CN1632140A - 旋风炉焙烧硫铁矿粉生产铁块矿的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用旋风炉焙烧硫铁矿粉生产铁块矿的方法,包括含硫铁矿矿物大于90%的硫铁矿粉、含CaO+MgO或SiO2成分的熔剂物料与硫铁矿烧渣细粉按规定比例混合形成混合料,混合料给入旋风炉中焙烧,含SO2的焙烧烟气经除尘、净化后制硫酸,液态渣经冷却、破碎、筛分得粒度、碱度符合炼铁要求的铁块矿。硫铁矿粉用旋风炉焙烧,烟气含尘量低,有利于后来的除尘、净化过程。焙烧过程温度高,燃烧速度快,硫的脱出率高,烧渣含硫可降到0.2%以下,铁含量大于60%,达到了炼铁对铁块矿的质量要求。液态渣冷却破碎后直接得到铁块矿,省去了粉矿的烧结过程,降低了成本,使硫铁矿中的铁资源得到充分有效的利用。
Description
一、技术领域:属于化工冶金技术领域。
二、背景技术:沸腾炉焙烧硫铁矿制硫酸是应用上百年的成熟技术,现在仍被广泛应用于国内外的硫酸生产行业。沸腾炉所使用的硫铁矿矿石多数为含S30%-45%,粒度小于6mm的普通硫铁矿,得到的烟气含尘250g-350g/m3,烧渣含S0.5%-2%,含铁40%-55%。由于烟气含尘量大,后来的除尘工作压力大,成本高,烧渣含硫高,含铁低,铁的综合利用困难。
采用选矿方法将硫铁矿提纯,获得含硫铁矿矿物大于90%,粒度小于1mm的硫铁矿粉,虽然利用沸腾炉焙烧可得到含铁大于60%,含硫小于0.5%的烧渣,但该烧渣作为炼铁原料时,结构松散、多孔,烧结强度低,粉化严重,不利于高炉炼铁,且0.5%的含硫量仍然偏高。沸腾炉原料粒度太细时,烟气含尘量更大,不利于后来的除尘处理。硫铁矿粉含硫高,粒度细,燃烧速度快,发热量大,焙烧温度控制困难,容易出现烧结现象,影响生产的正常进行。所以,对于含硫品位高,粒度细的硫铁矿粉,尽管沸腾炉焙烧可以进行,但已不再是一种好的方法。针对硫铁矿粉的性质,开发一种新的焙烧技术与方法,对提高焙烧效率,充分利用铁、硫资源具有重要意义。
旋风炉在火电厂的煤粉燃烧中是应用多年的成熟设备,由于燃烧速度快,燃烧强度高,燃烧完全,烟气含尘量小,液态排渣给操作和环境控制带来了很多好处,所以在火电行业得到了广泛应用。然而用旋风炉焙烧硫铁矿至今没有得到应用,主要原因是工业应用的硫铁矿含硫品位低,其中包含了大量的石英、三氧化铝等高硬度、高熔点的脉石矿物,原料粒度一般在-6mm,粒度粗,当采用旋风炉燃烧时,燃烧不完全,高速的旋流运动造成旋风炉内壁严重磨损,旋风炉不能长期稳定工作。对于硫铁矿粉,已经没有大于1mm的矿粒,-0.074mm和-0.045mm含量高,燃烧速度快,发热量大,烧渣熔点低,旋流运动时对炉壁的磨损小,采用旋风炉燃烧已成为可能。
三、发明内容:本发明的目的就是针对硫铁矿粉,提供一种旋风炉焙烧产生制硫酸用的低尘SO2,同时利用液态渣生产铁块矿的方法。通过配料、混合、焙烧、液态渣冷却固化工艺,得到含硫低、含铁高、碱度和粒度符合炼铁要求的铁块矿。
本发明通过以下技术方案来实现:
1、配料
(1)原料:硫铁矿粉+熔剂+返渣
硫铁矿粉含硫铁矿矿物的重量百分含量大于90%,矿粒粒度小于1mm,水分的重量百分含量不大于16%。
