专利名称:用热干燥气体直接接触干燥硫化物矿石的方法
本发明是关于用热干燥气体直接接触干燥硫化物矿石的方法，其中硫化物矿石得到加工处理，同时产生含SO2的气体。这含SO2的气体经接触法制酸装置制备硫酸，制酸过程中所得到的余热用来加热干燥气体。
硫化物矿石或者金属富集矿，如铜、镍、铅、锡、铁的矿石及其任意混合物，例如粗矿砂、石灰石以及从矿渣中回收的金属富矿，在冶炼之前往往需要经过干燥。冶炼过程或者是在焙烧之后进行，或者在冶炼的过程中同时进行焙烧。由此产生的含SO2气体可以经接触法在制酸设备中处理来制备硫酸。特别是在焙烧和冶炼同时进行的情况下，干燥后的矿物含水量必须达到很低，以保证矿石在一定的温度下起燃。另一方面，进行干燥的过程中也应该考虑到矿石的可燃性，因为必须避免矿石在干燥的过程中起燃。这可以通过合理选择干燥气的进口温度来实现。在选择该进口温度时，要考虑到气体中的氧含量以及气体、固体的流动形式。通常干燥使用固体燃料燃烧所产生的热烟道气。干燥过程中蒸发水份需要大量的热，用此需要耗费大量的一次能源。
从1983年4月出版的《冶金学》37卷第四册299页(“Metall”，Vol.37，No.4，April 1983，page 299)的文中可知利用接触法制酸过程产生的余热加热干燥空气。然后用该空气去干燥铜矿石。该方法节约了相应量的一次能源。但这样节约的一次能源必须用高温余热来代替，这部分高温余热可以在以高浓度SO2气体为原料的接触法制酸过程中获得，在其它情况下，该余热可用来产生高压蒸汽。
本发明的目的在于使干燥所用的高品位热量的用量最小。
根据本发明，实现这一目的的方法是，使用接触法制酸过程所产生的热干燥尾气作为干燥气体。
这里所说的“尾气”指的是接触法制酸装置中从SO2吸收塔最后一块接触板所排放的干燥废气。干燥废气中基本上不含SO2和SO3。该气体的温度通常在60～80℃，如果吸收在高温下进行，该出口尾气的温度可高达140℃以上。该尾气仅含有少量的残余氧气。使用制酸过程中所产生的余热对该尾气进行间接式加热。
依照优选的另一个特征，供入干燥器的尾气速率相当于该干燥装置的“单位气流额定值”(Specific gas flow rating)，用接触法产生的余热加热所用尾气到这样温度，使之有足够的热量供给干燥设备以蒸发矿石所含水份，并且湿的干燥用空气离开干燥器的温度高于其露点温度，以免在后继的过程中出现蒸汽冷凝。干燥设备的“单位气流额定值”是指所用的干燥器气流通道上单位截面积允许通过的最大体积流速，同时也兼顾随输送固体颗粒所带走气体的允许负荷以及用于气体输送的能量。干燥后的湿空气温度要求高于其露点温度，即使对于吸尘器之类的后续设备也应如此。而另一方面又要求离开干燥器的湿空气温度尽量可能地低，以使得随排放的气体和固体带来的热量损失最小。“接触法制酸装置所产生的余热”指的是在SO2反应过程中所不需要的那部分热。而且该部分热必须除去以使反应向生成的SO3方向进行。获取适用的该余热的速率依赖于原料气中SO2的浓度以及反应装置所处理的气体速率。如果矿石所含的硫量比较高，则接触法制酸过程中产生的余热足以在整套装置中完全干燥所处理的矿石，即使在SO2气浓度较低，例如SO2的体积百分数为8～10%的情况下也是如此。接触法制酸所用的原料气中SO2浓度越高，产生余热的速率也就越大。接触法制酸装置所生的余热其温度通常在150～700℃。其温度下限主要取决于含SO3气体的露点温度。由于提供给干燥流程的干燥气体其速率，温度较高，(干燥气温度仅稍低于矿石燃烧所允许的最高温度)，使得热的利用大大地改善了。
