一种硫铁矿制备脱硫石膏的系统和方法与流程

本发明属于冶炼技术领域，尤其涉及一种硫铁矿制备脱硫石膏的系统和方法。

背景技术：

硫酸的生产过程中会产生硫铁矿烧渣(又称硫酸渣)，其是化学工业生产的主要固体废弃物之一。我国每年产生的大量硫铁矿烧渣大多采用堆填处理，不仅占用了大量土地，而且对环境造成了严重污染。同时，硫铁矿烧渣含有的20％～60％的铁也没有得到回收利用。

近年来随着钢铁行业的迅猛发展，我国对铁矿产资源的开发强度加大，资源品位高、分选性好的铁矿资源正逐渐减少，矿产资源可供给能力持续下降。积极开发难利用铁矿石资源，可有效扩大我国可利用的铁矿石资源量，降低对外依存度，保障铁矿石供应的安全。

直接利用硫铁矿生产铁精粉的系统，设备复杂，成本高，同时会产生污染气体，增加治理成本。现有的一种用硫铁矿生产铁精粉的方法及其装置，是在已的生产硫酸装置的基础上，增加原料混配系统，利用沸腾炉排出的烧渣，按计算比例掺入硫铁矿中，并与其它成分混合入炉焙烧，产物为硫酸，还可获得铁精粉。此工艺获得的铁精粉金属化率低。

技术实现要素：

本发明意在提出一种硫铁矿制备脱硫石膏的系统和方法，在转底炉中实现硫铁矿的氧化焙烧与还原焙烧，还原效果佳，金属化率高，获得金属化球团，收集转底炉产生的烟气，用于制造脱硫石膏。

本发明的氧化焙烧是在氧化气氛中进行的，通过焙烧使硫铁矿中的某些成分发生氧化反应，生成新的氧化物。硫铁矿(FeS₂)在氧化气氛(或通入大量空气)中长时间焙烧时与O₂发生反应生成磁铁矿：3FeS₂+8O₂→Fe₃O₄+6SO₂，氧化焙烧区烟气中SO₂经催化生成SO₃：2SO₂+O₂→2SO₃，SO₃在电石渣浆中与Ca(OH)₂反应生成脱硫石膏：Ca(OH)₂+SO₃→CaSO₄+H₂O，磁铁矿更容易被还原。

本发明的目的之一是提供一种硫铁矿制备脱硫石膏的系统，包括转底炉、烟气干燥催化系统和脱硫石膏制备装置，

所述转底炉包括入料口、出料口、烟气出口和挡墙，所述挡墙位于所述转底炉的炉体内，将所述炉体内的环形空间分隔为氧化焙烧区和还原焙烧区，所述转底炉入料口位于所述氧化焙烧区，所述转底炉出料口位于所述还原焙烧区，所述转底炉烟气出口位于所述氧化焙烧区；

所述烟气干燥催化系统包括烟气入口和烟气出口；

所述脱硫石膏制备装置包括烟气入口；

所述转底炉烟气出口连接所述烟气干燥催化系统烟气入口，所述烟气干燥催化系统烟气出口连接所述脱硫石膏制备装置烟气入口。

转底炉用于硫铁矿的氧化焙烧和还原焙烧。烟气干燥催化系统用于转底炉产生的烟气的干燥和催化。脱硫石膏制备装置用于利用烟气制备脱硫石膏。

转底炉的炉底可旋转，旋转的炉底带动炉内物料运动。硫铁矿干球团由转底炉入料口进入氧化焙烧区，经氧化焙烧后进入还原焙烧区，还原焙烧后的金属化球团经转底炉出料口排出转底炉。烟气出口用于收集转底炉产生的烟气。

本发明中，所述系统进一步包括：细磨机、压球机和干燥装置，

所述细磨机包括出料口；所述压球机包括入料口和出料口；所述干燥装置包括入料口和出料口；

所述细磨机出料口连接所述压球机入料口，所述压球机出料口连接所述干燥装置入料口，所述干燥装置出料口连接所述转底炉入料口。

细磨机用于将硫铁矿细磨至后续处理所需的粒度。压球机用于将细磨的硫铁矿颗粒造球。干燥装置用于球团的干燥，为后续焙烧做准备。

作为优选的方案，所述转底炉进一步包括还原剂入口，所述还原剂入口位于所述还原焙烧区远离出料口端的炉顶。还原剂由所述还原剂入口进入转底炉，在干球团进入还原焙烧区时将所述干球团均匀覆盖一层还原剂。

