一种资源化利用废弃活性炭实现铁矿烧结NOx和二噁英减排的方法技术

本发明专利技术公开了一种资源化利用废弃活性炭实现铁矿烧结NOx和二噁英减排的方法，该方法是将废弃活性炭进行水浸、磨细及烘干预处理，得到活性炭粉，所述活性炭粉在表面喷洒尿素溶液后，与包括粗粒燃料、消石灰及细粒赤铁矿在内的原料混合制粒，得到粒料I；将包括含铁原料、熔剂、细粒燃料在内的原料混合制粒，得到粒料II；将粒料I和粒料II混匀后，依次进行布料、点火和烧结。该方法在不影响烧结产质量指标的情况下，将废弃活性炭取代部分焦粉或无烟煤，不仅可资源化利用废弃活性炭，还可降低烧结过程NOx和二噁英的排放，为后续末端治理减轻了压力，节约了烧结生产成本。

A Method of Utilizing Waste Activated Carbon to Reduce NO_x and Dioxin Emissions in Iron Ore Sintering

The invention discloses a method for resource utilization of waste activated carbon to realize emission reduction of NOx and dioxin in iron ore sintering. The method is that waste activated carbon is treated by water immersion, grinding and baking to obtain activated carbon powder. After spraying urea solution on the surface of the activated carbon powder, the activated carbon powder is mixed with raw materials including coarse fuel, lime and fine hematite to obtain granular material I. Particle II is obtained by mixing and granulating raw materials including iron-containing raw materials, flux and fine fuel. After mixing granule I and granule II, the distribution, ignition and sintering are carried out in turn. Without affecting the sintering output and quality index, this method can not only utilize the waste activated carbon, but also reduce the emission of NOx and dioxins in the sintering process, which can reduce the pressure for the subsequent end treatment and save the sintering production cost by replacing part of coke powder or anthracite with waste activated carbon.

【技术实现步骤摘要】
一种资源化利用废弃活性炭实现铁矿烧结NOx和二噁英减排的方法
本专利技术涉及一种废弃活性炭再利用的方法，具体涉及脱硫脱硝活性炭解析塔筛下废弃活性炭资源化利用实现铁矿烧结过程中NOx和二噁英减排的方法，属于钢铁冶金

