专利名称：高铁低硫型硫铁矿烧渣的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种高铁低硫型硫铁矿烧渣的生产方法，属于选冶联合综合处理技术领域。
背景技术：
随着现代工业技术的进步和发展，对矿产资源的需求量越来越大，但矿产资源是不可再生的，由于开采的不断进行，资源枯竭和资源需求增长的矛盾越来越突出，所以，有效利用已有的矿产资源是当今社会发展的重要课题。
硫铁矿由铁和硫组成，在现有技术经济条件下，可有效利用的只是其中的硫，而其中的铁在利用硫的同时，成为固体废弃物污染环境，所以，硫铁矿归类于硫矿资源，而不属于铁矿资源一类。我国铁矿资源保有储量73亿吨铁金属，硫铁矿保有储量46亿吨，其中包含20亿吨的铁金属，在利用硫铁矿中硫的同时，如能采用新的工艺及技术，综合利用其中的铁资源，相当于为我国增加了近30％的保有铁矿资源，具有好的经济和社会效益。
硫铁矿烧制硫酸是应用上百年的成熟技术，但常规的生产过程中，使用的硫铁矿矿石含硫不高，含脉石量大，产生大量的烧渣铁品位低，含硫高，无法有效利用，污染环境。现在的大型硫酸企业多数已改用硫磺制酸工艺，硫铁矿的利用受到限制。由于硫磺的需求增加，国际价格上涨，硫铁矿制硫磺的工艺又引起了人们的重视。硫铁矿制硫磺的工艺是成熟的，但只能经济有效回收硫铁矿分子(FeS2)中一个硫原子，硫的利用率只有50％。对于以磁黄铁矿(Fe7S8)形式存在的硫铁矿，其中的硫利用困难。这是由于硫铁矿分子中的第二个硫原子必须氧化成SO2后，再经还原剂还原才能得到硫磺，这一化学过程中的氧量难以控制，氧少时，硫化亚铁(FeS)氧化不完全，硫的回收率低，氧多时，硫化亚铁(FeS)氧化完全，但炉气中的氧含量高，用还原剂还原SO2时，富余的氧将消耗大量的还原剂，生产过程经济效益差，且由于还原反应不完全，仍有大量的SO2放空，造成环境污染和生态破坏。基于这些原因，国家已经关闭了数千家硫铁矿制硫磺的企业。
硫铁矿(FeS2)烧制硫酸的过程是一个放热过程，发热量是煤的1/3-1/2，2-3吨硫铁矿的发热值相当于1吨煤，若按容积发热量计算，硫铁矿的发热值高于煤的发热量。目前的硫酸烧制过程中，由于使用的硫铁矿不纯，含有大量SiO2和其它脉石矿物，含硫品位低，发热量难以达到被很好利用的程度。但当硫铁矿的纯度提高到含硫51％以上时，即硫化铁的纯度达到95％以上时，硫铁矿本身就成了一种有效的固体燃料。
硫铁矿烧制硫酸产生的烧渣，是含Fe2O3和Fe3O4的混合物料，Fe2O3和Fe3O4是炼铁的原料，然而目前使用硫铁矿品位低，脉石含量高，粒度粗，产生的烧渣含铁品位低，燃烧不完全导致烧渣含硫高，不能作为合格的炼铁原料。
公知的硫酸烧渣提取铁精矿技术，是对常规的硫铁矿烧渣进行磁选、重选、浮选处理，获得含铁55％-60％，含硫小于0.4％的铁精矿，由于常规的硫铁矿烧渣含铁只有35％-55％，含硫在1％-2％，可选性差，铁的回收率只有50％-60％，资源利用率低，流程复杂，处理成本高，经济效益和环境效益差。另一方面，硫铁矿烧渣在烧结和高炉冶炼时容易粉化，影响烧结和高炉炼铁，炼铁厂也不愿意使用。
