专利名称：粉磨制球旋窑固-固还原焙烧生产硫化钡的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种生产硫化钡的新工艺方法。具体地说属于化工行业中用重晶石(BaS04)和煤(C)为原料，采用粉磨制球旋窑 固-固还原焙烧重晶石(BaS04)生产硫化钡(BaS)的新工艺生产方法。
背景技术：
对比文件l《一种生产硫化钡的新方法》(发明专利申请 号200610050931. 8)的技术是将原料重晶石和煤按质量比为1:0. 1-0.4 配料后粉磨至80目以上，加水制成块状物，放在块状烧结窑炉(主要是 隧道窑)中，在600-120(TC中焙烧。对比文件l对以前的传统技术(见 对比文件2《无机盐工业手册》，化学工业出版社，天津化工研究院编， P: 176-179)有重大的创新，其主要的特征是将传统的把原料只破碎到 2-5mm粒度就拿去还原煅烧不粉磨的工艺，改为破碎后再粉磨成为80目 以上的粉料，然后将粉料加水制成块状物后，在隧道窑中进行还原焙烧。 这种还原焙烧的工艺是将传统的BaS04还原为BaS主要是通过 BaS04+4C0—~>BaS+4C02的固-气反应机理改变为主要是通过 BaS04+2C_~^CaS+2C02的固-固反应机理。通过这种方法和反应机理使得 BaS04还原为BaS的还原率高，传统方法只能将重晶石中的BaS04转化成 BaS的还原率维持在70%左右，对比文件l的方法可以达到90%以上，提 高了 20多个百分点，使重晶石原料得到充分利用；同时，也节省了煤耗。但是，对比文件1存在的主要问题烧成得到的高质量的产品在窑中 由于冷却停留时间长，产品中的部分BaS被氧化从而使产品质量有所降低。本发明目的为了克服对比文件l、 2的缺点，提出了一种新的工艺方法。该方法既可克服对比文件2的低还原率缺点，实现BaS04转化为 BaS的高还原率，又可克服对比文件1因产品在烧结窑中冷却停留时间 长，使产品中的部分BaS被氧化从而使产品质量不稳定的缺点。采用粉磨制球旋窑固-固还原焙烧重晶石生产硫化钡的新工艺生产方法，既可以 得到BaS04转化为BaS的高还原率，又通过快冷方式，使BaS不被氧化 从而使产品质量稳定，从而大大降低投资成本和生产成本，得到很好的 经济效益。
发明内容
本发明的目的是这样实现的，将原料重晶石和煤分别破 碎到粒度直径5腿以下后，将重晶石和煤按质量比1.0:0. 2-0. 8进行配 料，配料后经混匀，再粉磨至细度达80-150目，加水制成4>5-30鹏的 球状物，然后将料球送入旋窑中焙烧，料球经过旋窑的烘干、预热、高 温烧成，高温烧成温度控制在800-1250"C，还原焙烧时间O. 5-2.0h，熟 料球从旋窑流出后进入强制冷却机冷却，经破碎机破碎至所需粒度后， 包装得粗硫化钡产品，也称为黑灰产品。粉磨制球旋窑固-固还原焙烧生产硫化钡的工艺方法中优化参数为 重晶石和煤按质量1.0: 0.2-0.25的比例进行配料；配料后的混合料粉 磨至细度为110-130目；制成的球状物直径在cH0-20mm;高温焙烧温度 在1000-1250°C，还原焙烧时间在0.5-1.5h;燃料为粉煤，更适合于用 煤气。本发明有以下特征和有益效果1、本发明与对比文件2不同，对比文件2为传统的生产硫化钡的生产工艺方法。传统方法是将重晶石和煤只破碎到4)2-5鹏的粒度，不经 过粉磨，原料颗粒较粗，重晶石中的BaS(X还原为BaS主要是通过固体 BaS04与气体CO的化学反应BaS04+4C0—~^BaS+4C02来还原生成BaS。