熔剂为含SiO2或CaO+MgO的矿物,粒度小于1mm。
返渣为从硫铁矿烧渣破碎产物中筛出的-5mm的细颗粒烧渣经再破碎至小于1mm,与除尘装置中排除的烧渣粉尘的合并物。
(2)配料比例
硫铁矿粉∶熔剂∶返渣=100∶A(或B)∶C(或C1)其中:
A=100(RD-A1)/A2 (1)
B=100[(A1/R)-B1]/B2 (2)
C=0~3.33S-A-100 (3)
C1=0~3.33S-B-100 (4)
式中:R-铁块矿要求的碱度,R=(CaO+MgO)/SiO2=0.7-1.5;
A-100千克硫铁矿粉中需要加入的含CaO+MgO的矿物重量;
A1-硫铁矿粉中CaO+MgO的重量百分含量;
A2-加入的熔剂矿物中CaO+MgO的重量百分含量;
B-100千克硫铁矿粉中需要加入的含SiO2的矿物重量;
B1-硫铁矿粉中SiO2的重量百分含量;
B2-加入的熔剂矿物中SiO2的重量百分含量;
C-加入熔剂为CaO+MgO时,100千克硫铁矿粉中加入的返渣的重量;
C1-加入熔剂为SiO2时,100千克硫铁矿粉中加入的返渣的重量;
S-硫铁矿粉的含硫品位。
以铁块矿要求的具体碱度R为依据,按R=(CaO+MgO)/SiO2计算,当硫铁矿粉中CaO+MgO的重量百分含量不足时,使用(1)、(3)式计算需加入的CaO+MgO的量;当硫铁矿粉中SiO2的重量百分含量不足时,使用(2)、(4)计算需加入的SiO2的量。
(3)混料
返渣、含SiO2或CaO+MgO的矿物熔剂,与含水不大于16%的硫铁矿粉按上述的配料比例在混合机中搅拌混合均匀。混合料含水分和含硫品位为:
式中:E-硫铁矿粉水分的重量百分含量;
E1-混合料水分的重量百分含量;
S1-混合料的含硫品位。
添加熔剂为CaO+MgO时,用(5)、(7)式计算混合料水分的重量百分含量和含硫品位,添加熔剂为SiO2,用(6)、(8)式计算混合料水分的重量百分含量和含硫品位。
2、旋风炉焙烧
(1)旋风炉设计参数
焙烧硫铁矿混合配料的旋风炉,安装倾斜角度为0-90°,旋风筒的长度与直径的比值L/D=4-6,根据硫铁矿的粒度、含硫品位通过试验确定,确保烧渣含硫不大于0.2%。
(2)旋风炉焙烧过程及控制的工艺条件
硫铁矿粉经配料后的混合料的焙烧在水冷的旋风筒中进行。300-450℃的预热空气以40-150m/s的速度切向给入旋风筒内,沿旋风筒内壁形成旋流,硫铁矿粉混合料以切向或轴向或割向给入旋风筒内,在旋转空气流的带动下作旋转运动,同时以1200-1450℃的温度燃烧,过量空气系数1.1-1.2,旋风筒一次风量占总风量的体积百分数10-20%,旋风筒二次风量占总风量的体积百分数80-90%。燃烧反应为: (硫铁矿为黄铁矿时), (硫铁矿为磁黄铁矿时),燃烧的渣呈熔融液态,在旋转离心力的作用下沿筒壁作螺旋线运动,运动的过程中,没有燃烧完全的硫铁矿颗粒继续燃烧,直至液态渣从出渣口排出,经冷却固化得到铁块矿。燃烧反应生成的含SO2的气体为焙烧烟气,烟气中的细粒烧渣遇到捕渣管后被部分捕集进入液态渣池,随液态渣从出渣口排出。经过捕渣管后的烟气含尘小于60g/m3,经除尘、净化得含尘小于10mg/m3的SO2烟气进入硫酸***制硫酸。
液态渣的冷却固化可以采取以下三种方式:
