一种低NOx烧结工艺，该工艺包括以下步骤：1)燃料的预处理：将燃料密闭加热，同时通入保护性气体，流动的保护性气体将加热过程中分解的含氮挥发性产物带走，得到脱氮预处理后的燃料；2)燃料的制粒处理：将步骤1)得到的脱氮预处理后的燃料进行粉磨，将铁原料进行粉磨，将粉磨后的燃料、铁原料和粘结剂混合，混合后的物料加水进行造球制粒，得到铁原料包裹燃料的小球；3)烧结混合料的配备：将步骤2)得到的铁原料包裹燃料的小球与熔剂、铁矿粉混合，得到烧结混合料；4)烧结：将烧结混合料布置于烧结台车上进行烧结。采用该工艺后烧结烟气中NOx的生成量和浓度降低20‑40％，可实现低氮氧化物过程控制。
1)燃料的预处理：将燃料密闭加热，同时通入保护性气体，流动的保护性气体将燃料在加热过程中分解出的含氮挥发性产物带走，得到脱氮预处理后的燃料；
2)燃料的制粒处理：将步骤1)得到的脱氮预处理后的燃料进行粉磨，将铁原料进行粉磨，将粉磨后的燃料和铁原料与粘结剂混合，混合后的物料加水进行造球制粒，得到铁原料包裹燃料的小球；
3)烧结混合料的配备：将步骤2)得到的铁原料包裹燃料的小球与熔剂、铁矿粉混合，得到烧结混合料；
其中，步骤1)中将燃料加热的温度为700-1100℃，步骤1)中燃料加热的时间为12-60h；
所述粘结剂为膨润土；得到的铁原料包裹燃料的小球中，粘结剂的重量占比为1-10％；步骤
3)得到的烧结混合料中，铁原料包裹燃料的小球的含量为2-6％。
2.根据权利要求1所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤1)中将燃料加热的温度为
3.根据权利要求2所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤1)中将燃料加热的温度为
4.根据权利要求1-3中任一项所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)具体为：将步骤1)得到的脱氮预处理后的燃料进行粉磨至颗粒度为-50目大于70％，将铁原料进行粉磨至颗粒度为-200目大于80％，将粉磨后的燃料、粉磨后的铁原料和粘结剂混合，混合后的物料加水进行造球制粒，得到铁原料包裹燃料的小球。
5.根据权利要求4所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：将步骤1)得到的脱氮预处理后的燃料进行粉磨至颗粒度为-50目大于75％，将铁原料进行粉磨至颗粒度为-200目大于
6.根据权利要求5所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：将步骤1)得到的脱氮预处理后的燃料进行粉磨至颗粒度为-50目大于80％，将铁原料进行粉磨至颗粒度为-200目大于
7.根据权利要求4所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：得到的铁原料包裹燃料的小球的粒径为2-10mm；和/或得到的铁原料包裹燃料的小球中，表面铁原料的厚度为0.5-3mm。
8.根据权利要求5或6所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：得到的铁原料包裹燃料的小球的粒径为2-10mm；和/或得到的铁原料包裹燃料的小球中，表面铁原料的厚度为0.5-3mm。
9.根据权利要求7所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：得到的铁原料包裹燃料的小球的粒径为2.5-8mm；和/或得到的铁原料包裹燃料的小球中，表面铁原料的厚度为0.8-2.5mm。
10.根据权利要求8所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：得到的铁原料包裹燃料的小球的粒径为2.5-8mm；和/或得到的铁原料包裹燃料的小球中，表面铁原料的厚度为0.8-2.5mm。
11.根据权利要求9或10所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：得到的铁原料包裹燃料的小球的粒径为3-5mm；和/或得到的铁原料包裹燃料的小球中，表面铁原料的厚度为1-2mm。
