冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法技术

本发明专利技术公开了一种冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法。通过对冶金粉尘和高硫炼焦煤进行元素含量测定及理论配比计算，使冶金粉尘与高硫炼焦煤按理论配比混合，再加入粘结剂进行混合、破碎筛分及成型，制备块状型煤；并通过对型煤进行三段式加热及烟尘分类处理，在制备高反应性焦炭的同时达到脱锌固硫的效果。通过上述方式，本发明专利技术既能够利用冶金粉尘中的铁、钙有效提高焦炭的反应活性；又能够利用冶金粉尘中的锌、铅等有害元素脱除热解煤气中的硫，通过以废治废实现对冶金粉尘的无害化利用及对高硫炼焦煤的清洁使用；还能够避免生成的金属硫化物进入焦油，大幅提高有价元素的回收率和焦油质量，满足生产及环境保护的需求。

【技术实现步骤摘要】
冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法
本专利技术涉及冶金
，特别是涉及一种冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法。
技术介绍
节能减排是当前高炉炼铁技术发展的重点方向，高反应性焦炭作为一种能够有效提升高炉冶炼效率、降低燃料消耗的新型焦炭在近些年备受关注。日本、中国先后提出采用铁矿粉与炼焦煤混合制备高反应性焦炭的工艺，并进行了大量的基础实验和工业试验。目前，高反应性焦炭的生产工艺主要有两种：一种是基于传统焦炉工艺，采用铁矿粉与炼焦配合煤混合，在焦炉中完成高反应性焦炭的制备，经破碎、冷却、筛分后将其用于高炉炼铁。另一种是基于竖炉工艺，采用铁矿粉与炼焦煤混合压块，然后在竖炉内完成高反应性焦炭的炭化过程，经冷却、筛分后用于高炉炼铁。不难看出，上述两种工艺中高反应性焦炭的生产原料均以铁矿粉、炼焦煤为主，但随着优质铁矿粉及炼焦煤资源的日益紧缺，为了降低高反应性焦炭的资源依赖性及生产成本，有必要对其生产原料的资源范围进行拓展。为拓展高反应性焦炭的制备原料，研究人员开始尝试采用含铁渣尘替代铁矿粉用于制备高反应性焦炭。例如，公开号为CN110655942A的专利提供了一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法，该专利采用钢渣代替铁矿粉提供铁元素，将其与基础配合煤混合后通过焦炉进行高温炭化处理，制备了高反应性焦炭。但由于该专利中的铁渣仅起到了提供铁元素的作用，不能对炼焦煤中的硫起到固定效果，在实际应用时需要使用硫含量低的优质炼焦煤，对优质炼焦煤资源的消耗量较大。公开号为CN103160302A的专利提供了一种含铁碳锌的冶金尘泥处理方法，该专利以冶金尘泥代替铁矿粉，将其与煤粉和水按比例混合并制成生球后，置于焦炉内焦化，制备高反应性焦炭。由于冶金尘泥中含有的Zn能够与焦炉煤气中的H2S反应生成ZnS，该专利提供的方法还能达到一定的脱锌脱硫效果。但是，该专利中仅使用传统焦炉对制备的生球进行炭化，也未对反应过程进行相应控制，其炭化过程中Zn蒸气与H2S反应不够充分，导致H2S脱除率不够高，在实际应用中仍需要使用硫含量较低的煤粉；同时，其反应生成的ZnS大部分在冷凝后会进入焦油中，难以回收利用，整体资源利用率不够高，不能实现对冶金尘泥的高效回收处理。有鉴于此，当前仍急需提供一种清洁高效、绿色环保的高反应性焦炭制备方法，在实现高效回收处理冶金粉尘的同时降低对优质炼焦煤资源的消耗，达到以废治废、循环发展的目标。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法。通过对冶金粉尘和高硫炼焦煤进行元素含量测定及理论配比计算，使冶金粉尘中含有的锌、铅等元素能够与高硫炼焦煤中的硫充分反应，达到脱锌固硫的效果；并通过对型煤进行三段式加热及烟尘分类处理，在制备高反应性焦炭的同时避免生成的金属硫化物进入焦油，大幅提高了有价元素的回收率和焦油质量。为实现上述目的，本专利技术提供了一种冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法，包括如下步骤：S1、分别对冶金粉尘和高硫炼焦煤的元素含量进行测定，计算所述冶金粉尘与所述高硫炼焦煤的理论配比；按照所述理论配比将所述冶金粉尘与所述高硫炼焦煤混合，并加入预定量的粘结剂，经配料系统充分混匀后得到混合料；S2、对所述混合料进行破碎，并利用筛分装置筛选出预定粒度的混合料进行成型，得到型煤；S3、将步骤S2得到的所述型煤输送至炉内进行三段式加热，得到高温焦炭；并对每段加热过程中产生的烟尘进行收集与处理；S4、对步骤S3得到的所述高温焦炭进行冷却，得到可用于高炉冶炼的高反应性焦炭。进一步地，在步骤S3中，所述三段式加热过程为依次经过第一加热室内的低温干燥段、第二加热室内的中温热解段和第三加热室的高温炭化段；每个加热室均连接有微负压抽风系统和烟尘处理系统，所述烟尘处理系统收集的煤粉、焦粉和半焦粉尘再返回所述配料系统中循环利用。更进一步地，所述低温干燥段的加热温度为100～150℃，连接所述第一加热室的烟尘处理系统用于收集水蒸气和煤粉。进一步地，所述中温热解段的加热温度为650～750℃，连接所述第二加热室的烟尘处理系统用于收集焦油、煤气和半焦粉尘。进一步地，所述高温炭化段的加热温度为1100～1300℃，连接所述第三加热室的烟尘处理系统用于收集金属硫化物粉尘、煤气和焦粉。进一步地，在步骤S1中，所述理论配比的计算原则是：控制所述冶金粉尘中锌元素与铅元素的总物质的量与所述高硫炼焦煤中硫元素的物质的量之比为(1～1.1):1。进一步地，在步骤S3中，所述型煤由链箅机输送至炉内；所述型煤在所述链箅机上的料层厚度为180～220mm。进一步地，在步骤S1中，所述粘结剂的质量占所述混合料总质量的10％～15％；所述粘结剂包括煤焦油沥青、煤焦油、焦油渣中的一种或多种。进一步地，在步骤S2中，所述预定粒度的混合料为粒度小于1mm的混合料。进一步地，在步骤S1中，所述冶金粉尘包括转炉粉尘、高炉粉尘、电炉粉尘、除尘灰中的一种或多种；所述高硫炼焦煤为含硫量大于1.5％的煤。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过对冶金粉尘和高硫炼焦煤进行元素含量测定及理论配比计算，能够使冶金粉尘中含有的锌、铅等元素与高硫炼焦煤中的硫充分反应，达到脱锌固硫的效果；同时，本专利技术通过对型煤进行三段式加热及烟尘分类处理，能够在制备高反应性焦炭的同时避免生成的金属硫化物进入焦油，大幅提高了有价元素的回收率和焦油质量，并使高反应性焦炭的整体制备过程清洁高效、绿色环保，能够满足实际生产及环境保护的需求。2、本专利技术将冶金粉尘取代传统工艺中的铁矿石用于高反应性焦炭的制备，一方面能够实现对冶金粉尘的回收利用，既避免冶金粉尘中含有的有利于高反应性焦炭生产的铁、钙等资源的浪费，又能够为高反应性焦炭引入铁、钙双元素催化剂，从而有效提高焦炭的反应活性，降低高反应性焦炭制备所需的催化原料成本。另一方面，本专利技术使用的冶金粉尘中由于含有锌、铅、钾、钠等有害元素，通常难以得到有效利用，而本专利技术中则利用这些有害元素对热解煤气中的有害元素硫进行脱除，达到“以废治废”的效果，实现对冶金粉尘的无害化利用。3、基于本专利技术中冶金粉尘的使用以及对原料配比、反应条件的有效控制，本专利技术能够利用冶金粉尘中的锌、铅、钾、钠等元素将热解煤气中的有害元素硫充分脱除，达到较高的脱硫率。在现有技术中，制备高反应性焦炭使用的炼焦煤要求煤中硫含量不大于1％，最高不超过1.5％，而本专利技术能够将煤含量大于1.5％的低质高硫炼焦煤用于高反应性焦炭的制备，有效避免了现有技术中制备高反应性焦炭时对优质炼焦煤的依赖，从而拓展了高反应性焦炭制备的用煤范围，并实现对高硫炼焦煤的清洁高效使用，同时降低高反应性焦炭生产成本，具有较高的环境价值和经济价值。4、本专利技术通过对型煤进行三段式加热及烟尘分类处理，能够对不同反应阶段的温度及生成的烟尘进行有效控制，不仅有利于使反应中生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、分别对冶金粉尘和高硫炼焦煤的元素含量进行测定，计算所述冶金粉尘与所述高硫炼焦煤的理论配比；按照所述理论配比将所述冶金粉尘与所述高硫炼焦煤混合，并加入预定量的粘结剂，经配料系统充分混匀后得到混合料；/nS2、对所述混合料进行破碎，并利用筛分装置筛选出预定粒度的混合料进行成型，得到型煤；/nS3、将步骤S2得到的所述型煤输送至炉内进行三段式加热，得到高温焦炭；并对每段加热过程中产生的烟尘进行收集与处理；/nS4、对步骤S3得到的所述高温焦炭进行冷却，得到可用于高炉冶炼的高反应性焦炭。/n