具体的，所述氧化焙烧区环形空间的弧度为150°～180°，所述转底炉入料口与转底炉出料口之间的扇形区域弧度为10°～15°。

进一步的，所述挡墙底部与所述转底炉的炉底的距离为10～20cm。挡墙底部到转底炉的炉底上表面的距离既要保证物料的顺利通过，又要保证氧化焙烧区气氛和还原焙烧区气氛不互相干扰。

本发明的另一目的是提供一种利用上述系统制备脱硫石膏的方法，包括如下步骤：

A、将硫铁矿细磨压球，干燥后获得干球团；

B、将所述干球团送入所述转底炉，先进行氧化焙烧固硫，后进行还原焙烧，获得金属化球团，还原剂由所述还原剂入口进入转底炉，在所述干球团进入所述还原焙烧区时将所述干球团均匀覆盖一层还原剂，收集氧化焙烧区生产的烟气；

C、所述脱硫石膏制备装置盛有电石渣浆，将所述烟气干燥、催化后通入所述电石渣浆，获得脱硫石膏。

作为优选的实施方案，所述转底炉氧化焙烧区温度为800～1000℃，还原焙烧区温度为1200～1300℃，所述转底炉的炉底旋转一周时间为2～4h。

本发明中，步骤A中将所述硫铁矿细磨至粒度≤200目的硫铁矿占的质量百分比在80％以上，所述干球团粒径为10～20mm。

作为优选的实施方案，所述还原剂中碳的质量成分不低于80％，所述还原剂粒度为2～5mm。

进一步的，在氧化焙烧时鼓入氧气，鼓入的氧气体积为燃料体积的10～15％。

本发明提供的硫铁矿制备脱硫石膏的系统和方法，将硫铁矿制备球团后，在转底炉内氧化焙烧与还原焙烧一体完成；还原焙烧区充分利用氧化焙烧区干球团显热，降低了能耗；硫铁矿经脱硫氧化后再还原焙烧，金属化率高；将转底炉产生的烟气用于制备脱硫石膏，全程无二次固体废弃物。

附图说明

图1是本发明硫铁矿制备脱硫石膏的系统示意图；

图2是本发明转底炉的还原剂入口局部示意图；

图3是本发明的系统处理硫铁矿的方法示意图。

图中：

1-细磨机；2-压球机；3-干燥装置；4-转底炉；

401-转底炉入料口；402-转底炉出料口；403-烟气出口；404-挡墙；405-氧化焙烧区；406-还原焙烧区；407-还原剂入口；

5-烟气干燥催化系统；6-脱硫石膏制备装置。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

如图1所示，一方面，本发明实施例提供一种硫铁矿制备脱硫石膏的系统，包括细磨机1、压球机2、干燥装置3、转底炉4、和脱硫石膏制备装置6。

细磨机1包括入料口和出料口。细磨机1用于将硫铁矿细磨至后续处理所需的粒度。

压球机2包括入料口和出料口。压球机2用于将硫铁矿颗粒造球。球状的物料更利于在转底炉中均匀受热。合适的球团粒度使球团传热良好，达到良好的还原效果。

干燥装置3包括入料口和出料口。干燥装置3用于球团的干燥，为后续焙烧做准备。

转底炉4用于干球团的氧化焙烧和还原焙烧，获得金属化球团。

烟气干燥催化系统5包括烟气入口和烟气出口。烟气干燥催化系统5用于转底炉氧化焙烧区产生的烟气的干燥和催化。

脱硫石膏制备装置6包括烟气入口和出料口。脱硫石膏制备装置6盛有电石渣浆，催化后的烟气与电石渣浆反应生成脱硫石膏。

如图1和图2所示，转底炉4包括入料口401、出料口402、烟气出口403、挡墙404和还原剂入口407。

挡墙404位于转底炉4的炉体内，将炉体内的环形空间分隔为氧化焙烧区405和还原焙烧区406，转底炉入料口401位于氧化焙烧区405，转底炉出料口402位于还原焙烧区406，烟气出口403位于氧化焙烧区405，还原剂入口407位于还原焙烧区406远离出料口端的炉顶。

干球团在氧化焙烧区405脱硫氧化产生的烟气由烟气出口403收集，可用于制造脱硫石膏。

图1和图2中的虚线箭头表示转底炉中物料的运动方向。转底炉4炉底的旋转带动物料运动。本发明实施例中，硫铁矿干球团(物料)由转底炉入料口401进入氧化焙烧区405，经氧化焙烧后进入还原焙烧区406，还原焙烧后的干球团经转底炉出料口402排出转底炉。