12.根据权利要求4所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)中粉磨后的燃料与粉磨后的铁原料的重量比为1:2-10；和/或得到的铁原料包裹燃料的小球中，粘结剂的重量占比为2-8％。
13.根据权利要求5-7、9-10中任一项所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)中粉磨后的燃料与粉磨后的铁原料的重量比为1:2-10；和/或得到的铁原料包裹燃料的小球中，粘结剂的重量占比为2-8％。
14.根据权利要求12所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)中粉磨后的燃料与粉磨后的铁原料的重量比为1:2.5-8；和/或得到的铁原料包裹燃料的小球中，粘结剂的重量占比为3-5％。
15.根据权利要求13所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)中粉磨后的燃料与粉磨后的铁原料的重量比为1:2.5-8；和/或得到的铁原料包裹燃料的小球中，粘结剂的重量占比为3-5％。
16.根据权利要求14或15所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)中粉磨后的燃料与粉磨后的铁原料的重量比为1:3-5。
17.根据权利要求1-3、5-7、9-10、12、14-15中任一项所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)中混合后的物料中加入水的温度为15-30℃；
步骤2)中混合后的物料与加入水的重量比为2-20:1；和/或所述混合采用强力混合机，所述造球制粒采用圆滚混合机，所述粉磨采用高压辊磨机。
18.根据权利要求4所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)中混合后的物料中加入水的温度为15-30℃；
步骤2)中混合后的物料与加入水的重量比为2-20:1；和/或所述混合采用强力混合机，所述造球制粒采用圆滚混合机，所述粉磨采用高压辊磨机。
19.根据权利要求17所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)中混合后的物料中加入水的温度为18-27℃；
步骤2)中混合后的物料与加入水的重量比为3-10:1。
20.根据权利要求18所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)中混合后的物料中加入水的温度为18-27℃；
步骤2)中混合后的物料与加入水的重量比为3-10:1。
21.根据权利要求19或20所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤2)中混合后的物料中加入水的温度为20-25℃；
步骤2)中混合后的物料与加入水的重量比为4-8:1。
22.根据权利要求1-3、5-7、9-10、12、14-15、18-20中任一项所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，铁矿粉含量为70-90％。
23.根据权利要求4所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，铁矿粉含量为70-90％。
24.根据权利要求22所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，铁矿粉含量为74-87％。
25.根据权利要求23所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，铁矿粉含量为74-87％。
26.根据权利要求24或25所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，铁矿粉含量为77-84％。
27.根据权利要求22所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，铁原料包裹燃料的小球的含量为2.5-5％。