1)液态渣从出渣口流出时,用风机产生的自然温度的空气喷吹,使烧渣冷却固化后的粒度小于40mm。对固化烧渣进行筛分,小于5mm的细粒烧渣作为返渣,5-40mm的块状烧渣就是合格的铁块矿。
2)液态渣从出渣口流出后,自然冷却固化,再用破碎机破碎成-40mm,筛出-5mm细粒烧渣作为返渣,筛上5-40mm的块状烧渣就是合格铁块矿。
3)液态渣直接流进水箱,在0~100℃水的急冷作用下形成粒化水淬渣,这种渣可作为直接还原炼铁的原料。
除尘***排出的细粒灰渣作为返渣返回配料***配料。
本发明具有以下优点:
1、本发明同时完成了硫铁矿制酸的焙烧任务,硫铁矿制铁矿的脱硫任务和铁粉矿的烧结任务;
2、硫铁矿粉在旋风炉中燃烧时,燃烧温度高,硫的烧出率高,烧渣含硫可低达0.2%以下,达到炼铁原料对含硫量的要求;
3、硫铁矿粉在旋风炉中燃烧,烧渣为液态渣,经冷却固化后可得粒度符合炼铁要求的铁块矿,省去了细粒烧渣的烧结过程;
4、控制硫铁矿粉的杂质含量,可使烧渣铁块矿的含铁品位大于60%,满足高炉炼铁的需要;
5、通过硫铁矿粉的配料处理,可根据炼铁需要获得不同酸碱度的铁块矿、中性(自熔性)铁块矿;
6、烟气含尘量远小于沸腾炉烟气的含尘量,减轻了后来的烟气除尘的压力和成本。液态排渣也减轻了粉尘带来的环境污染。
四、具体实施方式:
实施例一:
1、配料
(1)原料
硫铁矿粉+熔剂+返渣
硫铁矿粉含硫铁矿矿物为黄铁矿,黄铁矿矿物含量为96%,含硫品位S=51.26%,SiO2的重量百分含量为B1=1.2%,CaO+MgO的重量百分含量为A1=0.5%,矿粒粒度为-0.074mm90%,水分E=12%。
熔剂为CaO,粒度小于1mm。
返渣为从硫铁矿烧渣破碎产物中筛出的-5mm的细颗粒烧渣经再破碎至小于1mm,与除尘装置中排除的烧渣粉尘的合并物。
(2)配料比例
铁块矿要求的碱度R=1。
硫铁矿粉∶CaO∶返渣=100∶A∶C=100∶0.7∶25
(3)混料
返渣、CaO,与硫铁矿粉按上述的配料比例在螺旋混合机中搅拌混合均匀。混合料含水分E1=9.79%,总的混合料含硫品位S1=40.78%。
2、旋风炉焙烧
(1)旋风炉设计参数
焙烧硫铁矿混合配料的旋风炉,倾斜角度为90°,为立式旋风炉。旋风筒的长度与直径的比值L/D=5。
(2)旋风炉焙烧控制的工艺条件
300-400℃的预热空气以90-120m/s的速度切向给入旋风筒内,硫铁矿混合料燃烧温度为1300-1450℃,过量空气系数1.2,旋风筒一次风量占总风量的体积百分比15%,旋风筒二次风量占总风量的体积百分比85%。液态渣从出渣口排出,用风机产生的自然温度的空气喷吹,使烧渣冷却固化后的粒度小于40mm。对固化烧渣进行筛分,小于5mm的细粒烧渣作为返渣,5-40mm的块状烧渣就是碱度为1的自熔性合格的铁块矿。除尘***排出的细粒灰渣作为返渣返回配料***配料。
3、取得的主要技术指标:铁块矿含Fe65.53%,含S0.15%,进入制酸***的烟气含SO2符合制酸标准,含尘小于10mg/m3。
实施例二:
1、配料
(1)原料
硫铁矿粉+熔剂+返渣
硫铁矿粉含硫铁矿矿物为磁黄铁矿,磁黄铁矿矿物含量为95%,含硫品位S=37.53%,SiO2的重量百分含量为B1=1.2%,CaO+MgO的重量百分含量为A1=1.0%,矿粒粒度为-0.074mm95%,水分E=11%。
