分解金属硫酸盐的方法
【专利摘要】本发明公开了一种分解金属硫酸盐的方法。本发明的方法涉及冶金工业中产生的金属硫酸盐在流化床中的分解。进行金属硫酸盐的分解，使得生成的金属氧化物以非常纯净的方式得到回收，使得它们可以再循环在例如钢等金属合金的制造中再利用。特别地，使用黄铁矿或磁黄铁矿作为燃料和床料，在氧化条件下分解含有镍、铁和铬的硫酸盐。
【专利说明】分解金属硫酸盐的方法
[0001]本申请是 优先权日:为2005年11月18日、发明名称为“分解金属硫酸盐的方法”的中国发明专利申请第200680042952.3号(国际申请号PCT/FI2006/000361)的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明的方法涉及冶金工业中产生的金属硫酸盐在流化床中的分解。进行金属硫酸盐的分解，使得生成的金属氧化物以非常纯净的形式得到回收，以致它们可以被回收再次用于制造例如钢的金属合金。特别地，使用黄铁矿或磁黄铁矿作为床料的形成剂(former)和燃料，在氧化条件下分解含有镍、铁和铬的硫酸盐。
【背景技术】
[0003]在多种冶金过程中生成金属硫酸盐，例如在钢酸洗过程中或者在金属电解精炼中进入阳极泥。含有硫酸的混合硫酸盐废料本身不能用于任何地方，并且大部分是有害的废料。
[0004]美国专利4，824, 655描述了一种通过含硫的金属硫酸盐在流化床中的热分解来产生二氧化硫的方法。该金属硫酸盐主要是硫酸铁，其包括少量其他金属，例如铝、镁、钛、锰、铬和钒的化合物。硫酸盐主要来源于钛的制造。金属硫酸盐的分解发生在800-1100°C的温度下。必须在硫酸盐还原中使用诸如硫废料或细粒黄铁矿的含硫材料以便产生最大可能量的二氧化硫。硫酸盐还原所需的能量使用诸如煤、焦炭或重燃料油等含碳燃料产生。大部分燃料同床料一起引入，但有些用载气单独供应。该方法中的关键点是二氧化硫的产生，并且没有提及生成的含金属固体的使用，因此它们被浪费掉。以这种方式产生的废料量是相当可观的。额外燃料的供给，特别是额外的液体或气态燃料的供给使得难以保持均匀调节的温度，因为向床的局部供给可能导致热点，这会引起床的烧结。含碳燃料产生二氧化碳排放物，从而目标是减少这些排放物的量。
[0005]发明目的
[0006]本发明的方法的目的是避免上述方法的缺点。现在开发的方法的目标是分解冶金工业中产生的金属硫酸盐，特别是含镍的混合硫酸盐，使得其分解中使用的燃料在氧化时产生床料，因此，燃料的均匀分布阻止热点的产生。燃料也不含碳，因此不产生二氧化碳排放物。
【发明内容】
[0007]本发明的基本特征将在所附权利要求中变得显见。
[0008]本发明涉及一种用于将冶金工业中产生的残留物分解成氧化物的方法，所述残留物包含至少一种金属硫酸盐。金属硫化物的分解在流化床加热炉中进行，由此从焙烧被用作床料的硫化铁获得分解硫酸盐所需的能量。焙烧在氧化条件下进行以便形成基本不含硫的氧化物供在钢铁工业中再利用，产生的二氧化硫被用于制造硫和/或硫酸。
[0009]依照本发明的一个实施方案，金属硫酸盐是混合硫酸盐，包括镍、铬和铁的硫酸盐。混合硫酸盐是例如在钢酸洗过程中产生的混合硫酸盐。
[0010]依照本发明的另一个实施方案，金属硫酸盐是硫酸镍。硫酸镍在例如铜的电解精炼过程中形成。
[0011]用作流化床料和能量产生体的硫化铁是黄铁矿和/或磁黄铁矿。硫酸盐的分解在800-900°C的温度下进行，在流化床中的停留时间大约为1-5小时。形成的一种或多种氧化物合金中的硫浓度最高为0.5 %。