28.根据权利要求23-24中任一项所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，铁原料包裹燃料的小球的含量为2.5-5％。
29.根据权利要求27所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，铁原料包裹燃料的小球的含量为3-4％。
30.根据权利要求28所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，铁原料包裹燃料的小球的含量为3-4％。
31.根据权利要求27、29-30中任一项所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，熔剂的含量为3-15％；所述熔剂为白云石和/或石灰石。
32.根据权利要求28所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，熔剂的含量为3-15％；所述熔剂为白云石和/或石灰石。
33.根据权利要求31所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，熔剂的含量为为4-12％。
34.根据权利要求32所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，熔剂的含量为为4-12％。
35.根据权利要求33或34所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤3)得到的烧结混合料中，熔剂的含量为5-10％。
36.根据权利要求1-3、5-7、9-10、12、14-15、18-20、23-25、27、29-30、32-34中任一项所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤1)中的保护性气体为氦气或氮气；燃料密闭加热在高温罐中进行。
37.根据权利要求4所述的低NOx烧结工艺，其特征在于：步骤1)中的保护性气体为氦气或氮气；燃料密闭加热在高温罐中进行。
一种低NOx烧结工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种烧结工艺，具体涉及一种低NOx烧结工艺，属于钢铁烧结技术领域。
背景技术
[0002] 随着经济建设的发展，我国对环境保护日益重视。雾霾的大量出现，使得人们对大气与粉尘污染越来越关注，在这些污染物中，来自钢铁工业的排放占有一定比例，其中二氧化硫排放占全国排放的9.7％，氮氧化物排放占全国排放的5.1％，粉尘排放占全国排放的6.5％，二噁英排放占全国排放的32％。在钢铁工业中，这些污染物主要来自烧结，其中二氧化硫排放占钢铁排放的70％，氮氧化物排放占钢铁排放的48％，粉尘排放占钢铁排放的
40％，二噁英排放占钢铁排放的48％。烧结生产工艺产生的污染主要包括大气污染、水污染、固体废物污染和噪声污染，其中大气污染是主要环境问题。
[0003] 国家也对这些污染物排放制定了相关标准。按现行标准要求，所有烧结机执行SO23 3
浓度200mg/Nm 、NOx浓度300mg/Nm的排放限值，部分地方标准更加严格，如上海市工业炉窑NOx排放限制为200mg/m3。2017年，GB28662-2012修改单(征求意见稿)将烧结烟气SO2、NOx、粉尘排放浓度修改为50、100、20mg/Nm3，对烧结污染物排放指标控制提出了更高的要求。
[0004] 目前，对于烧结产生的大气污染物，也有一些方法。二氧化硫污染物方面，现有方法有石灰石-石膏法、氨法、活性炭吸附法、循环流化床法、密相干塔法等，处理的工业化程度较高，基本可达排放标准。二噁英类污染物，虽然高度重视但进展较为缓慢，现有方法有活性炭吸附法、臭氧分解法、生物分解法，一般使用活性炭法基本可达标排放。氮氧化物污染物方面，现有方法有SCR(选择性催化还原)、SNCR(选择性非催化还原)、分子筛、等离子体法等，其中SCR(选择性催化还原)和SNCR(选择性非催化还原)较为常用。