如图2所示，还原剂入口407位于炉顶，便于还原剂进入转底炉4。还原剂入口407设置在还原焙烧区406远离转底炉出料口端，与挡墙404有一定距离，使得干球团进入还原被烧区406时就可与还原剂接触。

细磨机1出料口连接压球机2入料口，压球机2出料口连接干燥装置3入料口，干燥装置3出料口连接转底炉4入料口，转底炉4烟气出口连接烟气干燥催化系统5烟气入口，烟气干燥催化系统5烟气出口连接脱硫石膏制备装置6烟气入口。

具体的，所述氧化焙烧区环形空间的弧度为150°～180°，所述转底炉入料口与转底炉出料口之间的扇形区域弧度为10°～15°。其中，一个挡墙设置在转底炉入料口401与转底炉出料口402之间的扇形区域中。

作为本发明实施例优选的方案，挡墙404底部与转底炉的炉底上表面的距离为10～20cm。挡墙404底部到转底炉的炉底上表面的距离既要保证物料的顺利通过，又要保证氧化焙烧区气氛和还原焙烧区气氛不互相干扰。

另一方面，如图3所示，本发明实施例提供一种利用上述系统制备脱硫石膏的方法，包括如下步骤：

1、将硫铁矿细磨至粒度≤200目的颗粒质量百分比在80％以上，压球，干燥后获得干球团，干球团粒径为10～20mm；

2、将干球团送入转底炉，先进行氧化焙烧脱硫，后进行还原焙烧，获得金属化球团，氧化焙烧区温度为800～1000℃，并鼓入燃料体积10～15％的氧气，还原焙烧区温度为1200～1300℃，转底炉的炉底旋转一周时间为2～4h，还原剂由还原剂入口进入转底炉，在干球团进入还原焙烧区时将干球团均匀覆盖一层还原剂，收集氧化焙烧区生产的烟气；

3、脱硫石膏制备装置盛有电石渣浆，将烟气干燥、催化后通入电石渣浆中，获得脱硫石膏。

作为优选的实施方案，所述还原剂中碳的质量成分不低于80％，所述还原剂粒度为2～5mm。

本发明实施例提供的系统和方法，将硫铁矿制备球团后，在转底炉内完成氧化焙烧与还原焙烧；还原焙烧区充分利用氧化焙烧区干球团显热，降低了能耗；硫铁矿经转底炉焙烧后，金属化率高；同时利用硫铁矿和电石渣，将转底炉产生的烟气用于制备脱硫石膏，全程无二次固体废弃物。

实施例1

将某硫铁矿磨至粒度≤200目的颗粒质量占比83.78％，压球(球团粒径15mm)，干燥后从转底炉入料口进入，转底炉氧化焙烧区弧度为170°，温度控制800℃，鼓入燃料体积的12％氧气，还原焙烧区温度控制1200℃，炉底旋转一周时间为3h，氧化焙烧后的干球团进入还原焙烧区时，还原煤(C的质量成分：81.35％，粒度3mm)从还原剂入口铺满干球团，铺满还原煤的干球团在还原焙烧区被还原成金属化球团从转底炉出料口排出。抽取氧化焙烧区烟气经干燥、催化后通入电石渣浆制备脱硫石膏。

实施例2

将某硫铁矿磨至粒度≤200目的颗粒质量占比81.21％，压球(球团粒径10mm)，干燥后从转底炉入料口进入，转底炉氧化焙烧区弧度为150°，温度控制900℃，鼓入燃料体积的10％氧气，还原焙烧区温度控制1300℃，炉底旋转一周时间为4h，氧化焙烧后的干球团进入还原焙烧区时，还原煤(C的质量成分：82.03％，粒度2mm)从还原剂入口铺满干球团，铺满还原煤的干球团在还原焙烧区被还原成金属化球团从转底炉出料口排出。抽取氧化焙烧区烟气经干燥、催化后通入电石渣浆制备脱硫石膏。

实施例3

将某硫铁矿磨至粒度≤200目的颗粒质量占比81.55％，压球(球团粒径20mm)，干燥后从转底炉入料口进入，转底炉氧化焙烧区弧度为170°，温度控制1000℃，鼓入燃料体积的15％氧气，还原焙烧区温度控制1300℃，炉底旋转一周时间为2h，氧化焙烧后的干球团进入还原焙烧区时，兰炭(C的质量成分：83.26％，粒度3mm)从还原剂入口铺满干球团，铺满兰炭的干球团在还原焙烧区被还原成金属化球团从转底炉出料口排出。抽取氧化焙烧区烟气经干燥、催化后通入电石渣浆制备脱硫石膏。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。