[发明专利]利用垃圾衍生碳调控烧结矿质量和二噁英生成的方法

说明书

本发明公布了利用垃圾衍生碳调控烧结矿质量和二噁英生成的方法，通过优化烧结配料中固体燃料及溶剂的结构和配比，可以提高烧结固体燃料中垃圾衍生碳的比例至30～50％；对于烧结配料中垃圾衍生碳的增加引起的碱金属含量的变化，通过垃圾衍生碳辅助优化配矿构建低温成矿原料结构以适应烧结料层温度低的特点，在保证烧结配料中碱金属含量平衡的前提下，使其在较低温度下快速熔融并成矿，生成足够的液相中间体，同时辅以热态烟气循环调控烧结矿结构与质量，降低烧结时的二噁英类有机污染物的排放。

技术领域

本发明属于城市生活垃圾处理和煤化工技术交叉技术领域，更具体地，涉及一种利用垃圾衍生碳调控烧结矿质量和二噁英生成的方法。

背景技术

铁矿烧结是将铁矿粉、固体燃料(焦粉/无烟煤)及熔剂(主要成分为CaO)按一定比例混匀、布置于烧结机上，借助固体燃料燃烧产生高温，生成一定量的液相中间体将铁矿颗粒润湿粘结起来，形成具有一定强度的多孔块状烧结矿的过程。

垃圾衍生碳含碳量为60–80％，低位发热量为18.32–30.36MJ/kg，但灰分含量高达19–38％(灰中CaO含量高达40％以上)，专利申请号为201810027221.6的发明专利已尝试基于生活垃圾衍生炭辅助铁矿烧结，采用垃圾衍生碳替代部分焦粉辅助铁矿烧结实验发现，垃圾衍生碳替代焦粉的比例不超过30％时，垃圾衍生碳辅助铁矿烧结对烧结矿的机械强度(落下指数和转鼓指数)影响较小，但垃圾衍生碳替代焦粉的比例超过30％时，烧结矿机械强度迅速下降。因此限制了垃圾衍生碳替代焦粉的比例，难以进一步降低生产焦粉导致的资源浪费和环境污染，同时在实验中本课题组发现，过量垃圾衍生碳辅助铁矿烧结除导致烧结矿机械强度迅速下降之外，还会降低固体燃料燃烧效率，导致烟气中可燃气体及有机污染物(二噁英和挥发性有机物(VOCs)等)浓度升高。因此解决以上两大技术问题是本领域迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于，在烧结工艺中，在铁矿原料总量满足炼铁高炉对总铁要求的情况下，使用垃圾低温热解生成的固体残留炭作为烧结固体燃料替代焦粉，采用垃圾衍生碳辅助优化配矿构建低温成矿原料结构以适应烧结料层温度低的特点，同时耦合热态烟气循环实现定向调控烧结矿结构和二噁英等污染物的生成。

本发明的技术方案是：一种利用垃圾衍生碳调控烧结矿质量的方法，包括以下步骤：

步骤1、配料：按质量分数称取82.16～82.28wt％的铁矿原料、11.73～12.23wt％的熔剂、5.5～6wt％的燃料；其中铁矿原料包括铁矿粉和返矿，返矿占铁矿原料的比重为21.87～36.47wt％；燃料包括焦粉与垃圾衍生碳，垃圾衍生碳占燃料的比重为30～50wt％；溶剂包括生石灰、白云石、石灰石；配料使称取物合计含总铁49.39～49.62wt％、SiO₂ 5.65～5.74wt％、CaO 9.60～10.87wt％、Al₂O₃ 3.11～3.42wt％、MgO 1.37～1.67％、Na₂O0.212～0.247wt％、K₂O 0.09～0.1wt％；

所述垃圾衍生碳是生活垃圾在500～600℃下干馏得到的碳材料，生活垃圾是干重比为40％的厨余垃圾、5％的竹木、20％的废纸、5％的纺织物、25％的塑料、5％的橡胶混物；

步骤2、再将熔剂、燃料和铁矿原料混合，得到烧结混合料；

步骤3、将上述烧结混合料装铺于烧结台车上表面进行点火烧结。

根据本发明的方法，配料方式通过增加Na₂O、K₂O、Al₂O₃的含量、降低CaO、SiO₂的含量，克服了增加垃圾衍生碳后引起的垂直烧结速度上升，进而使烧结料层燃烧速度与传热速度不匹配，燃料燃烧效率降低，烧结料层最高温度下降、高温保持时间缩短，烧结过程液相生成量下降的问题。