SCR(选择性催化还原)是在一定温度和具有催化剂的条件下，利用CH4、CO、H2、NH3等还原性物质将NOx还原成N2，但该方法催化剂易中毒、消耗量大；烧结烟气温度低、需先经过脱硫及加热，工艺布置复杂；存在氨逃逸等二次污染；投资大，占地面积大等。SNCR(选择性非催化还原)是向烟气中喷氨或尿素等含有氨基的还原剂，在高温(850～1100℃)和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应，把NOx还原成N2和H2O，但是该方法反应中只有部分还原剂可发生氧化，生成CO2和H2O，因此还原剂消耗量较大；该方法脱硝效率较低，只有35％～45％，脱硝后仍剩余部分氨。虽然烟气脱硝工艺已进入大规模工业示范阶段，但是单一技术难以解决问题，随着NOx排放标准持续收紧，使用末端治理法设备投资大、运行成本高、占地空间大，且难以达到新的排放标准。
[0005] 为了更好的解决钢厂烧结过程产生的大量NOx造成的环境污染问题，需要研发新的技术，将NOx排放浓度降低至100mg/Nm3以下，以满足日益严格的环保需要，同时实现烧结烟气NOx的经济、高效控制，减少环保投入，提高钢铁企业竞争力。
发明内容
[0006] 在烧结厂中，将配好的混合料装入烧结台车上进行点火烧结，烧结结束后经冷却后得到烧结矿。在此生产过程中，NOx是在烧结台车上进行烧结时产生的，含NOx烟气会经台车下的风箱被抽走，然后再经过处理后外排。经过对台车上物料烧结过程的研究，NOx浓度在点火之后开始迅速上升，2～3分钟内上升至一个较高水平，并且在烧结过程中始终处于这样一个较高的水平，波动较小，无明显峰值，直到烧结终点NOx浓度开始迅速下降。烧结过程产生的NOx主要为燃料型NOx，赤铁矿或磁铁矿单独焙烧时，烟气中几乎没有NOx生成，焦粉燃烧过程，烟气中生成了大量的NOx，表明烧结烟气中NOx主要来源于燃料中的N，且主要为燃料型NOx。
[0007] 针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种低NOx烧结工艺，该工艺首先对原燃料进行高温脱氮预处理，降低燃料中的氮含量，然后利用膨润土的强粘结能力及膨胀性能形成粘结骨架并将燃料包裹，并在燃料表面附着一层铁原料。铁原料包裹燃料的小球在燃烧时燃料与氧气的接触面减少，氧化氛围发生变化，燃料中碳元素的燃烧，不会大范围带动燃料中氮元素转化为氮氧化物，降低了氮氧化物的生成率；在膨润土粘结骨架下的燃料小球，其表层铁原料在燃烧结过程中产生铁酸钙作为一种催化剂，可促进NOx到N2的反向还原，即可将燃料小球内部产生的微量NOx反向还原为N2。经实验研究，采用该工艺后烧结烟气中NOx的生成量和浓度降低20-40％，可实现低氮氧化物过程控制。
[0008] 根据本发明的实施方案，提供一种低氮氧化物的烧结工艺：
[0009] 一种低NOx烧结工艺，该工艺包括以下步骤：
[0010] 1)燃料的预处理：将燃料密闭加热，同时通入保护性气体，流动的保护性气体将燃料在加热过程中分解出的含氮挥发性产物带走，得到脱氮预处理后的燃料；
[0011] 2)燃料的制粒处理：将步骤1)得到的脱氮预处理后的燃料进行粉磨，将铁原料进行粉磨，将粉磨后的燃料和铁原料与粘结剂混合，混合后的物料加水进行造球制粒，得到铁原料包裹燃料的小球；
[0012] 3)烧结混合料的配备：将步骤2)得到的铁原料包裹燃料的小球与熔剂、铁矿粉混合，得到烧结混合料；
[0013] 4)烧结：将烧结混合料布置于烧结台车上进行烧结。
[0014] 在本发明中，步骤1)中将燃料加热的温度为700-1100℃，优选为750-1000℃，更优选为800-950℃。
[0015] 优选的是，步骤1)中燃料加热的时间为12-60h，优选为18-54h，更优选为24-48h。
[0016] 在本发明中，步骤2)具体为：将步骤1)得到的脱氮预处理后的燃料进行粉磨至颗粒度为-50目大于70％(优选为大于75％，更优选为大于80％)，将铁原料进行粉磨至颗粒度为-200目大于80％(优选为大于85％，更优选为大于90％)，将粉磨后的燃料、粉磨后的铁原料和粘结剂混合，混合后的物料加水进行造球制粒，得到铁原料包裹燃料的小球。
[0017] 其中，将燃料粉磨至颗粒度为-50目大于70％，即指将燃料粉磨至50目筛下重量占筛前总重量的百分数为70％以上。将铁原料粉磨至-200目大于80％，即指将铁原料粉磨至200目筛下重量占筛前总重量的百分数为80％以上。