公知的利用硫铁矿烧渣制铁红、混凝剂等只能利用少量的硫铁矿烧渣，而硫铁矿烧渣制水泥技术远远没有发挥硫铁矿中大量铁资源的效益。
基于以上技术状况，目前大量的硫铁矿资源中的有价成分除部分S外，其它的都没有得到很好利用。寻找一种工艺能在利用硫元素的同时，充分利用硫铁矿中的铁资源，必将产生好的经济效益和环境效益。
发明内容
本发明的目的就是针对大量的硫铁矿资源，提供一种在利用硫铁矿中硫元素的同时，综合利用其中的铁资源的生产方法。
本发明通过以下技术方案来实现(1)高纯硫铁矿细粉的制备含硫品位8％-48％的硫铁矿矿石经破碎、磨矿，使硫铁矿矿物与其中的其它矿物单体解离，单体解离度大于90％，采用选矿方法回收其中除硫铁矿外的其它有价矿物后，再细磨使含硫铁矿矿石的粒度小于0.074mm的含量达到50％-95％，硫铁矿矿物的单体解离度达到95％，使含硫铁矿的重量百分浓度为20％-45％的矿浆进入机械搅拌桶，在搅拌桶中加硫酸，使矿浆pH值保持在4.5-6.5，根据矿石含硫品位的高低，添加巯基类硫化矿捕收剂100克/吨-1000克/吨，叶轮转速150-600转/分的条件下，搅拌2-6分钟，再加入起泡剂并将矿浆引入浮选机中，通入空气使浮选机中的泡沫层保持在50-250mm的厚度，浮选5-10分钟，浮选的泡沫产物在10％-25％的重量百分浓度下再经3-6次精选得高纯硫铁矿矿浆，该矿浆进入机械搅拌桶，加碱，使矿浆pH值提高到10-12，加硫化锌矿物的活化剂硫酸铜50-300g/t，在叶轮转速为150-600转/分的条件下搅拌2-4分钟，又将该矿浆引入浮选机中，通空气使浮选机中的泡沫层保持在20-200mm的厚度，浮选4-8分钟，泡沫产物为含Cu、Pb、Zn有色金属硫化矿的杂质，浮选机中的槽中产物为除杂后的高纯硫铁矿矿浆，该矿浆经浓缩至45％-70％的重量百分浓度后过滤，并在150℃-350℃的温度下干燥后得含硫铁矿纯矿物95％以上，含水分小于3％，-0.074mm含量在50％-95％，As含量小于0.3％，Pb+Zn小于1％的高纯硫铁矿细粉。
(2)高铁低硫型硫铁矿烧渣的制备高纯硫铁矿细粉在断面比为1-2∶1的沸腾炉中与含氧18％-25％的空气混合富氧燃烧，空气过剩系数为1.2-1.4，气流速度0.10-0.65m/s，燃烧温度850-920℃，燃烧强度4-8吨/m2.日，炉气出口温度850-950℃，该炉气从沸腾炉排出后，进入余热锅炉生产300-450℃的发电用蒸汽，从余热锅炉排出的炉气温度控制在350-450℃，经旋风除尘器2-4级除尘和电除尘器、布袋过滤器净化，使炉气含尘量低于10mg/m3，达到制硫酸的标准。烟尘与炉渣合并得含铁大于65％，含硫小于0.4％的高铁低硫型硫铁矿烧渣，该烧渣可直接进入直接还原炼铁炉炼铁。
本发明的技术原理1、硫铁矿矿石制取高纯硫铁矿细粉的技术原理硫铁矿在磨矿过程中，矿物表面与氧反应生成羟基化表面，该表面亲水，难以与黄药类硫化矿捕收剂反应，浮选分离不能发生，加入硫酸后，硫铁矿表面的羟基化合物被硫酸清洗，丁基黄原酸便可以与矿物表面反应，生成疏水的双黄药吸附与表面，造成硫铁矿表面疏水，从而实现硫铁矿与其它非硫化矿的浮选分离，浮选泡沫产物经多次精选，可得高纯的硫铁矿精矿。上述的化学反应如下
