专利名称：硫铁矿制酸新工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于硫铁矿焙烧制酸和烧渣选取铁矿技术领域，尤其涉及一种能提高烧渣中铁矿选取效率的制酸工艺。
背景技术：
硫铁矿生产硫酸法是一种传统的制酸方法，我国硫铁矿资源较丰富，因此我国目前仍以硫铁矿制酸为主。目前我国每年生产硫酸约700多万吨，其中采用硫铁矿生产硫酸约500多万吨，每年制酸后产生的烧渣高达500多万吨。虽然大部分烧渣中含铁品位高达35～50％，但因为一直沿用几十年前的硫铁矿制酸工艺，烧渣中的铁绝大部分以氧化铁Fe2O3、氧化亚铁FeO和硅酸铁的形式存在，只有极少部分以四氧化三铁Fe3O4的形式存在，烧渣中铁矿的磁性太弱，不适合磁选。重选和浮选工艺不但需要设备投资较大，而且工艺复杂，选矿成本较高，同时精选矿品位和回收率二者难以兼顾，选矿各项技术指标均不理想，所以目前硫铁矿制酸后的烧渣主要作为水泥厂的生产原料，使大量的宝贵资源白白浪费，另一方面我国的铁矿石资源严重不足，每年需要从国外进口大量铁矿石以满足我国钢铁企业的需求。
传统硫铁矿制酸工艺形成已达几十年之久，当时只考虑制酸的需求，没有考虑烧渣开发再利用的问题。其主要工序包括硫铁矿原料的粉碎预处理、高温焙烧、SO2气体净化转化和吸收等步骤，其中高温焙烧的温度为880～920℃，但当温度超过900℃时，二氧化硅和含铁化合物发生反应极易生成硅酸铁，同时过高的焙烧温度需要增加焙烧时间来保证，这又造成过氧化焙烧，烧渣中的四氧化三铁Fe3O4组分大部分被还原为氧化铁Fe2O3和氧化亚铁FeO，焙烧后的烧渣经炉底排出后，其中铁的主要表现形式为氧化亚铁、氧化铁和硅酸铁，这给烧渣选矿带来一定的难度。
国内目前对烧渣选矿的处理多采用再处理工艺，所需成本和我国目前利用该资源产生的效益不相符，明显不符合市场经济下的自由选择规则，因此得不到推广和应用，该技术需要从低成本消耗的前提出发得到硫铁矿制酸烧渣最大效益的利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种硫铁矿制酸新工艺，通过对现有硫铁矿制酸工艺的工艺改进能够实现制酸并得到可磁选的含高品位铁矿的烧渣。。
本发明采用的技术方案如下一种硫铁矿制酸新工艺，包括原料处理和焙烧工序，其特征在于焙烧工序中硫铁矿经焙烧炉在750～800℃氧化焙烧。
另一种硫铁矿制酸新工艺，包括原料处理和焙烧工序，其特征在于硫铁矿经脱硫焙烧后的烧渣在550～570℃下经还原剂还原。
再一种硫铁矿制酸新工艺，包括原料处理和焙烧工序，其特征在于，焙烧工序中硫铁矿经焙烧炉在750～800℃氧化焙烧，焙烧后的烧渣在550～570℃下经还原剂还原，然后进行铁矿磁选。
所述的还原剂为煤粉或焦粉固体还原剂。
所述的还原剂为水煤气、混合煤气或炼焦煤气。
所述的焙烧炉为立体焙烧炉。
原有硫铁矿焙烧脱硫制酸工艺中，焙烧温度为880～920℃，为了得到该焙烧温度，需要使矿粒充分燃烧，因此通入了大量气体，使焙烧炉内气氛为氧化气氛，大部分的铁以氧化亚铁和氧化铁存在，因此烧渣中的铁矿无法经过磁选选出。同时，由于矿粒燃烧充分，局部焙烧温度常常会高于920℃，而在此高温下铁的氧化物非常容易和二氧化硅反应生成硅酸铁，造成烧渣中可利用铁矿的减少。本发明提供的硫铁矿焙烧温度为750～800℃，因为硫的沸点为444.6℃，在750～800℃焙烧温度下能够保证硫、铁的分离氧化，满足制酸的要求，同时改变了烧渣中铁的存在形式，最大限度的避免硅酸铁的生成，同时过氧化焙烧现象减轻，四氧化三铁形式存在的铁增多，相应的氧化亚铁和氧化铁形式存在的铁减少，降低焙烧温度可采用多种技术措施来实现，首先，可在其他装置允许的范围内增加给料量、加速排渣等，此法还可增加硫酸的单位产量；当硫铁矿含硫品位低时，增加给料并加速排渣是非常适合的；其次，可将焙烧炉的耐火层加厚，减少炉体的容积，使排渣速度加快；最后可采取调节焙烧炉通风量降低焙烧炉内的氧化气氛来降低焙烧温度，减少四氧化三铁向氧化亚铁和氧化铁的转化，从而增加烧渣中铁矿的磁选率。