[0018] 在本发明中，得到的铁原料包裹燃料的小球的粒径为2-10mm，优选为2.5-8mm，更优选为3-5mm。
[0019] 优选的是，得到的铁原料包裹燃料的小球中，表面铁原料的厚度为0.5-3mm，优选为0.8-2.5mm，更优选为1-2mm。
[0020] 作为优选，步骤2)中粉磨后的燃料与粉磨后的铁原料的重量比为1:2-10，优选为1:2.5-8，更优选为1:3-5。
[0021] 优选的是，得到的铁原料包裹燃料的小球中粘结剂的重量占比为1-10％，优选为2-8％，更优选为3-5％。作为优选，所述粘结剂为膨润土。
[0022] 在本发明中，步骤2)中混合后的物料加入水的温度为15-30℃，优选为18-27℃，更优选为20-25℃。
[0023] 优选的是，步骤2)中混合后的物料与加入水的重量比为2-20:1，优选为3-10:1，更优选为4-8:1。
[0024] 作为优选，所述混合采用强力混合机，所述造球制粒采用圆滚混合机，所述粉磨采用高压辊磨机。
[0025] 在本发明中，步骤3)得到的烧结混合料中，铁矿粉含量为70-90％，优选为74-87％，更优选为77-84％。
[0026] 在本发明中，步骤3)得到的烧结混合料中，铁原料包裹燃料的小球的含量为2-6％，优选为2.5-5％，更优选为3-4％。
[0027] 在本发明中，步骤3)得到的烧结混合料中，熔剂的含量为3-15％，优选为4-12％，更优选为5-10％。作为优选，所述溶剂为白云石和/或石灰石。
[0028] 优选的是，步骤1)中的保护性气体为氦气或氮气。燃料密闭加热在高温罐中进行。
[0029] 采用本发明的工艺，通过两个技术改进，实现从源头减少烧结过程中产生的氮氧化物。
[0030] 一是，将烧结用的燃料进行高温预处理，高温预处理为在保护气体的作用下，于密闭的容器中，将燃料经过加热高温处理，燃料中含氮的有机组分在高温条件下分解，保护气体将含氮有机组分分解产生的含氮物质带走，从而从源头减少了燃料中氮的含量。由于该过程是在保护气体的作用下，于密闭容器中进行处理，没有氧气参与，因此，燃料中能够产生热量的含碳组分不受影响。经过燃料预处理过程后，得到的脱氮预处理后的燃料，其燃烧值不受影响，预处理后的燃料与原始燃料相比较，其中氮含量减少40～55％。
[0031] 二是，通过将预处理后的原料进行改性，获得铁原料包裹燃料的小球。本发明提出的燃料的制粒处理工艺，将燃料粉磨成粒径较小的颗粒(粒径小于50目的占比70％以上)，将铁原料也粉磨成粒径更小的颗粒(粒径小于200目的占比80％以上)。在粘结剂的作用下，将粉磨后的燃料和粉磨后铁原料进行混合，加水进行制粒。形成以燃料为核，粘结剂为中间骨架，铁原料为壳的改性燃料结构。经过改性后的燃料，其结构中，铁原料将燃料包裹在内部，在烧结过程中，减少了燃料与空气的直接接触，因此，减少了燃料中氮组分与氧气的反应，从而减少了氮氧化物的产生；从烧结源头减少烧结烟气中氮氧化物的含量。
[0032] 在本发明中，步骤1)的原燃料的预处理步骤中，将原燃料密闭高温加热，并通入保护性惰性气体，在加热过程中燃料中的有机物分解，使得含氮挥发性产物逸出，流动的保护性气体将燃料中含氮挥发性产物带走，进一步将燃料进行脱氮，降低燃料的氮含量。通过实验发现，燃料在与外界氧气隔绝的情况下，加热到700℃以上时，燃料中的含氮有机物开始挥发和热分解，使得含氮物随着保护性气体被排走，进一步减少燃料中的含氮量，可减少减少40～55％。通过本发明步骤1)的处理，700℃以上高温条件，与外部氧气隔绝的情况下，燃料中的含氮的有机物进行分解，分解出的组分通过流动性的保护性气体带走，从燃料的源头减少了其中的氮的含量，将经过预处理后的燃料用于后续烧结，从而减少了烧结烟气中氮氧化物的含量。
[0033] 在本发明中，步骤2)的燃料制粒处理步骤中，膨润土作为粘结剂，其粘结能力强，且在温水下能发生膨胀，膨润土在粘结其他物料的同时发生膨胀，形成粘结骨架并将燃料包裹，铁原料在-200目时其比表面积大，活性好，可附着在燃料表面，形成铁原料包裹燃料的小球。而膨胀的膨润土作为粘结骨架则保证了形成的铁原料包裹燃料的小球的粒径在一定范围内。此外，铁原料包裹燃料的小球的粒径的大小与膨润土的含量有关，例如膨润土占比为3-5％时，铁原料包裹燃料的小球的粒径一般为3-5mm。
