专利名称：一种利用硫酸渣炼铁的方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种利用硫酸渣炼铁的方法。
背景技术：
硫酸渣是利用黄铁矿制造硫酸或亚硫酸时产生的废渣，目前某些国家已做到全部利用，我国利用量只有50%左右。硫酸渣作为炼铁等原料已有100多年历史。中国每年排放1000多万吨，只利用了 100多万吨，其余都排放，堆积则侵占农田，污染环境；排入江河则污染水体。硫酸渣的利用主要是作为水泥制备原料或炼铁原料，其中高铁硫酸渣(含氧化铁 34%以上)可以代替铁粉作为水泥生料配料；高铁硫酸渣还可代替部分铁矿粉，通过选矿提高铁含量到50%以上，硫含量1%以下，直接制成球团矿或烧结矿送入高炉炼铁。目前也有研究用高温和中温氯化法从硫酸渣中回收和制造还原铁粉、三氯化铁、 铁红等，以及回收铜、钴等有色金属。但是硫酸渣自身的特性，直接利用硫酸渣进行炼铁还不能实现，将硫酸渣处理成可以用于直接炼铁的物料，进而用于炼铁，以尽可能利用大量的硫酸渣，是目前急需解决的问题。
发明内容
针对现有硫酸渣处理技术上存在的上述问题，本发明提供一种利用硫酸渣炼铁的方法，通过对硫酸厂产生的硫酸渣先进行脱硫处理，然后经过造球、还原和冶炼，制成能够用于炼钢的铁水。本发明的方法按以下步骤进行
1、向从硫酸厂沸腾炉的冷却滚筒处出来的硫酸渣中加入十二胺，十二胺的加入量占硫酸渣总重量的0. 0Γ0. 02%，加入完成后使十二胺与硫酸渣反应至少20min ；再向硫酸渣中加水进行水淬，加水量为硫酸渣总重量的1(Γ20%，获得加水硫酸渣；
2、控制加水硫酸渣的温度为7(T80°C，向含水硫酸渣中加入脱硫剂王水，王水的加入量为加水硫酸渣总重量的4飞％，再在搅拌和温度为7(T80°C条件下进行脱硫反应至少池；向脱硫后的加水硫酸渣中加水稀释成矿浆，矿浆重量浓度为45 50%，再搅拌至少2h，获得脱硫矿浆；
3、将脱硫矿浆加水稀释制成稀释矿浆，稀释矿浆重量浓度为纩10%，然后输送到浓缩池中，上层的清夜从溢流槽流出，底部浓缩形成浓缩矿浆，浓缩矿浆的重量浓度为55飞0% ；
4、将浓缩矿浆过滤至水的重量含量为12 15%，形成硫酸渣矿粉，然后烘干至水的重量含量< 7%，获得矿渣铁粉；
5、将矿渣铁粉、粘结剂、高炉布袋除尘灰、硼砂和水混合均勻后喷水造球，再静置至少 20h，制成粒径l(Tl6mm的矿渣球团，粘结剂占矿渣球团总重量的0. 8^1. 2%，高炉布袋除尘灰占矿渣球团总重量的0. 5^0. 8%，硼砂占矿渣球团总重量的0. 2^0. 4%，水占矿渣球团总重量的If 2 ，其余为矿渣铁粉；所述的粘结剂为腐植酸钠；6、将矿渣球团用链篦机进行干燥和烧结；将矿渣球团在干燥一段加热至28(T30(TC， 控制矿渣球团中水的重量含量彡1%;在干燥二段加热至45(T550°C，在预热段加热至 85(T90(TC，在烧结段加热至100(Tll5(rC，获得烧结球团；其中干燥二段、预热段和烧结段的总加热时间为l(Tl5min，烧结球团的传输速度为0. 8 1. 2m/min ；
7、将烧结球团采用回转窑进行还原，还原采用粒度<35mm的烟煤作为还原剂，烟煤的加入量为40(T500kg/吨烧结球团，还原温度为112(Tl200°C，还原时间为2、h，获得金属化球团；