【具体实施方式】
[0012]在例如钢制造和金属电解精炼的冶金工业中产生不纯的硫酸盐沉积物，其含有镍、铬和铁等的硫酸盐。硫酸盐充分可溶，以致当它们存在时，无法从回路中将它们除去，但另外，它们所含的金属成分应以环境友好的方式加以回收。如现有技术中所述，在流化床加热炉中处理硫酸盐残留物，尤其是在制造钛的过程中生成的那些硫酸盐残留物，但主要是为了产生用于制造硫酸的二氧化硫气体。
[0013]混合硫酸盐沉淀物在钢制造的酸洗阶段生成，除铁的硫酸盐(FeSO4.H2O,Fe2(SO4)3)之外，还含有镍和铬的硫酸盐(NiSO4, Cr2 (SO4)3)及硫酸。在氧化条件下，与硫酸镍相比，铁硫酸盐和硫酸铬在低得多的温度下分解。硫酸镍也可以在还原条件下在较低温度下分解，但这时却存在除氧化物之外还形成硫化物的危险。例如，当目的是生产适用于炼钢厂的产品时，其硫含量必须相当低，即低于0.5%。
[0014]铜的高温冶金制造的最终产品是铜阳极，其被进一步电解精炼成纯的阴极铜。生成的阳极泥含有阳极的杂质，其中硫酸镍形式的镍是最重要的杂质之一。
[0015]硫酸盐分解成氧化物是吸热反应。在依照现有技术的方法中，形成流化床加热炉的床使得还原性含硫材料和一些含碳燃料与硫酸盐混合、粒化然后送入加热炉。另外，部分燃料被单独供给。在现在开发的方法中，分解所需的燃料充当床料，即根本不需要单独的含碳燃料。诸如黄铁矿或磁黄铁矿的硫化铁充当燃料和床料，对其进行焙烧，同时送入床中的硫酸盐分解成它们的氧化物。硫化铁焙烧中发生的反应是显著放热的，以致产生的热量对于硫酸盐分解中所需的吸热反应是足够的而不需要任何额外热量。
[0016]硫酸盐分解在800-900°C的温度下进行，且在流化床中的停留时间大约为1-5小时。特别地，为了使形成氧化物的分解在合理时间内发生，硫酸镍的分解要求上述温度。本发明因此涉及一种用于分解一种或多种金属硫酸盐的方法，其中硫酸镍优选是所述硫酸盐中的一种。硫酸盐分解是在氧化条件下进行，以避免硫以任何形式残留在氧化物中。无硫氧化物适合于在例如炼钢厂中再利用。形成的含二氧化硫的气体被送往硫和/或硫酸制造，然而在产生尽可能纯的金属氧化物而不是二氧化硫生产的基础上对该过程进行调节。
[0017]优选将有待供应给炼钢厂的氧化物合金中的硫含量保持得尽量低，因为它将减少转化中对用于硫去除的氧的需要。
[0018]硫酸盐分解所需的所有能量均以床料的形式产生时，可以避免将燃料独立供应到床中时可能产生的缺点。独立燃料的使用难以实施，因为难以将其非常均匀地供应到流化床中使得不产生局部热点，在所述局部热点中床料和硫酸盐将被烧结。局部热点也对设备有害。向流化床中引入独立的燃料是指将含碳材料，通常为原料气供应到床中。含碳燃料的缺点是该燃料产生二氧化碳排放物，并且另外它还需要后续燃烧室作为辅助设备。
[0019]将铁硫化物用作硫酸盐流化床分解中的能量产生体时，容易控制床的关闭，并且硫酸盐供给中的故障也不会引起问题。使用铁硫化物时，操作在氧化条件下进行，并且没有另外的硫化物要在流化床中燃烧。如果操作是在还原条件下进行且存在故障，这时硫化物燃烧并且会发生热点、熔融相和烧结。
[0020]实施例
[0021]实施例1
[0022]使用黄铁矿作为床料和燃料在流化床加热炉中进行不纯硫酸镍的分解。使用空气作为流化空气，并在轻微氧化条件下以0.2m/s的速度进行流化。1.5小时之后，从加热炉中取出的氧化镍的硫浓度为0.34%，且3小时之后为0.15%，因此其非常适合于在钢铁工业中再利用。
[0023]实施例2