[0034] 铁原料包裹燃料的小球在燃烧时燃料与氧气的接触面减少，氧化氛围发生变化，燃料中碳元素的燃烧，不会大范围带动燃料中氮元素转化为氮氧化物，降低了氮氧化物的生成率；在膨润土粘结骨架下的燃料小球，其表层铁原料在燃烧结过程中产生铁酸钙作为一种催化剂，可促进NOx到N2的反向还原，即可将燃料小球内部产生的微量NOx反向还原为N2，减少NOx的生成量。
[0035] 此外，作为优选方案，粘结剂采用膨润土，膨润土为酸性物质，经过改性后的铁原料包裹燃料的小球为酸性环境，有利于铁酸钙的形成。此外，选择膨润土作为粘结剂，膨润土为小球提供骨架支撑，不仅保证小球的大小，而且对于粉磨后的燃料和铁原料的包裹分布也有促进作用。膨润土在较弱还原性气氛下即刻发挥其作用(而石灰乳需要在强氧化气氛下才能发挥作用)。
[0036] 在本发明中，将燃料粉磨成小颗粒粉末，将铁原料粉磨成粒径更小的颗粒粉末，通过将粉磨后的燃料和铁原料混合，然后加入粘结剂，加入水，进行混合和造球制粒；以小颗粒粉末的燃料为核，粘结剂在燃料的外表面形成骨架，粒径更小的铁原料颗粒粉末通过粘结剂的作用包裹在燃料的外围；形成以燃料为核、铁原料为壳的包裹结构。该结构避免了在烧结过程中，燃料直接裸露在外侧，从而避免了烧结过程中燃料与烟气直接接触的出现，减少了氮氧化物的生成。
[0037] 通过实验发现，燃料预处理时，高温加热的处理温度需要在700℃以上，加热处理时间需要超过12h，否则燃料中的含氮有机物不能分解，或者效果不佳，达不到减少燃料中氮组分含量的目的。本发明对燃料和铁原料的进行粉磨，粉磨之后，保证脱氮预处理后的燃料的颗粒度为-50目大于70％、铁原料的颗粒度为-200目大于80％，从而保证了得到的铁原料包裹燃料的小球粒径大小，也保证了铁原料可以完全将燃料粉末完全包裹在其中，形成以燃料为核、铁原料为壳的包裹结构。
[0038] 在本发明中，步骤2)中优选加入温水，提升混合和制粒效果。温水有利于膨润土的吸水反应，提高膨润土的粘性，从而进一步保证了铁原料包裹燃料的小球额制粒效果。
[0039] 在本发明中，步骤3)的烧结混合料的配备步骤中，铁原料包裹燃料的小球的含量为3-4.5％，优选为3.2-4.3％，更优选为3.4-4％。相较于现有烧结混合料中固体燃料的配比，本发明中的铁原料包裹燃料的小球中，燃料的总用量减少了20-40％，节约了资源，进一步降低了烧结混合料中燃料的量即氮含量，减少了NOx的生成，从而减少烧结过程产生大量NOx造成的环境污染问题，有利于实现低氮氧化物过程控制。
[0040] 此外，在本发明配备的烧结混合料中，除铁矿粉、铁原料包裹燃料的小球、熔剂外，其他成分(包括水等)所占的百分数一般为6-9％。其中，烧结混合料中的熔剂一般为白云石或石灰石。
[0041] 与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：
[0042] 1、本发明工艺对原燃料进行了高温脱氮预处理，从源头上减少和控制了NOx的产生，大大降低了后续烧结过程中烟气NOx的处理成本；
[0043] 2、本发明工艺利用膨润土的强粘结能力及膨胀性能使膨润土形成粘结骨架，并将燃料包裹，并在燃料表面黏附一层铁原料，形成铁原料包裹燃料的小球；铁原料包裹燃料的小球在燃烧时燃料与氧气的接触面减少，氧化氛围发生变化，燃料中碳元素的燃烧，不会大范围带动燃料中氮元素转化为氮氧化物，降低了氮氧化物的生成率；
[0044] 3、本发明工艺利用膨润土的强粘结能力及膨胀性能使膨润土形成粘结骨架，并将燃料包裹，并在燃料表面黏附一层铁原料，形成铁原料包裹燃料的小球；在膨润土粘结骨架下的燃料小球，其表层铁原料在燃烧结过程中产生铁酸钙作为一种催化剂，可促进NOx到N2的反向还原，即可将燃料小球内部产生的微量NOx反向还原为N2。
[0045] 采用本发明的低NOx烧结工艺，在烧结过程中，针对现行国家污染物排放标准(≤3
300mg/Nm)，烧结烟气只需经脱硫系统净化后即可外排；针对未来新国家污染物排放标准(≤100mg/Nm3)，烧结烟气只需配置单塔式活性炭烟气净化装置即可达标。