采用调减焙烧炉前风机的给风量和缩短硫铁矿焙烧时间是有效提高烧渣中四氧化三铁含量的操作方法。当硫铁矿含硫品位低时，也可以通过增加给料速度来降低焙烧温度。通过试验，采用上述方法并不会明显降低硫铁矿的脱硫率，因此从经济效益的角度考虑是非常可行的。
经焙烧后的烧渣中的铁矿大部分仍然以氧化亚铁和氧化铁的形式存在，从焙烧炉排出的烧渣温度依然很高，在高温下的烧渣中加入还原剂，还原剂可以是气体或固体型还原剂，如化肥厂常规使用的水煤气、混合煤气、炼焦煤气或固体碳粉末，其主要还原成分为一氧化碳、氢气或炭粉，也可以采用含碳颗粒的尾气或炭灰，550～670℃是最佳的还原温度，绝大部分的氧化铁和氧化亚铁被还原为能够被磁选工艺选出的四氧化三铁。为了简化操作工艺，可以在现有焙烧炉设备的下方增设还原室或还原床等还原装置，还原装置内设置还原剂进口，烧渣从焙烧炉底排出进入还原室，利用烧渣的余热不需要另外加热就可完成还原作业。
本发明的有益效果在于，通过简单的制酸工艺改进或/和烧渣的还原处理，能够将硫铁矿烧渣内的铁转化为可磁选的四氧化三铁，使用弱磁磁选机分选能够得到极高品位的铁矿粉，烧渣中铁矿的磁选率能够达到95～96％，不仅能够提高硫酸制酸企业烧渣处理的经济效益，还可以缓解我国钢铁企业的原料紧张的局面，提高我国资源的利用效率。本发明可适用各种品位硫铁矿制酸企业的制酸和选矿工艺。
具体实施例方式
下面结合发明人对本发明的技术方案所作的实验对本发明作进一步的阐述，但本发明并不限于下述实施例，下述的百分数除另有说明外均为质量百分数。
实施例1低温焙烧硫铁矿脱硫试验该硫铁矿制酸工艺选用小型焙烧炉作为实验装置，焙烧炉炉膛直径为0.36m，高0.8m，采用热电偶作为温度测量装置，给料量用电子称计量，采用鼓风机给风，风机转速可手动调节。在焙烧室的下方建有方形还原室，还原室规格为(长)30cm×(宽)30cm×(高)50cm。
选用辽宁省建昌硫铁矿作为制酸原料，块状硫铁矿经粉碎后和粉状硫铁矿等份混合过筛，筛分的最大粒径小于3mm，检测含硫品位为28％，水分6％。
采用本发明提供的焙烧工艺焙烧硫铁矿制酸，并检测硫的氧化烧出率和烧渣中铁的各种化合物的百分含量，该焙烧工艺的焙烧温度控制在750～800℃，给风量为每小时100立方米，采用如下两种控制方法1.焙烧的给料速度为每小时60-75Kg，得到烧渣样品1，经检测烧渣样品1中的铁品位为48％。
2.将上述焙烧炉的耐火层加厚，使炉体的容积变为原来的75％左右，给料速度为50Kg每小时，得到烧渣样品2，经检测烧渣样品2中的铁品位为48％。
对样品1和样品2的硫的氧化烧出率和烧渣中铁的各种存在形式占铁总含量的百分比进行检测得到下表1。
表1 对比例1采用传统硫铁矿制酸工艺焙烧制酸，焙烧装置和选用的原料同时实施例1，焙烧的给料速度为每小时50Kg，跟风量为每小时100立方米，焙烧温度控制在880～920℃，每隔48小时取一次烧渣样品，共取三次，分别得到样品3、样品4和样品5，经检测烧渣样品3、4和5中的铁品位均为48％。检测烧渣中硫的氧化烧出率和烧渣中铁的各种存在形式占铁总含量的百分比，分析结果见下表2。
表2 通过以上实施例和对比例的各项数据对比可以得到，在本发明提供的低温焙烧温度的条件下，硫铁矿中硫的烧出率并无明显变化，但烧渣中铁的各种化合物的含量发生了很大的变化，采用本发明提供的低温焙烧工艺后，容易磁选的四氧化三铁占铁化合物的百分含量有了明显的增加，烧渣中铁矿的可磁选率大大提高，可有效提高烧渣选矿的利用率。