中括号中的物质分子表示吸附在矿物表面的物质分子。
2、高铁低硫型硫铁矿烧渣制备的技术原理硫铁矿与氧的氧化反应按下式进行
反应为放热反应，放出的热量为1699kcal/kg，相当于0.3-0.5kg标准然煤的发热量，高纯硫铁矿的着火点在375-385℃之间，含硫低，粒度较粗的硫铁矿着火点为380-420℃，硫铁矿粒度越细，纯度越高，着火点越低，化学反应速度越快，高纯硫铁矿的密度为4.9g/cm3。
以上燃烧反应所得的炉气中SO2浓度高，已完全达到了SO2气体制硫酸工艺的要求，采用SO2制硫酸技术原理及设备便可制得合格的硫酸。所得的炉渣为Fe2O3和Fe3O4，由于采用的是高纯硫铁矿细粉，燃烧完全，炉渣含铁品位在65％以上，含硫小于0.4％，这样的物料适合用作炼铁原料。但这种炉渣孔隙率高，在烧结过程中粉化严重，影响烧结和高炉冶炼过程，所以不太适合用作高炉炼铁原料，相反，这种孔隙率高的炉渣还原活性高，还原速度快，比较适合于直接还原炼铁。高温固态直接进入直接还原炼铁炉中，用C、CO等炼铁还原剂直接还原得直接还原铁。
本发明具有以下优点1、硫铁矿中的Fe、S元素同时得到利用，产品为高铁低硫型硫铁矿烧渣和硫酸，2、硫铁矿纯度提高后，单位发热值高于普通的硫铁矿，1m3的高纯硫铁矿细粉的发热值相当于1.2m3标准燃煤的发热值，该热量可供发电厂发电；3、高纯硫铁矿杂质含量低，炉渣含铁量大于65％，铁品位达到炼铁标准；4、高纯硫铁矿粉粒度细，富氧燃烧完全，硫的回收率高，炉渣含S低，达到0.4％以下，满足炼铁要求；5、高铁低硫型硫铁矿烧渣孔隙率高，还原性能好，还原速度快，适合于直接还原炼铁，产品为直接还原铁，硫铁矿中的铁资源得到充分利用；四
图1为本发明的工艺流程图。
五具体实施例方式实施例一硫铁矿矿床单一硫铁矿矿床；
(1)高纯硫铁矿细粉的制备含硫品位20％的单一硫铁矿矿石经破碎、磨矿，使硫铁矿矿物与其中的其它矿物单体解离，单体解离度大于95％，硫铁矿矿石的粒度小于0.074mm的含量达到50％，其重量百分浓度为40％-45％的矿浆进入机械搅拌桶，在搅拌桶中加重量百分浓度20％的硫酸8000g/t，使矿浆pH值保持在4.5-5.5，添加丁基黄原酸钠400g/t，叶轮转速400-600转/分的条件下，搅拌4-6分钟，再加入重量百分浓度为70％的起泡剂2号油40g/t，并将矿浆引入浮选机中，通入空气使浮选机中的泡沫层保持在100-250mm的厚度，浮选5-10分钟，浮选的泡沫产物在20％-25％的重量百分浓度下再经5次精选得高纯硫铁矿矿浆，该矿浆经浓缩至60％-70％的重量百分浓度后过滤，并在200℃-350℃的温度下干燥后得含硫铁矿纯矿物95％以上，含水分小于2％，-0.074mm含量在50％，As含量小于0.1％，Pb+Zn小于0.5％的高纯硫铁矿细粉。