[0046] 综上所述，本发明技术有效解决了现有技术的缺陷和不足，且工艺流程简单、操作便捷、运行稳定、NOx控制与处理效果好；本发明为我国钢企烧结烟气治理提供了一条有效途径，对钢铁工业的可持续发展具有重大意义，可以预见在未来市场具有很高的价值。
具体实施方式
[0047] 根据本发明的实施方案，提供一种低氮氧化物的烧结工艺：
[0048] 一种低NOx烧结工艺，该工艺包括以下步骤：
[0049] 1)燃料的预处理：将燃料密闭加热，同时通入保护性气体，流动的保护性气体将燃料在加热过程中分解出的含氮挥发性产物带走，得到脱氮预处理后的燃料；
[0050] 2)燃料的制粒处理：将步骤1)得到的脱氮预处理后的燃料进行粉磨，将铁原料进行粉磨，将粉磨后的燃料和铁原料与粘结剂混合，混合后的物料加水进行造球制粒，得到铁原料包裹燃料的小球；
[0051] 3)烧结混合料的配备：将步骤2)得到的铁原料包裹燃料的小球与熔剂、铁矿粉混合，得到烧结混合料；
[0052] 4)烧结：将烧结混合料布置于烧结台车上进行烧结。
[0053] 在本发明中，步骤1)中将燃料加热的温度为700-1100℃，优选为750-1000℃，更优选为800-950℃。
[0054] 优选的是，步骤1)中燃料加热的时间为12-60h，优选为18-54h，更优选为24-48h。
[0055] 在本发明中，步骤2)具体为：将步骤1)得到的脱氮预处理后的燃料进行粉磨至颗粒度为-50目大于70％(优选为大于75％，更优选为大于80％)，将铁原料进行粉磨至颗粒度为-200目大于80％(优选为大于85％，更优选为大于90％)，将粉磨后的燃料、粉磨后的铁原料和粘结剂混合，混合后的物料加水进行造球制粒，得到铁原料包裹燃料的小球。
[0056] 其中，将燃料粉磨至颗粒度为-50目大于70％，即指将燃料粉磨至50目筛下重量占筛前总重量的百分数为70％以上。将铁原料粉磨至-200目大于80％，即指将铁原料粉磨至200目筛下重量占筛前总重量的百分数为80％以上。
[0057] 在本发明中，得到的铁原料包裹燃料的小球的粒径为2-10mm，优选为2.5-8mm，更优选为3-5mm。
[0058] 优选的是，得到的铁原料包裹燃料的小球中，表面铁原料的厚度为0.5-3mm，优选为0.8-2.5mm，更优选为1-2mm。
[0059] 作为优选，步骤2)中粉磨后的燃料与粉磨后的铁原料的重量比为1:2-10，优选为1:2.5-8，更优选为1:3-5。
[0060] 优选的是，得到的铁原料包裹燃料的小球中粘结剂的重量占比为1-10％，优选为2-8％，更优选为3-5％。作为优选，所述粘结剂为膨润土。
[0061] 在本发明中，步骤2)中混合后的物料加入水的温度为15-30℃，优选为18-27℃，更优选为20-25℃。
[0062] 优选的是，步骤2)中混合后的物料与加入水的重量比为2-20:1，优选为3-10:1，更优选为4-8:1。
[0063] 作为优选，所述混合采用强力混合机，所述造球制粒采用圆滚混合机，所述粉磨采用高压辊磨机。
[0064] 在本发明中，步骤3)得到的烧结混合料中，铁矿粉含量为70-90％，优选为74-87％，更优选为77-84％。
[0065] 在本发明中，步骤3)得到的烧结混合料中，铁原料包裹燃料的小球的含量为2-6％，优选为2.5-5％，更优选为3-4％。
[0066] 在本发明中，步骤3)得到的烧结混合料中，熔剂的含量为3-15％，优选为4-12％，更优选为5-10％。作为优选，所述溶剂为白云石和/或石灰石。
[0067] 优选的是，步骤1)中的保护性气体为氦气或氮气。燃料密闭加热在高温罐中进行。
[0068] 实施例1
[0069] 一种低NOx烧结工艺，该工艺包括以下步骤：
[0070] 1)原燃料的预处理：将2t/h原燃料密闭加热，同时通入保护性气体，流动的保护性气体将原燃料加热过程中分解出的含氮挥发性产物带走，得到脱氮预处理后的燃料；
[0071] 2)燃料的制粒处理：将步骤1)得到的脱氮预处理后的燃料进行粉磨，将6t/h铁原料进行粉磨，将粉磨后的燃料和铁原料与0.5t/h膨润土混合，混合后的物料加2t/h水进行造球制粒，得到铁原料包裹燃料的小球；
[0072] 3)烧结混合料的配备：将步骤2)得到的铁原料包裹燃料的小球与10.1t/h熔剂、82.5t/h铁矿粉混合，得到烧结混合料；