本 发明是通过将重晶石和煤经破碎，再通过粉磨后，加水制成球状物，使 重晶石(BaS04)与煤(C)紧密接触，当温度达到800。C以上后，BaS04 与C发生固-固化学反应BaS04+2C—~^CaS+2C02来还原生成BaS。由此看 出，本发明与对比文件2重要区别在于主要化学反应机理不同；所需 的原料煤量不同。对比文件2中1摩尔BaS04需4摩尔C0，也即需要4 摩尔C;而本发明1摩尔BaS04只需2摩尔C 。同时，本发明是BaS04 与C的比表面积大，又固-固紧密接触，反应几率大，从而BaSO,的还原 率高。而对比文件2 BaS04还原为BaS主要是通过BaS(X与CO反应，是 固-气反应，在旋窑中，空气对流大，空气中除了CO外，还含有大量的 C02， &和02等气体，这些气体不仅隔绝或阻碍了 CO与BaSO,的反应， 同时还有其他副反应发生，BaS04还原为BaS的几率大大小于本发明的几 率。因此，对比文件2的BaS04还原为BaS转化率只有709&，而本发明可 达90%以上，甚至95%以上。2、本发明与对比文件1不同，虽然本发明与对比文件1都为将重晶 石和煤原料粉磨至80目以上的粒度，比表面积大，固体之间接触紧密， 都是固-固反应。但是，对比文件1是制成大块状物(一般为建材砖块大 小)，而本发明是制成粒度直径小5-20腿的球状物，对比文件l的块状 物堆放在隧道窑的窑车上，放入隧道窑中焙烧，由于料块大，传热至料 块内部需要的时间长，在隧道窑中，从预热、焙烧到冷却所需要的时间 都较长，特别存在一个较为严重的问题是冷却时间长，容易造成生成的BaS在冷却阶段又被窑内空气中的02把部分BaS氧化为BaS04，同时BaS 还有易与窑内空气中C02反应生成BaC03。由于上述原因，虽然对比文件 1的烧成还原转化率高，但在隧道窑中经过较长时间的冷却阶段后，使 得最终产品质量不稳定。而本发明是将配料后的重晶石和煤粉磨后制成 球状物在旋窑中通过快烧快冷的焙烧方式将重晶石中的BaS04还原为 BaS，由于制成的球状物直径小，传热快，使球状物内部很快达到高温， 从而实现快烧、快反应的目的。通过冷却机的强制冷却，使产品中的BaS 含量稳定下来。由此看来，本发明既具有BaS04与C的固-固反应使BaS04 转化为BaS转化率高的优势特征，又克服了对比文件1在冷却阶段BaS 易被氧化和碳酸化的缺点。如果旋窑用煤气或天然气等燃气焙烧，燃料煤的灰分不进入产品， 可以获得BaS含量更高的产品。
具体实施例方式实施例1:实施原料重晶石BaS04含量为90.5。/。，重晶石原料采集点为贵州省天柱县。 煤含碳量为61. 5%，灰份为21%，煤采集点为贵州省凯里市炉山镇。实施方法先分别将重晶石和煤破碎至cl)20mm以下，将重晶石与煤按质量比为 1. 00 : 0. 21配料，混匀后，用球磨机粉磨至120目，筛余量小于5%，生 料粉(按质量计)加入12%水，用成球盘制成d)10-20mm的料球，用输送 机将料球送入旋窑尾部，料球在旋窑中经过烘干、预热、焙烧，旋窑用 粉煤作燃料，烧成温度控制在100(TC-125(TC，烧成时间30min，然后从 出口流出进入冷却机强制冷却，再经破碎后进行包装，得到粗硫化钡(即黑灰)产品。生产一吨粗硫化钡产品，总耗煤量(包括原料煤和燃料)500kg。实施结果-得到的粗硫化钡(黑灰)产品，经分析测试BaS含量为73.8%，BaS04 还原为BaS的转化率为95°/0。 实施例2: 实施原料重晶石BaS04含量为98。/。，重晶石原料采集点为贵州省施秉县。 煤含碳(0量为61.5%，灰份为21%，煤采集点为贵州省凯里市炉 山镇。