8、将金属化球团在密闭条件下静置4 7h，然后在55(T600°C条件下置于熔炼炉中，冶炼制成铁水。上述的铁水浇铸成的生铁质量指标符合炼钢生铁标准GB717-98。上述的硫酸渣中按重量百分比含SO. 8 1. 5%。上述的硫酸渣铁粉中按重量百分比含SO. 2^0. 3%。上述的熔炼炉选用转炉、电弧炉、感应炉、高炉或化铁炉。本发明采用的原料硫酸渣中的氧化铁呈粘连镶嵌状态，表面为蜂窝状，无法直接用于炼铁，采用脱硫剂王水进行脱硫处理后，再进行浓缩和过滤，形成粒棒状矿渣铁粉，硫含量大幅减少；加入粘结剂、高效布袋除尘灰和硼砂后造球，制成的球团经静置后抗压强度可达1400N以上，采用链篦机进行烧结的过程中不会发生破碎，避免了传统技术中采用膨润土作为粘结剂造成的球团强度低、粉化率高的缺点；烧结后进行还原的过程中，加入的硼砂可以起到促进还原的作用，硼砂与还原时煤炭挥发出的高温CO—起进行布朗运动，促使还原气体0以及H2，和饱和气体(X)2加快还原，促进COj2在单位时间内的还原速度，缩短还原铁的还原时间；还原成的金属化球团再熔炼制成铁水，浇铸后获得的生铁符合国家炼钢生铁标准。本发明的方法通过对硫酸渣脱硫、浓缩和过滤制成硫酸渣铁粉，再经过造球烧结还原和熔炼获得铁水，该方法工艺简单，适于工业化生产。
具体实施例方式本发明实施例中采用的硫酸渣为硫酸厂生产硫酸时产生的废渣，铁品位TFe 55 65%，硫酸渣的熔点彡12000C。本发明实施例中过滤采用的是真空过滤机。本发明实施例中采用的十二胺为市购化学纯试剂，重量纯度> 95%。本发明实施例中的浓缩池为硫酸厂的高效浓缩池。本发明实施例中采用的硼砂为市购工业硼砂。本发明实施例中采用的腐植酸钠为市购产品。本发明实施例中采用的高炉布袋除尘灰为市购产品，粒度为-40(Γ-500目。实施例1
采用的硫酸渣按重量百分比含so. 8% ；
向从硫酸厂沸腾炉的冷却滚筒处出来的硫酸渣中加入十二胺，十二胺的加入量占硫酸渣总重量的0. 01%，加入后使十二胺与硫酸渣反应20min ；再向硫酸渣中加水进行水淬，加水量为硫酸渣总重量的20%，获得加水硫酸渣；
4控制加水硫酸渣的温度为7(T80°C，向含水硫酸渣中加入脱硫剂王水，王水的加入量为加水硫酸渣总重量的4%，再在搅拌条件下脱硫反应4h，反应过程中控制硫酸渣温度为75°C ； 向脱硫后的加水硫酸渣中加水稀释成矿浆，矿浆重量浓度为45%，再搅拌2h，获得脱硫矿浆；
将脱硫矿浆加水稀释制成稀释矿浆，稀释矿浆重量浓度为10%，然后输送到高效浓缩池中，上层的清夜从溢流槽流出，底部浓缩形成浓缩矿浆，浓缩矿浆的重量浓度60% ；
将浓缩矿浆过滤至水的重量含量为12%，形成硫酸渣矿粉，然后烘干至水的重量含量为 7%，获得矿渣铁粉，矿渣铁粉按重量百分比含SO. 2%，脱硫率为75% ；
将矿渣铁粉、粘结剂、粒度为40(Γ500目的高炉布袋除尘灰、硼砂和水混合均勻后喷水造球，再静置20h，制成粒径IOmm的矿渣球团，粘结剂腐植酸钠占矿渣球团总重量的0. 8%， 高炉布袋除尘灰占矿渣球团总重量的0. 8%，硼砂占矿渣球团总重量的0. 2%，水占矿渣球团的22%，其余为矿渣铁粉；
将矿渣球团用链篦机进行干燥和烧结；将矿渣球团在干燥一段加热至280°C，控制矿渣球团中水的重量含量1% ；在干燥二段加热至450°C，在预热段加热至850°C，在烧结段加热至1000°C，获得烧结球团；其中干燥二段、预热段和烧结段的总加热时间为lOmin，烧结球团的传输速度为0. 8m/min ；
将烧结球团采用回转窑进行还原，还原采用粒度< 35mm的烟煤作为还原剂，烟煤的加入量为500kg/吨烧结球团，还原温度为112(Γ1200 ，还原时间为4h，获得金属化球团； 将金属化球团在密闭条件下静置几，然后在550°C条件下置于熔炼炉中，冶炼制成铁
水；
上述过程中矿渣球团在链篦机中未发生破碎；还原时间比传统技术明显缩短，制成的铁水铸成的生铁质量指标符合炼钢用铁水标准。
实施例2
采用的硫酸渣按重量百分比含Si. 2% ；
向从硫酸厂沸腾炉的冷却滚筒处出来的硫酸渣中加入十二胺，十二胺的加入量占硫酸渣总重量的0. 015%，加入后使十二胺与硫酸渣反应30min ；再向硫酸渣中加水进行水淬，加水量为硫酸渣总重量的15%，获得加水硫酸渣；