[0073] 4)烧结：将烧结混合料布置于烧结台车上进行烧结。
[0074] 其中，步骤1)中原燃料加热的温度为800℃，原燃料加热的时间为48h。且步骤1)中的保护性气体为氦气。
[0075] 步骤2)中脱氮预处理后的燃料粉磨至颗粒度为-50目大于80％，铁原料粉磨至颗粒度为-200目大于90％。步骤2)中混合后的物料加入水的温度为20℃。且步骤2)得到的铁原料包裹燃料的小球的粒径为5mm，小球表面铁原料的厚度为2mm，小球中膨润土的占比为5％。
[0076] 步骤3)得到的烧结混合料中，铁矿粉含量为79％，铁原料包裹燃料的小球的含量为4％，熔剂的含量为8％。
[0077] 实施例2
[0078] 重复实施例1，只是步骤1)中原燃料加热的温度为950℃，原燃料加热的时间为24h。
[0079] 实施例3
[0080] 重复实施例2，只是步骤2)中混合后的物料加入水的温度为25℃。且步骤2)得到的铁原料包裹燃料的小球的粒径为3mm，小球表面铁原料的厚度为1mm，小球中膨润土的占比为3％。
[0081] 实施例4
[0082] 重复实施例3，只是步骤3)得到的烧结混合料中，铁矿粉含量为84％，铁原料包裹燃料的小球的含量为3.4％，熔剂的含量为6％。
[0083] 对比例1
[0084] 按照传统的方法，将全部烧结原料直接经混匀制粒后布置于烧结台车上进行烧结。
[0085] 对比例2
[0086] 一种低NOx烧结工艺，该工艺包括以下步骤：
[0087] 1)燃料的制粒处理：将燃料进行粉磨，将6t/h铁原料进行粉磨，将粉磨后的燃料和铁原料与0.5t/h膨润土混合，混合后的物料加2t/h水进行造球制粒，得到铁原料包裹燃料的小球；
[0088] 2)烧结混合料的配备：将步骤1)得到的铁原料包裹燃料的小球与10.1t/h熔剂、82.5t/h铁矿粉混合，得到烧结混合料；
[0089] 3)烧结：将烧结混合料布置于烧结台车上进行烧结。
[0090] 其中：步骤1)中的燃料粉磨至颗粒度为-50目大于80％，铁原料粉磨至颗粒度为-200目大于90％。步骤1)中混合后的物料加入水的温度为20℃。且步骤1)得到的铁原料包裹燃料的小球的粒径为5mm，小球表面铁原料的厚度为2mm，小球中膨润土的占比为5％。
[0091] 步骤2)得到的烧结混合料中，铁矿粉含量为79％，铁原料包裹燃料的小球的含量为4％，熔剂的含量为8％。
[0092] 检测实施例1和对比例1、对比例2，进行烧结后，从烧结机引出的烧结烟气中氮氧化物的浓度，情况如下表：
[0093]
[0094] 原燃料条件1是指现有技术中，烧结工艺排放烟气中氮氧化物浓度高于300mg/m3的工艺条件。原燃料条件2是指现有技术中，烧结工艺排放烟气中氮氧化物浓度高于200mg/m3、低于300mg/m3的工艺条件。现有技术中，采用的是两套标准；按现行标准要求，所有烧结机执行SO2浓度200mg/m3、NOx浓度300mg/m3的排放限值；部分地方标准更加严格，如上海市工业炉窑NOx排放限制为200mg/m3。
[0095] 采用本发明提供的改性焦粉采用现有的烧结机用于烧结，针对现行国家污染物排放标准(氮氧化物浓度≤300mg/m3)，烧结烟气只需经脱硫系统净化后即可外排；针对未来3
新国家污染物排放标准(氮氧化物浓度≤100mg/m)，烧结烟气只需配置单塔式活性炭烟气净化装置即可达标。
[0096] 实施例1的方案采用本申请的烧结工艺，第一通过对高温进行高温预处理，第二将燃料用铁原料粉末进行包裹，制成铁原料包裹燃料的小球；通过上述两个步骤对原料进行改性。对比例1采用现有技术中传统的技术方案，没有采用本申请中步骤1)和步骤2)的处理。对比例2将燃料用铁原料粉末进行包裹，制成铁原料包裹燃料的小球；没有对燃料进行预处理。
[0097] 通过实验对比可以发现，本申请通过对燃料进行高温预处理后，再用于烧结，其产生的烧结烟气中氮氧化物的含量比对比例2减少40％左右。通过步骤1)和步骤2)的处理，烧结产生的烟气中，氮氧化物的含量比对比例1减少60％左右。通过本申请烧结工艺中步骤1)和步骤2)的改进，大大减少了烧结过程中氮氧化物的产生，从而减小了烧结烟气氮氧化物的处理难度，减轻处理负担，也减少了氮氧化物的排放；节省成本的同时，进一步保护了环境。