熔剂为石灰石+白云石,含CaO+MgO的重量百分含量为A2=44%,粒度小于1mm。
返渣为除尘装置中排除的烧渣粉尘。
(2)配料比例
铁块矿要求的碱度R=1.1。
硫铁矿粉∶石灰石+白云石∶返渣=100∶A∶C=100∶0.73∶24
(3)混料
返渣、石灰石+白云石,与硫铁矿粉按上述的配料比例在螺旋混合机中搅拌混合均匀。混合料含水分E1=9.02%,总的混合料含硫品位S1=30.09%。
2、旋风炉焙烧
(1)旋风炉设计参数
焙烧硫铁矿混合配料的旋风炉,倾斜角度为0°,为卧式旋风炉。旋风筒的长度与直径的比值L/D=4。
(2)旋风炉焙烧控制的工艺条件
350-450℃的预热空气以100-150m/s的速度切向给入旋风筒内,硫铁矿混合料燃烧温度为1200-1300℃,过量空气系数1.1,旋风筒一次风量占总风量的体积百分比20%,旋风筒二次风量占总风量的体积百分比80%。液态渣从出渣口排出,直接流进水箱,在0~100℃水的急冷作用下形成粒化铁矿。
除尘***排出的细粒灰渣作为返渣返回配料***配料。
3、取得的主要技术经济指标:粒化铁矿含Fe66.21%,含S0.2%,进入制酸***的烟气含SO2符合制酸标准,含尘小于10mg/m3。
实施例三:
1、配料
(1)原料
硫铁矿粉+熔剂+返渣
硫铁矿粉含硫铁矿矿物黄铁矿和磁黄铁矿,硫铁矿矿物含量为90%,含硫品位S=44%,SiO2的重量百分含量为B1=1.5%,CaO+MgO的重量百分含量为A1=1.2%,矿粒粒度小于1mm,-0.074mm含量50%,水分E=16%。
熔剂为含SiO2的粘土矿,粒度小于1mm。
返渣为从硫铁矿烧渣破碎产物中筛出的-5mm的细颗粒烧渣经再破碎至小于1mm,与除尘装置中排除的烧渣粉尘的合并物。
(2)配料比例
铁块矿要求的碱度R=0.8。
硫铁矿粉∶粘土矿∶返渣=100∶B∶C=100∶0∶30
(3)混料
返渣与硫铁矿粉按上述的配料比例在螺旋混合机中搅拌混合均匀。混合料含水分E1=12.78%,总的混合料含硫品位S1=33.85%。
2、旋风炉焙烧
(1)旋风炉设计参数
焙烧硫铁矿混合配料的旋风炉,倾斜角度为20°,为卧式旋风炉。旋风筒的长度与直径的比值L/D=6。
(2)旋风炉焙烧控制的工艺条件
350-400℃的预热空气以40-100m/s的速度切向给入旋风筒内,硫铁矿混合料燃烧温度为1250-1350℃,过量空气系数1.15,旋风筒一次风量占总风量的体积百分比10%,旋风筒二次风量占总风量的体积百分比90%。液态渣从出渣口排出,自然冷却固化,再用破碎机破碎成-40mm,筛出-5mm细粒烧渣作为返渣,筛上5-40mm的块状烧渣就是碱度为0.8的合格铁块矿。
除尘***排出的细粒灰渣作为返渣返回配料***配料。
3、取得的主要技术经济指标:铁块矿含Fe61.40%,含S0.2%,进入制酸***的烟气含SO2符合制酸标准,含尘小于1Omg/m3。
Claims (6)
1、一种旋风炉焙烧硫铁矿粉生产铁块矿的方法,其特征在于,原料为硫铁矿粉+熔剂+返渣。
