[發(fā)明專利]一種球團氧化除硫工藝輔助設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610925768.9
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106650223A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 張國成;李玉柱;呂志義;劉周利;白曉光;康文革
• 申請（專利權）人: 內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙)11574
• 代理人: 全成哲

技術領域

本發(fā)明具體涉及一種球團氧化除硫工藝輔助設計方法，屬于球團氧化除硫工藝技術領域。

背景技術

鐵礦粉造塊過程中，主要是脫硫，硫的脫除是整個工藝能否獲得優(yōu)質(zhì)球團礦的關鍵之一，優(yōu)質(zhì)球團礦的硫含量應不大于0.04％，較高含量硫的存在可能會導致后續(xù)煉鋼工藝中鋼的熱脆。鐵精礦中的硫經(jīng)鏈篦機—回轉(zhuǎn)窯干燥、預熱和焙燒段脫除，硫的分解和氧化揮發(fā)勢必對鏈篦機熱工制度造成影響，從而影響鏈篦機球團強度。球團脫硫反應屬氣-固相反應，根據(jù)未反應核模型整個過程由七個環(huán)節(jié)組成，反應速度受氣體邊界層擴散、界面化學反應及多孔產(chǎn)物層擴散控制，從宏觀上看，球團脫硫氧化反應呈環(huán)狀由外向內(nèi)推進。球團氧化焙燒過程中的脫硫反應伴隨著氧向球團內(nèi)部的擴散、氧在反應界面的吸附和二氧化硫向球團外部的擴散，而且界面氧化反應又比整個脫硫過程的趨勢強烈，顯然脫硫過程對于球團的氧化反應有依附性。

目前，世界鋼鐵產(chǎn)能形成嚴重過剩的局面，鋼鐵企業(yè)效益每況愈下，為了不斷降低煉鐵生產(chǎn)成本，大量雜礦源源不斷供應給高爐煉鐵系統(tǒng)，這其中就包括高硫鐵精礦，高硫鐵精礦在球團礦中的使用一方面加大了環(huán)保煙氣脫硫的壓力，另一方面也增加了球團中硫的脫除難度。

中國專利，專利申請?zhí)枮?01110179774.1，名稱為：高硫鐵礦球團強化焙燒固結(jié)工藝，該發(fā)明提供了一種高硫鐵礦球團強化焙燒固結(jié)工藝，為高硫鐵精礦及硫酸渣資源化高效利用提供一種新的途徑。

中國專利，專利申請?zhí)枮?00510071571.5，名稱為：鐵水爐前大幅脫硫或同時三脫徹底解放高爐和轉(zhuǎn)爐，該發(fā)明在在出鐵場砂口后噴涌的鐵水上分撒蘇打大幅脫硫脫磷脫硅乃至煉釩鈦礦時提釩的鐵水預處理新工藝。

中國專利，專利申請?zhí)枮?01410494462.3，名稱為：一種氬氧精煉爐還原用鉻礦復合球團及其生產(chǎn)方法和應用，該發(fā)明提供一種氬氧精煉爐還原用鉻礦復合球團及其生產(chǎn)方法和應用。

上述現(xiàn)有技術中，均沒有考慮球團氧化除硫工藝中的動力學分析，僅僅局限于脫硫工藝本身的設計和改進，不能提供高效的除硫工藝設計方案，獲得更好的除硫效果。

發(fā)明內(nèi)容

因此，針對現(xiàn)有技術的上述不足，本發(fā)明皆在提供一種球團氧化除硫工藝輔助設計方法，通過球團氧化過程中脫硫反應動力學分析方法，依據(jù)此動力學分析模型可確定球團氧化過程中脫硫反應的限制性環(huán)節(jié)，通過對球團氧化除硫工藝輔助設計，獲得高效的除硫工藝設計方案。

本發(fā)明提供的球團氧化除硫工藝輔助設計方法，包括以下步驟，

步驟1確定球團氧化焙燒過程的脫硫限制環(huán)節(jié)；

脫硫限制環(huán)節(jié)確定為界面脫硫化學反應和產(chǎn)物氣體SO₂從FeS未反應核表面向Fe₂O₃產(chǎn)物層表面的內(nèi)擴散；

步驟2作球團氧化焙燒脫硫?qū)嶒灒@得相關參數(shù)；

做球團氧化焙燒脫硫?qū)嶒?，將球團氧化焙燒脫硫試驗數(shù)據(jù)帶入脫硫反應的動力學方程中，可求得脫硫界面反應速度常數(shù)k和多孔Fe₂O₃產(chǎn)物層內(nèi)氧的擴散系數(shù)De；

步驟3分別以k及De為基礎計算表觀活化能；

根據(jù)阿累尼烏斯公式，利用脫硫速度常數(shù)k計算界面化學反應的表觀活化能，利用多孔Fe₂O₃產(chǎn)物層內(nèi)氧的擴散系數(shù)De計算氧在已反應層中擴散的表觀活化能；

步驟4根據(jù)表觀活化能，確定球團氧化除硫輔助工藝；

當步驟3計算所得界面化學反應活化能和氧在產(chǎn)物層中內(nèi)擴散的表觀活化能均小于40kJ·mol^-1，且內(nèi)擴散表觀活化能大于界面化學反應活化能時，確定脫硫反應的限制性環(huán)節(jié)為產(chǎn)物氣體SO₂從FeS未反應核表面向Fe₂O₃產(chǎn)物層表面的內(nèi)擴散，在脫硫工藝設計中增加相應的輔助措施。

進一步的，步驟4中的輔助措施包括縮短造球時間、提高球團孔隙度、降低球團粒度。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明專利提供的輔助設計方法，通過建立球團氧化過程中脫硫動力學分析模型，依據(jù)此模型可以分析球團氧化過程中脫硫反應的限制性環(huán)節(jié)，進而確定球團氧化焙燒過程中脫硫動力學方程，從而為促進球團中硫的有效脫除提供輔助措施，將這些輔助措施應用到球團氧化除硫工藝的設計中，可以獲得更加高效的除硫工藝設計方案。本發(fā)明的輔助設計方法適用于球團氧化除硫工藝的設計使用。

附圖說明