(2)高铁低硫型硫铁矿烧渣的制备高纯硫铁矿细粉在断面比为2∶1的沸腾炉中与含氧18％-21％的空气混合富氧燃烧，空气过剩系数为1.3，气流速度0.40-0.65m/s，燃烧温度850-920℃，燃烧强度6-8吨/m2.日，炉气出口温度850-950℃，该炉气从沸腾炉排出后，进入强迫循环式余热锅炉生产450℃的发电用蒸汽，从余热锅炉排出的炉气温度控制在350-450℃，经旋风除尘器2级除尘和电除尘器、布袋过滤器净化，使炉气含尘量低于10mg/m3，达到制硫酸的标准。烟尘与炉渣合并得含铁大于66.5％，含硫小于0.38％的高铁低硫型硫铁矿烧渣，该烧渣可直接进入直接还原炼铁炉炼铁。
主要技术指标入选单一硫铁矿硫品位20％；高纯硫铁矿细粉质量硫铁矿矿物含量大于95％，As小于0.1％，Pb+Zn小于0.5％，水分小于2％；高铁低硫型硫铁矿烧渣质量Fe含量大于66.5％，S含量小于0.38％。
实施例二硫铁矿矿床多金属硫铁矿矿床；(1)高纯硫铁矿细粉的制备
含硫品位8％-12％的多金属硫铁矿矿石经破碎、磨矿，磨矿细度-0.074mm含量60％，使硫铁矿矿物与其中的其它矿物单体解离，单体解离度大于90％，采用摇床重选回收其中的锡石矿物后，再细磨使含硫铁矿矿石的粒度小于0.074mm的含量达到80％，硫铁矿矿物的单体解离度达到95％，含硫铁矿的重量百分浓度为25％-35％的矿浆进入机械搅拌桶，在搅拌桶中加重量百分浓度98％的硫酸3500g/t，使矿浆pH值保持在4.5-5，添加丁基黄原酸钠300g/t，乙基黄原酸钠100g/t，叶轮转速150-600转/分的条件下，搅拌2-4分钟，再加入重量百分浓度为60％的混合醇起泡剂30g/t，并将矿浆引入浮选机中，通入空气使浮选机中的泡沫层保持在50-200mm的厚度，浮选5-10分钟，浮选的泡沫产物在10％-20％的重量百分浓度下再经6次精选得高纯硫铁矿矿浆，该矿浆进入机械搅拌桶，加NaOH2000g/t，CaO3000g/t，使矿浆pH值提高到11-12，在叶轮转速为150-600转/分的条件下搅拌2-4分钟，又将该矿浆引入浮选机中，通空气使浮选机中的泡沫层保持在20-200mm的厚度，浮选4-8分钟，泡沫产物为含Cu、Pb有色金属硫化矿的杂质，浮选机中的槽中产物为除杂后的高纯硫铁矿矿浆，该矿浆经浓缩至50％-60％的重量百分浓度后过滤，并在150℃-350℃的温度下干燥后得含硫铁矿纯矿物95％以上，含水分小于2.5％，-0.074mm含量在80％，As含量小于0.3％，Cu小于0.2％，Pb+Zn小于0.6％的高纯硫铁矿细粉。
(2)高铁低硫型硫铁矿烧渣的制备高纯硫铁矿细粉在断面比为1.5∶1的沸腾炉中与含氧25％的空气混合富氧燃烧，空气过剩系数为1.23，气流速度0.22-0.45m/s，燃烧温度850-920℃，燃烧强度5-6吨/m2.日，炉气出口温度850-950℃，该炉气从沸腾炉排出后，进入单气包下联箱式余热锅炉生产300-450℃的发电用蒸汽，从余热锅炉排出的炉气温度控制在350-450℃，经旋风除尘器3级除尘和电除尘器、布袋过滤器净化，使炉气含尘量低于10mg/m3，达到制硫酸的标准。烟尘与炉渣合并得含铁大于66.8％，含硫小于0.36％的高铁低硫型硫铁矿烧渣，该烧渣可直接进入直接还原炼铁炉炼铁。
主要技术指标硫铁矿硫品位8％-12％；