技术介绍
钢铁行业是工业产生最主要的污染物排放源之一，随着脱硫技术的日益成熟和普及，NOx和二噁英等高危污染物受到了越来越多的关注。其中，50％以上的NOx来自于烧结工序，烧结也是仅次于城市垃圾焚烧炉的第二大毒性污染物排放源。随着环保要求日益严格，国家对烧结NOx的排放限值进一步降低，2017年6月国家环保部发布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》的修订公告，氮氧化物限值调整为100mg/Nm3，减排难度显著增大。而二恶英类物质是迄今发现的无意识合成的副产品中毒性最强的持久性有机化合物，因此必须高度重视其污染防治问题。活性炭法烧结烟气净化技术是一种可资源化的干法烟气处理技术，活性炭对物质具有吸附性，对烧结烟气中COx、SOx、NOx、二噁英等多污染物都具有良好的脱除效果，近年来，活性烟气净化法逐渐在国内外烧结厂展开应用。单级活性炭吸附塔成本较低，但NOx出口排放浓度难以达到100mg/Nm3的要求，而多级塔将显著增加投资和运行成本。活性炭再生塔是高温活化催化剂及对副产物进行资源化处理的设备，活性炭在再生塔中经过加热和气流的磨蚀，容易产生磨损，再生后经过筛分，筛下的细粒活性炭被废弃，导致活性炭消耗量大，增加了运行成本。废弃活性炭仍具有一定的吸附活性，但由于其吸附了K、Na、Cl等杂质，且粒度、强度不达标，无法返回吸附塔再利用，而是主要被返回烧结代替部分燃料，但由于废弃活性炭粒度细，反应活性好，与传统焦粉、无烟煤等燃料燃烧性能不相匹配，直接配加到烧结料中会导致烧结成品率及烧结矿强度下降，且烧结矿中有害杂质含量升高。因此，开发一种将废弃活性炭返回烧结使用，但不影响烧结矿产质量指标，同时还能降低尾气中NOx和二噁英排放的技术，可以有效利用废弃活性炭，降低烧结能耗的同时，减轻NOx和二噁英末端治理的压力，对烧结厂减少污染物排放、降低环保成本具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术中废弃活性炭在铁矿烧结过程中再利用存在的问题，本专利技术的目的是在于提供一种基于废弃活性炭资源化利用实现铁矿烧结NOx(x根据氮价态数不同而相应变化，氮价态为常见价态)和二噁英减排的方法，该方法可充分资源化利用废弃活性炭，降低烧结能耗，且在不降低烧结矿生产质量的基础上有效实现NOx和二噁英的减排。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种资源化利用废弃活性炭实现铁矿烧结NOx和二噁英减排的方法，该方法包括以下步骤：1)将废弃活性炭进行水浸、磨细及烘干预处理，得到活性炭粉；2)所述活性炭粉在表面喷洒尿素溶液后，与包括粗粒燃料、消石灰及细粒赤铁矿在内的原料混合制粒，得到粒料I；3)将包括含铁原料、熔剂、细粒燃料在内的原料混合制粒，得到粒料II；4)将粒料I和粒料II混匀后，依次进行布料、点火和烧结。本专利技术的技术方案将废弃活性炭加入水中充分浸渍、搅拌、细磨等预处理过程，可有效去除废弃活性炭上的K、Na、Cl等有害元素，并且通过真空烘干可恢复其吸附活性，进一步在烘干的废弃活性炭表面喷洒尿素溶液，通过尿素溶液来增强活性炭的表面活性，提升其催化还原NOx和去除二噁英的性能。本专利技术将消石灰、细粒赤铁矿、粗粒燃料与废弃活性炭混合制粒，其小球结构以粗粒焦粉或无烟煤为核心，生石灰、细粒赤铁矿、废弃活性炭为粘附层，粒料中废弃活性炭燃烧性能好，可以有效引发并促进粗粒焦粉及无烟煤等燃料的燃烧，其整体燃烧与细粒焦粉及无烟煤燃烧速度相匹配，解决了废弃活性炭直接返回烧结所带来的问题，且取代部分焦粉或无烟煤可以降低能耗。本专利技术的废弃活性炭在烧结过程中可以起到吸附、催化降解NOx及二噁英的作用。在烧结过程的低温阶段(150～350℃)，经过预处理恢复活性的废弃活性炭可及时吸附上层烟气中已产生的NOx及二噁英，同时活性炭负载的尿素，促进了活性炭对NOx催化还原，同时在高于135℃条件下尿素的分解产物可有效抑制二噁英的生成。本专利技术的废弃活性炭制备的粒料中配合了粗粒焦粉、细粒赤铁矿和消石灰，在燃烧过程中，细粒赤铁矿与高活性CaO反应快速生成铁酸钙，可以迅速促进粗粒焦粉、无燃煤燃烧产生的NOx被还原降解，从而抑制了NOx的生成，而废弃活性炭与粗粒焦粉、无燃煤同步燃烧，可为粗粒焦粉、无燃煤提供NOx降解所需的气氛。优选的方案，所述水浸过程为：将废弃活性炭与水按体积比小于或等于1:3混合搅拌0.2～1小时。在浸出过程中可以将水溶性的盐类绝大部分浸出，降低钾、钠、氯等对烧结过程中的毒害作用。浸渍过程中温度等没有特殊要求。优选的方案，所述磨细过程为：采用湿式球磨方法将废弃活性炭磨细至-0.5mm粒级质量百分比含量占90％以上。湿式球磨可以进一步提高可溶性盐的浸出效率，同时提高废弃活性炭活性。优选的方案，所述烘干过程为：在70～95℃温度条件下，真空烘干至含水率在6％～10％范围内。真空干燥可以脱除活性炭内部吸附的水分等易挥发物质，恢复活性炭的吸附能力。优选的方案，所述废弃活性炭为脱硫脱硝活性炭解析塔筛下废弃活性炭。这些脱硫脱硝活性炭由于其吸附了K、Na、Cl等杂质，且其粒度细，反应活性好，与传统焦粉、无烟煤等燃料燃烧性能不相匹配，正常来说难以直接配加到烧结料替换常规燃料使用，会导致烧结成品率及烧结矿强度下降，且烧结矿中有害杂质含量升高。优选的方案，所述尿素溶液在活性炭粉表面的喷洒量为活性炭粉质量的0.2～1.2％；所述尿素溶液的质量百分比含量为20～40％。经过尿素处理后的废弃活性炭，促进了废弃活性炭对NOx催化还原，同时在高于135℃条件下尿素分解所得的产物可有效抑制二噁英的生成。优选的方案，所述活性炭粉与粗粒燃料及细粒燃料总和的百分比组成按热量值计算不大于40％:60％；所述活性炭粉与粗粒燃料及细粒燃料总和的百分比组成按热量值计算较优选为20～40％：60～80％。活性炭粉取代烧结传统燃料的比例要适当，否则燃料燃烧性能的不相匹配会导致烧结矿强度大幅下降。优选的方案，所述消石灰质量为活性炭粉质量的10～25％；其中，消石灰质量以消化前的生石灰质量计量，所述生石灰中CaO含量为80％以上。优选的方案，所述细粒赤铁矿质量为活性炭粉质量的5％～50％。优选的方案，所述粗粒燃料质量为消石灰、活性炭及细粒赤铁矿总质量的40～50％。较优选的方案，所述细粒赤铁矿为-0.5mm粒级质量含量大于80％的赤铁精矿和/或赤铁粉矿。较优选的方案，所述粗粒燃料为焦粉和/或无烟煤经过1～2mm孔径筛子筛分的筛上物。优选的方案，所述含铁原料为非细粒赤铁矿含铁原料，即除细粒赤铁矿之外的其他含铁原料。例如粗粒赤铁粉矿、磁铁矿、返矿、废铁皮、含铁回收料等。优选的方案，所述熔剂包括石灰石和/或白云石。优选的方案，所述细粒燃料为焦粉和/或无烟煤经过1～2mm孔径筛子筛分的筛下物。本专利技术的粒料II按本领域常规的铁矿烧结配方制备，如按照烧结原料总体全铁含量50％以上，燃料配比3％～6％，碱度1.6～2.3的原则，除粒料I所用原料之外的其余原料混匀、制粒。本专利技术的布料、点火和烧结过程为本领域的常规操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种资源化利用废弃活性炭实现铁矿烧结NOx和二噁英减排的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将废弃活性炭进行水浸、磨细及烘干预处理，得到活性炭粉；2)所述活性炭粉在表面喷洒尿素溶液后，与包括粗粒燃料、消石灰及细粒赤铁矿在内的原料混合制粒，得到粒料I；3)将包括含铁原料、熔剂、细粒燃料在内的原料混合制粒，得到粒料II；4)将粒料I和粒料II混匀后，依次进行布料、点火和烧结。

