具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一方面，本发明实施例提供了一种以尿素为脱硫剂的烧结料，所述烧结料从下到上依次包括铺底料层、第一料层和第二料层，其中，

所述第一料层由尿素混合料构成，所述尿素混合料的粒径为3～15mm，所述尿素混合料中，尿素的质量分数为0.01％～0.12％；

所述第二料层由烧结混合料构成。

在抽风烧结过程中，原料中携带的硫元素会形成硫化物进入烧结烟气中，硫化物(SO₂)的走势图可参见图1。本发明中采用将尿素制成具有一定尺寸的颗粒，然后铺设于铺底料层和烧结混合料形成的第二料层之间，一方面，尿素混合料与烧结混合料不接触，就会避免尿素与其他原料混合出现吸水从而导致的制粒难的问题，提高烧结混合料形成的第二料层的透气性；另一方面，尿素混合料构成的第一料层既保证了烧结料的整体透气性，而且烧结过程中，烟气随着抽风向下运动，与尿素混合料接触，使得烟气中的硫化物与尿素混合料混合发生脱硫反应，降低了烟气中的硫含量。通过上述的烧结料，既保证了烧结的生产效率，还提高了烟气的脱硫效率。

尿素的质量分数过大，不仅增加尿素的用量，增大减排成本，也会影响烧结矿的质量，而且易产生二次污染；尿素的质量分数过小，会大大降低减排效果，影响减排效果。如果尿素混合料的粒径过小，就会造成难以将尿素颗粒加入到指定高度，操作难，使得尿素的脱硫效果变差，并且会降低烧结料的透气性，不利于提高烧结矿的质量；由于SO₂集中聚集在烧结料层较为狭小的一层中，仅需要对该狭小的一层进行针对性地加入尿素混合料即可，如果尿素混合料的粒径过大，就会造成尿素混合料超过该狭小层，使得其没有针对性，同样会大大降低尿素的脱硫效果。

本发明中，尿素混合料中的尿素原料可以选用符合国标GB 2440-2001的工业尿素，总氮含量≥46.4％，尿素原料的颗粒直径为0.85～2.80mm。具体的可以选用安徽省晋煤中能化工股份有限公司提供的工业尿素，其中氮的质量分数为46.3％～50％。利用尿素受热分解成的氨基甲酸铵(NH₂COONH₄)与吸收液中的SO₂等有害气体反应，并将之转化成无毒害的硫酸铵粉末(NH₄)₂SO₄。

优选的，所述尿素混合料中，尿素的质量分数为0.5％～0.9％。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述尿素混合料还包括铁矿粉、熔剂(白云石、石灰石和生石灰)和燃料(焦粉和煤粉)，所述铁矿粉、熔剂和燃料的质量比为0.66～0.78：0.15～0.18：0.04～0.06。

尿素不能直接作为烧结料的一部分，因为其粒径太小，会降低烧结料的透气性，必须跟铁矿粉、石灰石、白云石和生石灰等这些原料混合制成粒。其中，铁矿粉本身就是烧结矿的原料，石灰石、白云石和生石灰是烧结生产过程中常用的熔剂，可以中和铁矿粉中的二氧化硅。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述第一料层的厚度与所述烧结料的厚度比值为0.1～0.2。

第一料层(尿素混合料)如果过厚，则铺在铺底料上方影响烧结料层透气性，会导致烧结机总管道和立管的负压增高，料层透气性变差，料层的垂直烧结速度降低，从而导致烧结机台时产量下降。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述第二料层由烧结混合料构成，所述烧结混合料的粒径为5～150mm，所述第二料层的厚度为500～750mm。

铺底料粒度过大后，必然造成成品矿中优质粒级的减少，降低高炉烧结矿的质量；但是铺底料粒度太细又会严重削弱铺底料的作用。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述烧结混合料由铁矿粉、返矿、熔剂和燃料构成，所述铁矿粉、返矿、熔剂和燃料的质量比为0.58～0.70：0.18～0.28：0.9～0.15：0.4～0.6。