另一个优选的特征是，送到干燥设备的尾气用接触法制酸过程所产生的余热进行预热，随后将该气体经间接式换热方式加热至干燥器所要求的进口温度。这方案需要一个辅助的换热器，当接触法制酸系统所产生的余热不够时可采用该方案，使用间接式换热方式为的是尽可能的保留使用干燥尾气所具有的优点。
依照另一个特征，使用接触法制酸过程，产生的余热预热供给干燥器的尾气，随后将其与热烟道气直接混合，使尾气达到干燥器所要求的进口温度。混合气进入干燥器的体积速率相当于该装置的单位气流额定值。调节进口温度使之有足够的热量提供给干燥设备以蒸发矿石所含的水分，并且离开干燥器的湿的干燥用气体温度高于其露点温度。这样，前面所提到的其它要求也能适当满足。烟道气处于最高温度时与尾气进行直接混合，这样可使烟道气的混合速率最小，由此带入的水量也就最少。因为烟道气为燃烧矿物燃料所产生，因此不可避免会带有水份。提供给产生烟道气的燃烧室的气体是接触法制酸装置提供的干燥尾气，而不用未经干燥的二次空气。当接触法制酸过程所产生的余热不够干燥矿石的情况下采取此方案。该方案能基本保留使用干燥尾气干燥矿石所具有的优点。
依照另一个优选的特征，要求离开干燥设备的湿的干燥空气温度高出该气体露点温度30～70℃，在这种情况下，干燥气体的热利用率高，且可以避免后继设备中出现冷凝。
干燥过程以在干燥器中进行为好，所用的干燥器最好具有高的单位气流额定值，这样在操作的过程中，气体的进出口温差可以维持较低的水平，这样的装置通常由下列设备组成悬浮式干燥器，流化床干燥器或转鼓式干燥器。
本发明将参照附图和实施例来作更详细的说明。
图1为流程示意图，图示富铜矿石的冶炼与制备硫酸相结合的流程，在该流程中，干燥矿石使用的是转鼓式干燥器。
图2为流化床干燥器的流程示意图。
图3为转鼓式干燥器结合悬浮式干燥器的流程示意图。
富矿石以及添加物经供料器1进入干燥器2，2a，2b，2c。热尾气经管线3供入干燥器，载有水份的废气离开干燥器经管线3进入气体净化器5，随后经管线6去烟囱。干燥后的固体混合物经管线7排出，与气体净化器5收集的固体颗粒7a一起经管线8去铜矿冶炼炉9。冶炼是在悬浮式冶炼炉(suspension smelting furnace)中进行的，冶炼炉后接转化器，在冶炼过程中由吹风炉吹进工业用纯氧。冶炼过程中产生的高浓度SO2气体经管线10进入气体净化器11，为了调节O2浓度和SO2浓度到所需要的比值，还需在净化后的气体中掺入空气。随后该气体经管线12供给接触法制酸装置13制备硫酸。制酸装置13所产生的尾气经管线14输出，其中一部分尾气经管线15循环回到制酸装置13使之得到加热。加热后的尾气经管线3供给干燥器2。如果接触法制酸装置13产生不了足够的余热来加热该干燥尾气的支流，使其达到干燥器所要求的进口温度，这时燃料油和一次空气分别经管线16和管线17进入燃烧室18燃烧以产生烟道气。
图1表示了为转鼓式干燥器，上有固体出料孔7和气体出口管线4。
图2表示出为流化床干燥器2a，其中所有的固体颗粒以及气体经管线4a进入流化床床体5(bag house 5)。得到的固体颗粒经管线7a至管线8。
图3表示出是流化床干燥器和悬浮式干燥器联合使用的情况，固体颗粒经短式转鼓2预干燥，干燥后的粒子与气体进入笼式研磨机2b。在那里继续进行干燥，并且粗固体颗粒在其中得到研磨。随后气固混合物进入悬浮式干燥器2c作最后的干燥。干燥后的气固混合物经管道4a进入旋风分离器5a，大部份的固体颗粒经旋风分离器回收，并经管线7送至管线8，剩余的少量固体和气体经管线4b送至静电除尘器5除去灰尘。
实施例使用富铜矿，其组成以干矿计列出如下铜 25%铁 32%硫 34.5%其湿含量为8%。