【技术特征摘要】
1.一种冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、分别对冶金粉尘和高硫炼焦煤的元素含量进行测定，计算所述冶金粉尘与所述高硫炼焦煤的理论配比；按照所述理论配比将所述冶金粉尘与所述高硫炼焦煤混合，并加入预定量的粘结剂，经配料系统充分混匀后得到混合料；
S2、对所述混合料进行破碎，并利用筛分装置筛选出预定粒度的混合料进行成型，得到型煤；
S3、将步骤S2得到的所述型煤输送至炉内进行三段式加热，得到高温焦炭；并对每段加热过程中产生的烟尘进行收集与处理；
S4、对步骤S3得到的所述高温焦炭进行冷却，得到可用于高炉冶炼的高反应性焦炭。


2.根据权利要求1所述的冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法，其特征在于：在步骤S3中，所述三段式加热过程为依次经过第一加热室内的低温干燥段、第二加热室内的中温热解段和第三加热室内的高温炭化段；每个加热室均连接有微负压抽风系统和烟尘处理系统，所述烟尘处理系统收集的煤粉、焦粉和半焦粉尘再返回所述配料系统中循环利用。


3.根据权利要求2所述的冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法，其特征在于：所述低温干燥段的加热温度为100～150℃，连接所述第一加热室的烟尘处理系统用于收集水蒸气和煤粉。


4.根据权利要求2所述的冶金粉尘与高硫煤复合制备高反应性焦炭协同脱锌固硫方法，其特征在于：所述中温热解段的加热温度为650～750℃，连接所述第二加热室的烟尘处理系统用于收集焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐润生，张建良，郭占成，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11