控制加水硫酸渣的温度为7(T80°C，向含水硫酸渣中加入脱硫剂王水，王水的加入量为加水硫酸渣总重量的6%，再在搅拌条件下脱硫反应3h，反应过程中控制硫酸渣温度为80°C ； 向脱硫后的加水硫酸渣中加水稀释成矿浆，矿浆重量浓度为50%，再搅拌3h，获得脱硫矿浆；
将脱硫矿浆加水稀释制成稀释矿浆，稀释矿浆重量浓度为9%，然后输送到高效浓缩池中，上层的清夜从溢流槽流出，底部浓缩形成浓缩矿浆，浓缩矿浆的重量浓度58% ；
将浓缩矿浆过滤至水的重量含量为13%，形成硫酸渣矿粉，然后烘干至水的重量含量为 6%，获得矿渣铁粉，矿渣铁粉按重量百分比含SO. 3%，脱硫率为75% ；
将矿渣铁粉、粘结剂、粒度为40(Γ500目高炉布袋除尘灰、硼砂和水混合均勻后喷水造球，再静置25h，制成粒径12mm的矿渣球团，粘结剂腐植酸钠占矿渣球团总重量的1. 0%，布袋除尘灰占矿渣球团总重量的0. 6%，硼砂占矿渣球团总重量的0. 3%，水占矿渣球团的20， 其余为矿渣铁粉；将矿渣球团用链篦机进行干燥和烧结；将矿渣球团在干燥一段加热至290°C，控制矿渣球团中水的重量含量0. 9% ；在干燥二段加热至500°C，在预热段加热至880°C，在烧结段加热至1100°C，获得烧结球团；其中干燥二段、预热段和烧结段的总加热时间为12min，烧结球团的传输速度为1. Om/min ；
将烧结球团采用回转窑进行还原，还原采用粒度< 35mm的烟煤作为还原剂，烟煤的加入量为450kg/吨烧结球团，还原温度为112(Γ1200 ，还原时间为3h，获得金属化球团； 将金属化球团在密闭条件下静置他，然后在570°C条件下置于熔炼炉中，冶炼制成铁
水；
上述过程中矿渣球团在链篦机中未发生破碎；还原时间比传统技术明显缩短，制成的铁水铸成的生铁质量指标符合炼钢用铁水标准。
实施例3
采用的硫酸渣按重量百分比含Si. 5% ；
向从硫酸厂沸腾炉的冷却滚筒处出来的硫酸渣中加入十二胺，十二胺的加入量占硫酸渣总重量的0. 02%，加入后使十二胺与硫酸渣反应40min ；再向硫酸渣中加水进行水淬，加水量为硫酸渣总重量的10%，获得加水硫酸渣；
控制加水硫酸渣的温度为7(T80°C，向含水硫酸渣中加入脱硫剂王水，王水的加入量为加水硫酸渣总重量的5%，再在搅拌条件下脱硫反应2h，反应过程中控制硫酸渣温度为70°C ； 向脱硫后的加水硫酸渣中加水稀释成矿浆，矿浆重量浓度为48%，再搅拌4h，获得脱硫矿浆；
将脱硫矿浆加水稀释制成稀释矿浆，稀释矿浆重量浓度为8%，然后输送到高效浓缩池中，上层的清夜从溢流槽流出，底部浓缩形成浓缩矿浆，浓缩矿浆的重量浓度55% ；
将浓缩矿浆过滤至水的重量含量为15%，形成硫酸渣矿粉，然后烘干至水的重量含量为 5%，获得矿渣铁粉，矿渣铁粉按重量百分比含SO. 3%，脱硫率为80% ；
将矿渣铁粉、粘结剂、粒度为40(Γ500目高炉布袋除尘灰、硼砂和水混合均勻后喷水造球，再静置30h，制成粒径16mm的矿渣球团，粘结剂腐植酸钠占矿渣球团总重量的1. 2%，高炉布袋除尘灰占矿渣球团总重量的0. 5%，硼砂占矿渣球团总重量的0. 4%，水占矿渣球团的 18%，其余为矿渣铁粉；
将矿渣球团用链篦机进行干燥和烧结；将矿渣球团在干燥一段将加热至300°C，控制矿渣球团中水的重量含量0. 8% ；在干燥二段加热至550°C，在预热段加热至900°C，在烧结段加热至1150°C，获得烧结球团；其中干燥二段、预热段和烧结段的总加热时间为15min， 烧结球团的传输速度为1. 2m/min ；
将烧结球团采用回转窑进行还原，还原采用粒度< 35mm的烟煤作为还原剂，烟煤的加入量为400kg/吨烧结球团，还原温度为112(Γ1200 ，还原时间为2h，获得金属化球团； 将金属化球团在密闭条件下静置4h，然后在600°C条件下置于熔炼炉中，冶炼制成铁