[0024]在流化床加热炉中进行混合硫酸盐的分解，其中混合硫酸盐的组成为Fel2.8%、Crl.8%、Nil.8%、Mo0.08%和S0444.4%。使用黄铁矿作为燃料和床料。使用空气作为流化空气，并在轻微氧化条件下以0.2m/s的速度进行流化。1.5小时之后，从加热炉中取出的氧化物混合物的硫浓度为0.32%，且3小时之后为0.17%，因此其非常适合于在钢铁工业中再利用。
[0025]综上所述，本发明提供了如下优选技术方案:
[0026]1、一种用于将冶金工业中产生的残留物分解成氧化物的方法，所述残留物包含至少一种金属硫酸盐，其特征在于该金属硫酸盐的分解在流化床加热炉中进行，由此从焙烧用作加热炉床料的铁硫化物获得硫酸盐分解所需的能量，分解在氧化条件下进行以便形成基本上不含硫的氧化物供在钢铁工业中再利用，生成的二氧化硫用于硫和/或硫酸的制造。
[0027]2、根据技术方案I所述的方法，其特征在于所述金属硫酸盐是包括镍、铬和铁的硫酸盐的混合硫酸盐。
[0028]3、根据技术方案I或4所述的方法，其特征在于所述金属硫酸盐是在钢铁工业中的酸洗过程中生成的镍-铬-铁硫酸盐。
[0029]4、根据技术方案I所述的方法，其特征在于所述金属硫酸盐是硫酸镍。
[0030]5、根据技术方案I或4所述的方法，其特征在于所述金属硫酸盐是铜的电解精炼中生成的硫酸镍。
[0031]6、根据技术方案1-5中任何一项所述的方法，其特征在于所述铁硫化物是黄铁矿和/或磁黄铁矿。
[0032]7、根据技术方案1-6中任何一项所述的方法，其特征在于所述硫酸盐分解在800-900°C的温度下进行。
[0033]8、根据技术方案1-7中任何一项所述的方法,其特征在于分解时间为1-5小时。
[0034]9、根据技术方案1-8中任何一项所述的方法，其特征在于流化床加热炉中形成的氧化物的硫浓度最高为0.5%。
【权利要求】
1.一种用于将冶金工业中产生的残留物分解成氧化物以及用于硫和/或硫酸制造的二氧化硫的方法，所述残留物包含至少一种金属硫酸盐，其特征在于含镍金属硫酸盐的分解在800-900°C温度下在流化床加热炉中进行，由此从焙烧用作加热炉床料和燃料的铁硫化物获得硫酸盐分解所需的能量，分解在氧化条件下进行以便形成最多具有0.5%的硫的氧化物供在钢铁工业中再利用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属硫酸盐是包括镍、铬和铁的硫酸盐的混合硫酸盐。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属硫酸盐是在钢铁工业中的酸洗过程中生成的镍-铬-铁硫酸盐。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属硫酸盐是硫酸镍。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属硫酸盐是铜的电解精炼中生成的硫酸镍。
6.根据权利要求1-5中任何一项所述的方法，其特征在于所述铁硫化物是黄铁矿和/或磁黄铁矿。
7.根据权利要求1 -5中任何一项所述的方法,其特征在于分解时间为1-5小时。
【文档编号】C01G53/04GK104129819SQ201410333393
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2006年11月10日 优先权日:2005年11月18日
【发明者】M-L·迈特萨林塔 申请人:奥图泰有限公司