【技术特征摘要】
1.一种资源化利用废弃活性炭实现铁矿烧结NOx和二噁英减排的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将废弃活性炭进行水浸、磨细及烘干预处理，得到活性炭粉；2)所述活性炭粉在表面喷洒尿素溶液后，与包括粗粒燃料、消石灰及细粒赤铁矿在内的原料混合制粒，得到粒料I；3)将包括含铁原料、熔剂、细粒燃料在内的原料混合制粒，得到粒料II；4)将粒料I和粒料II混匀后，依次进行布料、点火和烧结。2.根据权利要求1所述的一种资源化利用废弃活性炭实现铁矿烧结NOx和二噁英减排的方法，其特征在于：所述水浸过程为：将废弃活性炭与水按体积比小于或等于1:3混合搅拌0.2～1小时。3.根据权利要求1所述的一种资源化利用废弃活性炭实现铁矿烧结NOx和二噁英减排的方法，其特征在于：所述磨细过程为：采用湿式球磨方法将废弃活性炭磨细至-0.5mm粒级质量百分比含量占90％以上。4.根据权利要求1所述的一种资源化利用废弃活性炭实现铁矿烧结NOx和二噁英减排的方法，其特征在于：所述烘干过程为：在70～95℃温度条件下，真空烘干至含水率在6％～10％范围内。5.根据权利要求2所述的一种资源化利用废弃活性炭实现铁矿烧结NOx和二噁英减排的方法，其特征在于：所述废弃活性炭为脱硫脱硝活性炭解析塔筛下废弃活性炭。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓慧，吕薇，甘敏，季志云，陈许玲，姜涛，汪国靖，姚佳文，李光辉，袁礼顺，黄柱成，杨永斌，郭宇峰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43