水；
上述过程中矿渣球团在链篦机中未发生破碎；还原时间比传统技术明显缩短，制成的铁水铸成的生铁质量指标符合炼钢用铁水标准。
权利要求
1.一种利用硫酸渣炼铁的方法，其特征在于按以下步骤进行(1)向从硫酸厂沸腾炉的冷却滚筒处出来的硫酸渣中加入十二胺，十二胺的加入量占硫酸渣总重量的0. 0Γ0. 02%，加入完成后使十二胺与硫酸渣反应至少20min ；再向硫酸渣中加水进行水淬，加水量为硫酸渣总重量的1(Γ20%，获得加水硫酸渣；(2)控制加水硫酸渣的温度为7(T80°C，向含水硫酸渣中加入脱硫剂王水，王水的加入量为加水硫酸渣总重量的4飞％，再在搅拌和温度为7(T80°C条件下进行脱硫反应至少池； 向脱硫后的加水硫酸渣中加水稀释成矿浆，矿浆重量浓度为45 50%，再搅拌至少2h，获得脱硫矿浆；(3)将脱硫矿浆加水稀释制成稀释矿浆，稀释矿浆重量浓度为圹10%，然后输送到浓缩池中，上层的清夜从溢流槽流出，底部浓缩形成浓缩矿浆，浓缩矿浆的重量浓度为55飞0% ；(4)将浓缩矿浆过滤至水的重量含量为12 15%，形成硫酸渣矿粉，然后烘干至水的重量含量< 7%，获得矿渣铁粉；(5)将矿渣铁粉、粘结剂、高炉布袋除尘灰、硼砂和水混合均勻后喷水造球，再静置至少 20h，制成粒径l(Tl6mm的矿渣球团，粘结剂占矿渣球团总重量的0. 8^1. 2%，高炉布袋除尘灰占矿渣球团总重量的0. 5^0. 8%，硼砂占矿渣球团总重量的0. 2^0. 4%，水占矿渣球团总重量的If 2 ，其余为矿渣铁粉；所述的粘结剂为腐植酸钠；(6)将矿渣球团用链篦机进行干燥和烧结；将矿渣球团在干燥一段加热至28(T300°C， 控制矿渣球团中水的重量含量< 1% ；在干燥二段加热至45(T550°C，在预热段加热至 85(T90(TC，在烧结段加热至100(Tll5(rC，获得烧结球团；其中干燥二段、预热段和烧结段的总加热时间为l(Tl5min，矿渣球团的传输速度为0. 8 1. 2m/min ；(7)将烧结球团采用回转窑进行还原，还原采用粒度<35mm的烟煤作为还原剂，烟煤的加入量为40(T500kg/吨烧结球团，还原温度为112(Γ1200 ，还原时间为2 4h，获得金属化球团；(8)将金属化球团在密闭条件下静置4lh，然后在55(T600°C条件下置于熔炼炉中，冶炼制成铁水。
2.根据权利要求1所述的一种利用硫酸渣炼铁的方法，其特征在于所述的高炉布袋除尘灰的粒度为-40(Γ-500目。
3.根据权利要求1所述的一种利用硫酸渣炼铁的方法，其特征在于所述的硫酸渣中按重量百分比含SO. 8 1. 5%。
4.根据权利要求1所述的一种利用硫酸渣炼铁的方法，其特征在于所述的硫酸渣铁粉中按重量百分比含SO. 2^0. 3%。
全文摘要
一种利用硫酸渣炼铁的方法，属于冶金技术领域，按以下步骤进行(1)向硫酸渣中加入十二胺再水淬，获得加水硫酸渣；(2)加入脱硫剂搅拌反应再加水稀释获得脱硫矿浆；(3)将脱硫矿浆加水稀释后浓缩形成浓缩矿浆；(4)过滤后烘干获得矿渣铁粉；(5)将矿渣铁粉、粘结剂、高炉布袋除尘灰、硼砂和水混合造球、静置制成矿渣球团；(6)用链篦机进行干燥和烧结获得烧结球团；(7)用回转窑进行还原，获得金属球团；(8)静置4~7h，然后采用熔炼炉冶炼制成铁水。本发明的方法通过对硫酸渣脱硫、浓缩和过滤制成硫酸渣铁粉，再经过造球烧结还原和熔炼获得铁水，该方法工艺简单，适于工业化生产。
文档编号C21B11/00GK102304597SQ20111024830
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者唐竹胜, 陶立群 申请人:沈阳博联特熔融还原科技有限公司