铁矿粉是炼铁的原料，经过还原反应可以制得铁水；铁矿粉中含有硫杂质，在烧结的过程中会生成硫化物。返矿是是指在烧结配料过程中加入的一部分钢铁生产过程各工序(如冶炼、轧制等)产生的各种含铁粉尘、渣等，如高炉重力灰、钢渣尾渣、氧化铁皮及烧结静电除尘灰等。熔剂一般是石灰石、生石灰、白云石等，其作用是与脉石和灰分形成流动性好的炉渣，渣铁分离并顺畅排出；一定碱度的炉渣还有利于脱硫，提高生铁质量。控制各原料之间的比例，以制得冶金性能良好的烧结矿，从而还具有高的生产效率。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述烧结混合料的碱度为1.8～2.0。

烧结混合料的碱度是指烧结混合料中CaO和SiO₂的质量分数之比，烧结混合料的碱度是影响液相量和类型的主要因素，液相量随碱度的提高而增加，因此控制碱度可以达到控制液相量的作用。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述铺底料层由粒径为5～40mm的烧结矿构成，所述铺底料层的厚度为70～100mm。

为保护烧结机台车和保证料层烧透，大型烧结机均在烧结机台车上铺20～40mm厚的烧结矿作为铺底料，在铺底料上布满混合料进行点火烧结。当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为10～25mm、厚度为20～25mm的小块烧结矿作为铺底料，其目的是保护炉篦，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉篦粘料，保持有效抽风面积，使气流分布均匀，改善烧结过程的真空制度。

对高炉炼铁来说，10～20mm粒级烧结矿的物理化学性能好，有利于高炉增加生铁产量和减低焦碳消耗，使用此粒级的优质烧结矿作辅底料，浪费烧结资源；对烧结生产来说，使用10～20mm粒级的烧结矿作铺底料也是不利的，由于烧结机采用偏析布料，烧结混合料中含量一般在45％左右的5～8mm粒级的料被布到混合料的下层、铺底料的上面。5～8mm的混合料与10～20mm的粗粒铺底料粒径差高达四倍，偏隙太大，小粒度混合料填充大粒度铺底料的气隙，使烧结料层的透气性指数变差，影响了废气的通过，从而影响了总料层厚度的提高，导致烧结矿产量低，固体燃料消耗高。使用大于5mm且小于10mm的小粒级烧结矿作铺底料，大大减少了入炉烧结矿中小粒级烧结矿的含量和含粉率，有利于强化高炉冶炼和高炉增产降耗。铺底料的粒度均匀，铺底料和混合料的粒级差大大减小，颗粒之间的偏隙进一步缩小，从而有效提高了烧结料层下部的气隙率，改善了料层的透气性，为增加烧结矿产量和降低能耗创造了条件。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述烧结料的厚度为800～1000mm。

烧结料层厚度对烧结影响很大，根据原料结构实际情况，适当地提高料层厚度可以提高烧结自动蓄热效果，增加高温保持时间，使烧结液相的形成、流动和矿相的结晶更为充分，且表层低强度烧结矿比例相对减少，可改善烧结矿强度及粒度组成。

另一方面，本发明实施例还提供了一种烧结方法，对上述的一种以尿素为脱硫剂的烧结料进行烧结，所述方法包括，

S1，依次进行铺底料层、第一料层和第二料层布料，获得所述烧结料；所述第一料层由尿素混合料构成，所述尿素混合料的粒径为3～15mm，所述尿素混合料中，尿素的质量分数为0.01％～0.12％；

其中，尿素混合料可以通过下述设备和方法获得：在烧结基本流程中加装小型二混制粒滚筒，对尿素和烧结原料进行混合制粒，从而实现烧结布料过程中的分层装料。具体步骤为：利用加装小型二混制粒滚筒，制备烧结混合料和配有添加剂的混合料，其中添加剂为尿素颗粒；烧结布料过程中，铺底料层布料后，再铺装添加尿素的尿素混合料，最后再铺装烧结混合料，来实现烧结布料过程的分层装料。

S2，向所述烧结料通入空气，进行点火抽风烧结，获得烧结矿；所述点火时间为1.5～3min，所述点火温度为1050℃±50℃，所述抽风烧结负压为7～14kPa。

点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。点火要求有足够的点火温度，适宜的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。正常点火时间为60s，若点火时间过短(小于45s)，会造成表层固体燃料没有完全点着，表层燃料带下引困难，影响到烧结的正常进行。

正常点火温度为1050℃±50℃，若点火温度过低，时间过短，会不易将表层的固体燃料点着往下引，且点火后表层成半熔状态。就会造成烧结矿强度不好，产生大量返矿。点火温度过高或点火时间过长,会使料面过熔结成硬壳,降低料层透气性影响生产率。