高纯硫铁矿细粉质量硫铁矿矿物含量大于95％，As小于0.3％，Cu小于0.2％，Pb+Zn小于0.6％，水分小于2.5％；高铁低硫型硫铁矿烧渣质量Fe含量大于66.8％，S含量小于0.36％。
实施例三矿石类型从各选矿厂收购的中低品位硫精矿；(1)高纯硫铁矿细粉的制备含硫品位低于48％的硫铁矿精矿磨矿，使硫铁矿矿物与其中的其它矿物单体解离，单体解离度大于95％，粒度小于0.074mm的含量达到95％，硫铁矿矿物含硫铁矿的重量百分浓度为20％-30％的矿浆进入机械搅拌桶，在搅拌桶中加重量百分浓度为93％的硫酸2500g/t，使矿浆pH值保持在5-6.5，添加丁基黄原酸钠700g/t，叶轮转速150-400转/分的条件下，搅拌2-4分钟，再加入重量百分浓度为45％的松醇油起泡剂40g/t，并将矿浆引入浮选机中，通入空气使浮选机中的泡沫层保持在150-250mm的厚度，浮选5-10分钟，浮选的泡沫产物在10％-20％的重量百分浓度下再经3次精选得高纯硫铁矿矿浆，该矿浆进入机械搅拌桶，加固体粉末CaO5000g/t，使矿浆pH值提高到10-11，加硫化锌矿物的活化剂硫酸铜300g/t，在叶轮转速为150-600转/分的条件下搅拌2-4分钟，又将该矿浆引入浮选机中，通空气使浮选机中的泡沫层保持在20-200mm的厚度，浮选4-8分钟，泡沫产物为含Cu、Pb、Zn有色金属硫化矿的杂质，浮选机中的槽中产物为除杂后的高纯硫铁矿矿浆，该矿浆经浓缩至45％-50％的重量百分浓度后过滤，并在150℃-350℃的温度下干燥后得含硫铁矿纯矿物95％以上，含水分小于3％，-0.074mm含量在95％，As含量小于0.3％，Pb+Zn小于0.8％的高纯硫铁矿细粉。
(2)高铁低硫型硫铁矿烧渣的制备高纯硫铁矿细粉在断面比为1∶1的沸腾炉中与含氧18％-21％的空气混合富氧燃烧，空气过剩系数为1.28，气流速度0.10-0.35m/s，燃烧温度850-920℃，燃烧强度4-5吨/m2.日，炉气出口温度850-950℃，该炉气从沸腾炉排出后，进入强迫循环式余热锅炉生产300-400℃的发电用蒸汽，从余热锅炉排出的炉气温度控制在350-400℃，经旋风除尘器4级除尘和电除尘器、布袋过滤器净化，使炉气含尘量低于10mg/m3，达到制硫酸的标准。烟尘与炉渣合并得含铁大于65％，含硫小于0.25％的高铁低硫型硫铁矿烧渣，该烧渣可直接进入直接还原炼铁炉炼铁。
主要技术指标硫铁矿矿物为黄铁矿(FeS2)和磁黄铁矿(Fe7S8)；入选硫精矿硫品位小于48％；高纯硫铁矿细粉质量硫铁矿矿物含量大于95％，As小于0.3％，Pb+Zn小于0.8％，水分小于3％；高铁低硫型硫铁矿烧渣质量Fe含量大于65％，S含量小于0.25％。
权利要求