实施方法先分别将重晶石和煤破碎至4)20腿以下，将重晶石与煤 按质量比为1. 00 : 0. 22配料，混匀后，用球磨机粉磨至120目，筛余量 小于5%，生料粉(按质量计)加入12%水，用成球盘制成4)10-20mm的 料球，用输送机将料球送入旋窑尾部，料球在旋窑中经过烘干、预热、 焙烧，旋窑用粉煤作燃料，烧成温度控制在100(TC-125(TC，烧成时间 30min，然后从出口流出进入冷却机强制冷却，再经破碎后进行包装，得 到粗硫化钡(即黑灰)产品。生产一吨粗硫化钡产品，总耗煤量(包括 原料煤和燃料)520kg。实施结果得到的粗硫化钡(黑灰)产品，经分析测试BaS含量为81.4%，BaS04 转化为BaS的转化率为94. 8%。 实施例3: 实施原料重晶石BaS04含量为95.0。/。，重晶石原料采集点为贵州省天柱县。 煤含碳(0量为65.0%，灰份为20%。煤采集点为贵州省凯里市炉山镇。实施方法先分别将重晶石和煤破碎至小20mm以下，将重晶石与煤 按质量比为1.00 : 0.22配料，混匀后，用球磨机粉磨至120目，筛余量 小于5%，生料粉(按质量计)加入12%水，用成球盘制成4)10-20mm的 料球，用输送机将料球送入旋窑尾部，料球在旋窑中经过烘干、预热、 焙烧，旋窑用煤气作燃料，烧成温度控制在1000°C-1250°C，烧成时间 30min，然后从出口流出进入冷却机强制冷却，再经破碎后进行包装，得 到粗硫化钡(即黑灰)产品。得到的粗硫化钡(黑灰)产品，经分析测试BaS含量为82. 3%， BaS04 转化为BaS的转化率为95%。由于是用煤气作燃料，燃料煤的灰分不进 入产品，因此产品的BaS含量较好。
权利要求
1. 粉磨制球旋窑固-固还原焙烧生产硫化钡的工艺方法。其特征是将重晶石和煤按质量比1.0∶0.2-0.8进行配料，经破碎和粉磨至80-100目，加水制成球状物，放入旋窑中用煤粉或煤气，在800-1250℃烧结温度下进行还原焙烧0.5-1.5小时，经冷却和破碎得粗硫化钡产品(黑灰)。
2、 根据权利要求1所述的粉磨制球旋窑固-固还原焙烧生产硫化钡的工 艺方法，其特征是将重晶石和煤按质量比1.0: 0.2-0.25。
3、 根据权利要求1所述的粉磨制球旋窑固-固还原焙烧生产硫化钡的工 艺方法，其特征是原料重晶石和煤破碎并粉磨至110-130目，加水制成4) 5-20ram的球状物。
4、 根据权利要求1所述的粉磨制球旋窑固-固还原焙烧生产硫化钡的工 艺方法，其特征是用旋窑还原焙烧，在高温焙烧温度1000-1250°C，烧成时间 0. 5-1. 5h。
5、 根据权利要求1所述的粉磨制球旋窑固-固还原焙烧生产硫化钡的工 艺方法，其特征是烧结用燃料，既适合于用粉煤，更适合于用煤气。全文摘要
本发明涉及一种粉磨制球旋窑固-固还原焙烧生产硫化钡的工艺方法。该发明是将重晶石和煤按质量比1.0∶0.2-0.8进行配料，经破碎和粉磨至80-100目，加水制成球状物，放入旋窑中用煤粉或煤气，在800-1250℃烧结温度下进行还原焙烧0.5-1.5小时，经冷却和破碎得粗硫化钡产品(黑灰)。它与传统旋窑的生产方法相比，具有BaSO<sub>4</sub>还原为BaS的转化率高，转化率可提高15个百分点以上，产品BaS含量比传统方法高出10个百分点以上。
文档编号C01B17/00GK101264867SQ20081006871
公开日2008年9月17日 申请日期2008年4月21日 优先权日2008年4月21日
发明者张西兴, 朱云勤, 王君强, 胡兆平, 马培舰, 马武权 申请人:贵州大学