点火目的:一是补充混合料表面热量的不足,使表层混合料烧结成块；二是使表层混合料中的燃料点火后开始燃烧,并借助于抽风,使烧结过程自下而上的进行。负压增加，透过烧结料层的空气流速增大，烧结液相结晶时间缩短，造成烧结矿强度变差，返矿量增加，质量变差，成本升高。

点火后开始抽风烧结，同时控制空气量，计算机自动采集废气温度和抽风负压，做好数据记录后，用烟气分析仪检测各个烟道中的烟气成分。

本发明通过在烧结机二混过程中加装小型制粒滚筒，来实现烧结过程中的分层布料；该烧结机正常进行烧结混料过程，将铁矿粉、返矿、熔剂、燃料和含铁杂料加入一混制粒机进行混料，经混合后制备得到烧结混合料；在一次混合完毕后将混合料倒入圆筒混料机中进行二次混合制粒，于此处额外加装小型制粒滚筒的添加尿素进行混匀制粒；在布料过程中，将添加尿素的烧结准颗粒优先铺装在料层下部，继续铺装其他烧结混合料；点火后开始抽风烧结，控制空气量，计算机自动采集废气温度和抽风负压，做好数据记录。用烟气分析仪检测烟道中的烟气成分，明晰使用该发明方法对烟气脱硫效果。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的一种以尿素为脱硫剂的烧结料及其烧结方法进行详细说明。

实施例1

实施例1提供了一种以尿素为脱硫剂的烧结料及其烧结方法，结合图2，具体如下：

1、将铁矿粉、返矿、熔剂、燃料按照质量分数分别为60％、20％、15％和5％，进行预混匀，然后加入一混制粒机进行一混得到一混混合料。

2、将步骤1获得的一混混合料倒入圆筒混料机中进行二混制粒，获得粒径为5～150mm烧结混合料，其碱度为2.0；

3、将尿素和铁矿粉、熔剂和燃料按照质量比为3％：75％：16％：6％，进行混合制粒，获得粒径为3～15mm的尿素混合料，其中尿素的质量分数为0.03％；

4、布料：

依次对烧结矿、尿素混合料和烧结混合料进行布料，具体为将粒径为5～40mm的烧结矿铺设在烧结机台车上，铺设厚度为80mm；然后将步骤3获得的尿素混合料铺设在烧结矿上，铺设厚度为100mm；最后将步骤2制得的烧结混合料铺设在尿素混合料上面，铺设厚度为620mm，形成总厚度为800mm的烧结料。

5、对步骤4的烧结料进行点火抽风烧结，获得烧结矿。其中点火时间为2min，点火温度为1000℃，抽风负压为8kPa。

实施例2

实施例2提供了一种以尿素为脱硫剂的烧结料及其烧结方法，具体如下：

1、将铁矿粉、返矿、熔剂、燃料按照质量比为61％：19％：14％：6％，加入一混制粒机进行混料，经混合后制备得到一混混合料。

2、将步骤1获得的一混混合料倒入圆筒混料机中进行二次混合制粒，获得粒径为5～150mm烧结混合料，其碱度为2.0；

3、将尿素和铁矿粉、熔剂和燃料按照质量比为6％：72％：17％：5％，进行混合制粒，获得粒径为3～15mm的尿素混合料，其中尿素的质量分数为0.06％；

4、布料：

将粒径为10～40mm的烧结矿铺设在烧结机台车上，铺设厚度为80mm；然后将步骤3获得的尿素混合料铺设在烧结矿上，铺设厚度为110mm；最后将步骤2制得的烧结混合料铺设在尿素混合料上面，铺设厚度为610mm，形成总厚度为800mm的烧结料。

5、对步骤4的烧结料进行点火抽风烧结，获得烧结矿。其中点火时间为2min，点火温度为1000℃，抽风负压为8kPa。

实施例3

实施例3提供了一种以尿素为脱硫剂的烧结料及其烧结方法，具体如下：

1、将铁矿粉、返矿、熔剂、燃料按照质量比为62％：18％：15％：5％，加入一混制粒机进行混料，经混合后制备得到一混混合料。

2、将步骤1获得的一混混合料倒入圆筒混料机中进行二次混合制粒，获得粒径为5～150mm烧结混合料，其碱度为2.0；

3、将尿素和铁矿粉、熔剂和燃料按照质量比为8％：70％：16％：6％，进行混合制粒，获得粒径为3～15mm的尿素混合料，其中尿素的质量分数为0.08％；

4、布料：

将粒径为20～40mm的烧结矿铺设在烧结机台车上，铺设厚度为80mm；然后将步骤3获得的尿素混合料铺设在烧结矿上，铺设厚度为120mm；最后将步骤2制得的烧结混合料铺设在尿素混合料上面，铺设厚度为600mm，形成总厚度为800mm的烧结料。

