5%时，烧结矿整体产质量指标有明显改善；在质量配比为0.5 0%时，对烧结过程指标和烧结矿质量均没有产生负面影响，而在成品率和燃耗方面还有所改善，但随着硫负荷的增加，进入烧结烟气中二氧化硫含量也增加。3)配人烧结混匀矿中回收再利用工业实践表明，0703500.17球团脱硫灰的配人对烧结单元净烟气排放浓度基本无影响，对烧结矿的硫含量影响较小，硫的回收率很高，对烧结矿的性能参数基本无影响，球团脱硫灰通过炼铁厂烧结单元进行回收再利用的效果较好；对烧结过程工业生产参数分析可知，球团脱硫灰的配人对烧结过程脱硫率影响不大,对活性炭脱硫率无明显影响，但随着脱硫灰配人量的增加，烧结原燃料带入硫总量增加，导致烧结原烟气SO2浓度升高。因此要想保证烧结良好的排放指标及合理的烧结矿的硫含量，必须要控制烧结匀矿合理的硫含量。参考文献1刘杰,马贤国,夏铁玉,等.烧结烟气脱硫灰烧结再利用的研究与应用J.烧结球团,2 0 19,44（2)：6 3-6 8.2 梁利生，周琦.宝钢湛江钢铁铁前工序烟气净化新工艺技术J.宝钢技术,2 0 16(4）：43-48.3叶恒棣.钢铁烧结烟气全流程减排技术M.北京：冶金工业出版社，2 0 19.(编辑：杨光辉）