1.一种利用硫铁矿矿石生产高铁低硫型硫铁矿烧渣的方法，按以下步骤完成(1)高纯硫铁矿细粉的制备含硫品位8％-48％的硫铁矿矿石经破碎、磨矿，使硫铁矿矿物与其中的其它矿物单体解离，单体解离度大于90％，采用选矿方法回收其中除硫铁矿外的其它有价矿物后，再细磨使含硫铁矿矿石的粒度小于0.074mm的含量达到50％-95％，硫铁矿矿物的单体解离度达到95％，使含硫铁矿的重量百分浓度为20％-45％的矿浆进入机械搅拌桶，在搅拌桶中加硫酸，使矿浆pH值保持在4.5-6.5，根据矿石含硫品位的高低，添加巯基类硫化矿捕收剂100克/吨-1000克/吨，叶轮转速150-600转/分的条件下，搅拌2-6分钟，再加入起泡剂并将矿浆引入浮选机中，通入空气使浮选机中的泡沫层保持在50-250mm的厚度，浮选5-10分钟，浮选的泡沫产物在10％-25％的重量百分浓度下再经3-6次精选得高纯硫铁矿矿浆，该矿浆进入机械搅拌桶，加碱，使矿浆pH值提高到10-12，加硫化锌矿物的活化剂硫酸铜50-300克/吨，在叶轮转速为150-600转/分的条件下搅拌2-4分钟，又将该矿浆引入浮选机中，通空气使浮选机中的泡沫层保持在20-200mm的厚度，浮选4-8分钟，泡沫产物为含Cu、Pb、Zn有色金属硫化矿的杂质，浮选机中的槽中产物为除杂后的高纯硫铁矿矿浆，该矿浆经浓缩至45％-70％的重量百分浓度后过滤，并在150℃-350℃的温度下干燥后得高纯硫铁矿细粉。(2)高铁低硫型硫铁矿烧渣的制备高纯硫铁矿细粉在断面比为1-2∶1的沸腾炉中与含氧18％-25％的空气混合富氧燃烧，空气过剩系数为1.2-1.4，气流速度0.10 0.65米/秒，燃烧温度850-920℃，燃烧强度4-8吨/m2.日，炉气出口温度850-950℃，该炉气从沸腾炉排出后，进入余热锅炉生产300-450℃的发电用蒸汽，从余热锅炉排出的炉气温度控制在350-450℃，经旋风除尘器2-4级除尘和电除尘器、布袋过滤器净化，使炉气含尘量低于10mg/m3，达到制硫酸的标准。烟尘与炉渣合并得含铁大于65％，含硫小于0.4％的高铁低硫型硫铁矿烧渣。
2.根据权利要求1所述的高铁低硫型硫铁矿烧渣的生产方法，其特征是所述的硫铁矿矿石是单一硫铁矿矿床的矿石、多金属硫铁矿矿石和中低品位硫铁矿精矿中的一种。
3.根据权利要求1所述的高铁低硫型硫铁矿烧渣的生产方法，其特征是所述的捕收剂是丁基黄原酸钠和乙基黄原酸钠中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的高铁低硫型硫铁矿烧渣的生产方法，其特征是所述的起泡剂是松醇油、2号油或混合醇中的一种。
5.根据权利要求1所述的高铁低硫型硫铁矿烧渣的生产方法，其特征是所述的碱是NaOH或CaO。
6.根据权利要求1所述的高铁低硫型硫铁矿烧渣的生产方法，其特征是所述的余热锅炉是强迫循环式余热锅炉或单气包下联箱式余热锅炉。
全文摘要
一种利用硫铁矿矿石生产高铁低硫型硫铁矿烧渣的方法，包括含硫品位8％－48％的硫铁矿矿石经破碎、磨矿、硫铁矿矿物浮选，3至6次精选提纯，反浮选除杂得含硫铁矿矿物95％以上的高纯硫铁矿细粉，该高纯硫铁矿细粉在沸腾炉中与空气混合富氧燃烧，SO
文档编号B03D1/02GK1600878SQ20041007952
公开日2005年3月30日 申请日期2004年10月25日 优先权日2004年10月25日
发明者文书明, 李明, 周兴龙 申请人:昆明易明兴矿冶设备有限公司, 昆明理工大学