所用的添加物为矿砂和由矿渣所得的精选矿渣，其水份含量分别为8%和12%每小时所投的混合料中，富铜矿石为51800公斤，矿砂为7900公斤，精选矿渣为2600公斤，以上原料均以干料计。进料温度为20℃。
得到的混合物含水份为8.1%，以每小时67800公斤的速率供给干燥器。
整套装置的接触法制酸能力为93800公斤/小时，以上以100%的硫酸浓度计。
例1至例3(图1)编号 能量决定参数 例1 例2 例3烟道气 尾气 尾气+烟道气8 固体颗粒速度吨/小时 62.5 62.5 62.5残余的水份 %水 0.3 0.3 0.3温度 ℃ 100 80 9018 气体速率(干气) (标准立方米)/(小时) 38，330 39，960 40，600水含量 克水/标准立方米 39 0 8干气气体温度 ℃ 450 408 4234 气体速率(干气) (标准立方米)/(小时) 47，260 46，860 47，430水含量 克水/标准立方米干气 179 134 140露点温度 ℃ 64 53 54气体温度 ℃ 120 100 11016 燃料油速率 公斤/小时 580 … 17017 空气燃烧速率 (标准立方米)/(小时) 38，330 … 5，230(以干空气计)水含量 克水/标准立方米干气 20 … 20空气温度 ℃ 20 … 203 尾气速率(为干气) (标准立方米)/(小时) … 39，961 40，603水含量 克水/标准立方米干气 … 0 0尾气温度 ℃ … 450 405
编号 能量决定参数 例1 例2 例3烟道气 尾气 尾气+烟道气12 SO2浓度体积%SO210.5 11.2 10.5气体速率 (标准立方米)/(小时) 84，120 79，000 84，120(以干气计)14 尾气速率 (标准立方米)/(小时) 75，540 61，830 75，540(以干气计)尾气温度 ℃ 70 70 70例4至例6(图2)编号 能量决定参数 例4 例5 例6烟道气 尾气 尾气+烟道气8 固体颗粒速度 吨/小时 62.5 62.5 62.5残余的水份 %H2O 0.3 0.3 0.3温度 ℃ 100 95 9518 气体速率 (标准立方米)/(小时) 57，140 59，310 39，000(以干气计)含水量 克水/标准立方米干气 34 0 2气体温度 ℃ 320 314 3154 气体速率 (标准立方米)/(小时) 66，596 66，280 66，160(以干气计)含水量 克水/标准立方米干气 127 90 93
编号 能量决定参数 例4 例5 例6烟道气 尾气 尾气+烟道气露点温度 ℃ 52 46 47气体温度 ℃ 100 95 9516 燃料油速率 公斤/小时 610 … 5217 空气燃烧速率 (标准立方米)/(小时) 57，625 … 1，610(以干气计)含水量 克水/标准立方干气 20 20空气温度 ℃ 20 203 尾气速率 (标准立方米)/(小时) … 59，310 57，500(以干气计)含水量 克水/标准立方米干气 … 0 0尾气温度 ℃ … 320 28912 SO2浓度体积%SO210.5 11.8 10.5气体速率 (标准立方米)/(小时) 84，120 74，610 84，120(以干气计)14 尾气速率 (标准立方米)/(小时) 75，540 61，380 75，540(以干气计)尾气温度 ℃ 70 70 70