2、根据权利要求1所述的旋风炉焙烧硫铁矿粉生产铁块矿的方法,其特征是,所述的硫铁矿粉是含黄铁矿或磁黄铁矿的矿粉,黄铁矿、磁黄铁矿或黄铁矿加磁黄铁矿在原料中的重量百分含量大于或等于90%,粒度小于1mm,水分的重量百分含量不大于16%;所述的熔剂是CaO+MgO或SiO2,其加入量根据铁块矿要求的碱度R=(CaO+MgO)/SiO2=0.7~1.5加以确定;所述的返渣是从硫铁矿烧渣产物中筛出的-5mm的细粒烧渣再破碎至-1mm,与除尘装置中排出的烧渣粉尘合并而成。
3、根据权利要求1~2中任一项所述的旋风炉焙烧硫铁矿粉生产铁块矿的方法,其特征是,当硫铁矿粉中CaO+MgO的重量百分含量不足时,原料配比为,硫铁矿粉∶熔剂∶返渣=100∶A∶C,式中A=100(RB1-A1)/A2,是100千克硫铁矿粉中需要加入的含CaO+MgO的矿物重量,C=0~3.33S-A-100,是100千克硫铁矿粉中需要加入的返渣重量,B1是硫铁矿粉中SiO2的重量百分含量,A1是硫铁矿粉中CaO+MgO的重量百分含量,A2是加入的熔剂矿物中CaO+MgO的重量百分含量,S是硫铁矿粉的含硫品位;当硫铁矿粉中SiO2的含量不足时,原料配比为,硫铁矿粉∶熔剂∶返渣=100∶B∶C1,式中B=100[(A1/R)-B1]/B2,是100千克硫铁矿粉中需要加入的含SiO2的矿物的重量,C1=0~3.33S-B-100,是100千克硫铁矿粉中需要加入的返渣的重量,B2是加入的熔剂矿物中SiO2的重量百分含量。
4、一种旋风炉焙烧硫铁矿粉生产铁块矿的方法,其特征是,用以焙烧权利要求1至3中任一项所配制原料的旋风炉的设计参数是,安装倾斜角度为0-90°,旋风筒的长度与直径的比值L/D=4-6;控制的技术工艺条件是,空气预热温度300 450℃,流速40-150m/s,炉内燃烧温度1200-1450℃,过量空气系数1.1-1.2,旋风筒一次风量占总风量的体积百分数10-20%,旋风筒二次风量占总风量的体积百分数80-90%。产出的液态渣冷却固化得到铁块矿,含SO2的烟气含尘小于10mg/m3。
5、根据权利要求4所述的旋风炉焙烧硫铁矿粉生产铁块矿的方法,其特征是,所述的硫铁矿粉的混合料给入旋风筒内的方向为切向或轴向或割向。
6、根据权利要求4所述的旋风炉焙烧硫铁矿粉生产铁块矿的方法,其特征是,所述的液态渣处理方法为:(1)液态渣从出渣口流出时,用风机产生的自然温度的空气喷吹,使液态渣冷却固化后的粒度小于40mm,对固化烧渣进行筛分,小于5mm的细粒烧渣作为返渣,5-40mm的块状烧渣就是合格的铁块矿;(2)液态渣从出渣口流出后,自然冷却固化,再用破碎机破碎成-40mm,筛出-5mm细粒烧渣作为返渣,筛上5-40mm的块状烧渣就是合格铁块矿;(3)液态渣直接流进水箱,在0~100℃水的急冷作用下形成粒化铁矿。
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CN107058724A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-08-18 | 钢研晟华工程技术有限公司 | 一种降低铁矿烧结so2排放的原料制备方法 |
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