5、对步骤4的烧结料进行点火抽风烧结，获得烧结矿。其中点火时间为2min，点火温度为1000℃，抽风负压为8kPa。

实施例4

实施例4提供了一种以尿素为脱硫剂的烧结料及其烧结方法，具体如下：

1、将铁矿粉、返矿、熔剂、燃料按照质量比为63％：18％：14％：5％，加入一混制粒机进行混料，经混合后制备得到一混混合料。

2、将步骤1获得的一混混合料倒入圆筒混料机中进行二次混合制粒，获得粒径为5～150mm烧结混合料，其碱度为2.0；

3、将尿素和铁矿粉、熔剂和燃料按照质量比为10％：69％：15％：6％，进行混合制粒，获得粒径为3～15mm的尿素混合料，其中尿素的质量分数为0.10％；

4、布料：

将粒径为5～20mm的烧结矿铺设在烧结机台车上，铺设厚度为80mm；然后将步骤3获得的尿素混合料铺设在烧结矿上，铺设厚度为130mm；最后将步骤2制得的烧结混合料铺设在尿素混合料上面，铺设厚度为590mm，形成总厚度为800mm的烧结料。

5、对步骤4的烧结料进行点火抽风烧结，获得烧结矿。其中点火时间为2min，点火温度为1000℃，抽风负压为8kPa。

对比例1

对比例1提供了一种以尿素为脱硫剂的烧结料及其烧结方法，具体如下：

1、将铁矿粉、返矿、熔剂、燃料和尿素按照质量比为60％：17％：15％：5％：3％，加入一混制粒机进行混料，经混合后制备得到一混混合料。

2、将步骤1获得的一混混合料进行二次混合制粒，获得粒径为5～150mm烧结混合料，其碱度为2.0；

3、布料：

将粒径为5～40mm的烧结矿铺设在烧结机台车上，铺设厚度为80mm；然后将步骤2获得的烧结混合料铺设在烧结矿上面，铺设厚度为720mm，形成总厚度为800mm的烧结料。

4、对步骤3的烧结料进行点火抽风烧结，获得烧结矿。其中点火时间为2min，点火温度为1000℃，抽风负压为8kPa。

在实施例1-3以及对比例1的烧结过程中，计算机自动采集废气温度和抽风负压，做好数据记录后，关闭风机。用烟气分析仪检测各个烟道中的烟气成分，并且采用二噁英的方法检测其排放浓度。并对获得的烧结矿进行冶金性能测试，具体如表1所示。

对比例2

对比例2提供了一种烧结料及烧结方法，以实施例1为参照，对比例2与实施例1不同之处在于：尿素混合料的粒径为4.0～5.0mm，尿素混合料中尿素的质量分数为0.3％。

表1

由表1中的数据可知，本发明实施例1-4提供的烧结料烧结烟气中SO₂的排放浓度为145.68-172.62mg/m³，符合烟气脱硫效果好，对环境友好，烧结矿的转鼓强度为72.5-73.6％。对比例1-2提供的烧结料烧结烟气中硫化物的质量分数为132.01-172.53mg/m³，烧结矿的转鼓强度为72.4-72.9％，烟气脱硫比实施例1-4差。

本发明提供了一种以尿素为脱硫剂的烧结料及烧结方法，将尿素作为脱硫剂制成一定粒径的混合料，并分布在铺底料层和烧结混合料(第二料层)之间，这样在抽风烧结的过程中，烧结混合料燃烧产生的烧结烟气在抽风作用下向下运动至尿素混合料形成的第一料层，烟气中的硫化物会与尿素发生反应，从而脱除烟气中的硫化物；由于尿素与烧结混合料不直接接触，就会避免与烧结混合料中的水接触，从而产生制粒难的问题，提高了烧结料的透气性，从而提高成材率。采用本发明提供的方法，烧结烟气中的硫化物的质量分数为145.68-172.62mg/m³，烟气脱硫效果好，对环境友好。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。