实施例2烧渣还原试验采用的焙烧设备和硫铁矿原料同实施例1，通过焙烧室下方设置的还原室对实施例1的烧渣进行还原，还原温度控制在550～570℃范围内。并采用不同的还原剂进行还原实验1.采用水煤气做还原剂得到烧渣样品6，经检测烧渣样品6中的铁品位为48％，水煤气的有效还原组分含量为CO 37％，H250％。通入量为每小时8.67立方米。
2.采用高炉煤气作为还原剂得到烧渣样品7，经检测烧渣样品7中的铁品位为48％，高炉煤气的有效还原组分含量为CO 25.37％，H22.11％。通入量为每小时299.1立方米。
3.采用混合煤气作为还原剂得到烧渣样品8，经检测烧渣样品8中的铁品位为48％，混合煤气的有效还原组分含量为CO 22.3％，H214.3％。通入量为每小时50.25立方米。
4.采用炼焦煤气作为还原剂得到烧渣样品9，经检测烧渣样品9中的铁品位为48％，炼焦煤气的有效还原组分含量为CO 8.6％，H259％。通入量为每小时31.68立方米。
5.采用煤粉作为还原剂得到烧渣样品10，经检测烧渣样品10中的铁品位为48％，煤粉的有效还原组分含量为C 60％。通入量为每小时1.44Kg。
因为硫铁矿制酸工艺中给料、焙烧和排渣是连续操作，因此还原时间约等于焙烧时间。对还原后的烧渣进行各种铁化合物的含量检测得到下表3表3 由上表可以看出，利用焙烧后的余热，在一定温度下对烧渣进行还原，能够将烧渣中的铁化合物大部分转化为四氧化三铁的形式。
对实施例2得到的硫铁矿烧渣进行铁矿磁选，先将烧渣分级，然后球磨粉碎至颗粒细度小于80目，粉碎后的烧渣经磁力脱水槽脱水后进行三级磁力选矿机进行磁选。经检测，烧渣中的铁的预计选出率为91～95％，烧渣中铁矿的实际选出率高达85％以上，选出的铁矿中铁的含量高达66.18％。
权利要求
1.一种硫铁矿制酸新工艺，包括原料处理和焙烧工序，其特征在于焙烧工序中硫铁矿经焙烧炉在750～800℃氧化焙烧。
2.一种硫铁矿制酸新工艺，包括原料处理和焙烧工序，其特征在于硫铁矿经脱硫焙烧后的烧渣在550～570℃下经还原剂还原。
3.一种硫铁矿制酸新工艺，包括原料处理和焙烧工序，其特征在于，焙烧工序中硫铁矿经焙烧炉在750～800℃氧化焙烧，焙烧后的烧渣在550～570℃下经还原剂还原，然后进行铁矿磁选。
4.根据权利要求2和3所述的硫铁矿制酸新工艺，其特征在于所述的还原剂为煤粉或焦粉固体还原剂。
5.根据权利要求2和3所述的硫铁矿制酸新工艺，其特征在于所述的还原剂为水煤气、混合煤气或炼焦煤气。
6.根据权利要求1和3所述的硫铁矿制酸新工艺，其特征在于所述的焙烧炉为立体焙烧炉。
全文摘要
硫铁矿制酸新工艺，属于硫铁矿焙烧制酸和烧渣选取铁矿技术领域。包括原料处理和焙烧工序，焙烧工序中硫铁矿经焙烧炉在750～800℃氧化焙烧。另一种硫铁矿制酸新工艺还包括原料处理和焙烧工序，其特征在于硫铁矿经脱硫焙烧后的烧渣在550～570℃下经还原剂还原。本发明通过简单的制酸工艺改进或/和烧渣的还原处理，能够将硫铁矿烧渣内的铁转化为可磁选的四氧化三铁，使用弱磁磁选机分选能够得到极高品位的铁矿粉，烧渣中铁矿的磁选率能够达到95～96％，不仅能够提高硫酸制酸企业烧渣处理的经济效益，还可以缓解我国钢铁企业的原料紧张的局面，提高我国资源的利用效率。本发明可适用各种品位硫铁矿制酸企业的制酸和选矿工艺。
文档编号C01B17/69GK1772598SQ20051010578
公开日2006年5月17日 申请日期2005年9月29日 优先权日2005年9月29日
发明者赵恩举 申请人:赵恩举