例7至例9(图3)编号 能量决定参数 例7 例8 例9烟道气 尾气 尾气、烟道气8 固体颗粒速率 吨/小时 62.5 62.5 62.5残余的水份 %水 0.3 0.3 0.3温度 ℃ 75 75 7518 气体速率 (标准立方米)/(小时) 55，100 59，100 57，600(以干气计)含水量 克水/标准立方米干气 33 0 5气体温度 ℃ 300 286 3004 气体速率 (标准立方米)/(小时) 64，300 66，000 65，000(以干气计)含水量 克水/标准立方米干气 130 91 98露点温度 ℃ 53 46 48气体温度 ℃ 80 80 8016 燃料油速率 公斤/小时 550 … 15717 空气燃烧速率 (标准立方米)/(小时) 55，550 … 4，740(以干气计)含水量 克水/标准立方米干气 20 … 20空气温度 ℃ 20 … 20
编号 能量决定参数 例7 例8 例9烟道气 尾气 尾气、烟道气3 尾气速率 (标准立方米)/(小时) … 59，123 53，000(以干气计)含水量 克水/标准立方米干气 … 0 0尾气温度 ℃ … 300 24712 SO2浓度体积%SO29.0 10.8 9.0气体速率 (标准立方米)/(小时) 97，552 81，926 97，552(以干气计)14 尾气速率 (标准立方米)/(小时) 84，315 68，670 84，315(以干气计)尾气温度 ℃ 70 70 70本发明的优点在于不用或少用昂贵的一次能源，由于利用了尾气的低品位热，使得制酸过程中得到的高品位余热的消耗大大地降低了。
权利要求
1.热干燥空气直接接触干燥硫化物矿石的方法，其中硫化物矿石随着含SO2气体的产生得到加工处理，该气体经接触法制备硫酸，在制酸过程中所产生的余热用于加热干燥气体，其特征在于，利用接触法制酸过程中所产生的热干燥尾气作为干燥用的气体。
2.按照权项1所述的方法，其特征在于，进入干燥器的尾气速率相当于该设备的单位气流额定值，用制酸过程中所产生的余热加热干燥尾气到这样使温度，使之有足够的热量提供给干燥器以蒸发矿石所含的水份，并且离开干燥器的湿的干燥用气体温度高于其露点温度，以免在后继的过程中出现冷凝。
3.按照权项2所述的方法，其特征在于，送至干燥设备的尾气用接触法制酸过程中所产生的余热进行预热，然后将其间接加热至干燥设备所要求的进口温度。
4.按照权项1所述的方法，其特征在于，送至干燥设备的尾气用接触法制酸过程中所产生的余热进行预热，然后与热烟道气直接混合将其加热到干燥器所要求的进口温度，进入干燥器的混合气其体积流速相当于该设备的单位气流额定值。干燥气的进口温度要适当调整以使提供给干燥设备的热量足以蒸发矿石所含水份，并且离开干燥器的湿的干燥用气体的出口温度要比其露点温度高得多。
5.按照权项2到4中任何一项所述的方法，其特征在于，离开干燥器的湿的干燥用气体的出口温度高出其露点温度30～70℃。
6.随硫酸的制备过程处理硫化物矿石的方法，其中，硫化物矿石与热干燥空气接接触得到干燥和加工处理产生含SO2的气体，该气体经接触法制备得到硫酸，制酸过程所产生的余热用来加热干燥用气体，其特征在于，用接触法制酸过程中所产生的热干燥尾气作为干燥用的气体。
专利摘要
用接触法制酸装置制备硫酸的过程中得到的热干燥尾气直接接触干燥硫化物矿石，将干燥后的矿石加热并进行冶炼，然后使从冶炼得到的含SO
文档编号C22B1/00GK85104183SQ85104183
公开日1986年11月26日 申请日期1985年6月1日
发明者卡尔·海因斯·多尔, 乌尔里克·桑德, 阿方斯·舒尔茨, 海因里希·特劳尔森 申请人:金属股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan