专利名称：一种利用循环流化床焙烧硫铁矿制备二氧化硫的方法
技术领域：
本发明涉及一种焙烧硫铁矿制备二氧化硫的工艺，属于化工原料制备技术领域。
背景技术：
传统的焙烧硫铁矿制备二氧化硫工艺采用鼓泡流化床。将一定细度的硫铁矿放入温度维持845℃～855℃左右的流化床内，通入空气，使床内物料成鼓泡流化状态，同时使硫铁矿氧化为三氧化二铁(含少量的四氧化三铁)和二氧化硫(含少量的三氧化硫)。为了保证产出气体中二氧化硫的浓度和产出固体物料中三氧化二铁的含量，对鼓泡流化床内温度均匀性及气固混合均匀性要求很高。但鼓泡流态化状态本身特点决定了床内物料的均匀性与气体的均匀性都很差，相应地床内温度均匀性及气固混合均匀性也都很差，因此为了得到符合后续的制备硫酸的工艺要求的产品，床内物料层厚度选得很薄，同时采用较低的流化速度。鼓泡流化床焙烧炉的单位面积产率很低，为了提高产量，需要较大的床截面积。然而床截面积的增加，会增加空气的不均匀性。所以传统的鼓泡流化床焙烧硫铁矿制备二氧化硫的工艺的单机产量是有限度的。
发明内容
针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种利用循环流化床焙烧硫铁矿制备二氧化硫的工艺，该方法可使床内物料的均匀性与气体的均匀性得到进一步的改善，相应地使床内温度均匀性及气固混合均匀性都得到提高，从而提高产出气体中二氧化硫浓度以及提高产出固体渣料中三氧化二铁含量，有效提高单机产量。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的一种利用循环流化床焙烧硫铁矿制备二氧化硫的方法，其特征在于该方法包括如下步骤1)首先将平均粒径为40～50微米的三氧化二铁放入循环流化床反应器中作为床料；2)调节流化风量保持床料为快速流化状态，并将床料加热到845℃～855℃；3)通过给料系统将硫铁矿持续输入到循环流化床反应器内进行连续反应，生成二氧化硫和三氧化二铁；4)在反应过程中，通过热平衡系统，控制床料的温度在845℃～855℃范围内，同时通过排渣系统控制排渣量，维持床层高度基本保持不变；5)在反应过程中，通过设置在循环流化床反应器外部的分离系统，将因扬析夹带和气流携带作用而飞离循环流化床反应器的床料中的细颗粒从产出气体中分离下来，并通过回料系统将分离下来的细颗粒送回循环流化床反应器中继续进行反应。
本发明所述的加热床料的方式采用油枪。所述的热平衡系统采用外置床换热器、内置悬吊屏换热器或膜式水冷壁换热器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本发明中由于含硫铁矿的床料处于快速流化状态，相对于处于沸腾流化状态的鼓泡流化床而言，床内物料的均匀性与气体的均匀性更好，相应地床内温度均匀性及气固混合均匀性也都很高，所以产出气体中二氧化硫浓度更大以及产出固体渣料中三氧化二铁含量更高，可有效提高单机产量。
图1为本发明提供的焙烧硫铁矿制备二氧化硫所用的循环流化床装置实施例的结构示意图。
图中1-分离系统；2-回料系统；3-给料系统；4-拨料风管道；5-风机；6-流化风管道；7-助燃风管道；8-排渣系统；9-布风系统；10-循环流化床反应器；11-内置悬吊屏式热平衡系统。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明所述的工艺方法作进一步的说明。
图1为本发明提供的焙烧硫铁矿制备二氧化硫所用的循环流化床装置实施例的结构示意图。该装置主要包括循环流化床反应器10，设置在循环流化床反应器外部的分离系统1、回料系统2、给料系统3、排渣系统8、风机5以及布风系统9。在循环流化床反应器内部设有内置悬吊屏式热平衡系统11，热平衡系统也可采用外置床换热器或膜式水冷壁换热器。分离系统一般采用旋风分离装置。
首先选取平均粒径为40～50微米的三氧化二铁通过给料系统3放入循环流化床反应器10中作为床料。启动风机5，通过流化风管道6调节流化风量使床料处于快速流化状态。利用油枪从床上或者床下将床料加热到845℃～855℃。然后通过给料系统3将硫铁矿持续输入到循环流化床反应器10内。拨料风管道4输送来的空气辅助硫铁矿进入流化床反应器，并使硫铁矿受热分解产生的硫蒸汽处于高氧浓度气氛中进行快速氧化反应，以防止硫蒸汽逸出流化床反应器。进入流化床反应器的硫铁矿迅速被加热并与空气进行氧化反应，主要反应产物为二氧化硫气体和三氧化二铁颗粒，也会有部分四氧化三铁颗粒生成。为了满足后续制备硫酸的工艺要求，产出气体中二氧化硫的浓度要高于13％，并要求有尽可能低的三氧化硫浓度。拨料风量与流化风量小于硫铁矿氧化所需的理论空气量，助燃风管道7输送助燃空气，使过量空气系数为1.01～1.03。为了保证产出固体物料的副产品价值，产出固体物料的含硫量要小于0.5％，并有尽可能低的四氧化三铁含量。在反应过程中，通过控制流经热平衡系统的冷却水的流量，严格控制床料的温度在845℃～855℃范围内。同时通过排渣系统8控制排渣量，来维持床层高度保持不变，保证物料在床内的平均停留时间在60～70秒，只要严格控制物料的反应温度和停留时间，就可以保证产出气体和产出物料满足工艺要求。
在快速流化状态下，床料中的细颗粒会由于扬析夹带和气流携带作用而大量飞离循环流化床反应器，分离系统的作用就是将这样的细颗粒从产出气体中分离下来，并由回料系统输入循环流化床反应器中继续进行反应。
应用本发明的设计理念，设计床高为2000mm、床截面为Φ200mm的石英玻璃的循环流化床反应器及其附属系统。
首先将平均粒径为47微米的三氧化二铁颗粒放入循环流化床反应器中，使床料高度为80mm，调节流化风量保持床料为快速流化状态。利用碳化硅电加热棒加热床料到850℃，再通过给料系统以每分钟24g的速率输送硫铁矿进入循环流化床反应器进行反应。启动热平衡系统，通过调节热平衡系统的冷却水流率，控制床料的温度为850℃。当床料高度接近85mm时，打开排渣系统8的排渣阀门，排放床料，维持床料高度在75mm～85mm范围内。
试验表明本循环流化床反应器的焙烧脱硫率＞99.0％、烧渣含硫＜0.4％、烟气SO2浓度＞13.5％，完全高于后续工艺所要求的焙烧脱硫率＞98.5％、烧渣含硫＜0.5％、烟气SO2浓度＞13％的要求；并且相对于处理同样质量流率的处于沸腾流化状态的鼓泡流化床反应器而言，占地面积很小。
权利要求
1.一种利用循环流化床焙烧硫铁矿制备二氧化硫的方法，其特征在于该方法包括如下步骤1)首先将平均粒径为40～50微米的三氧化二铁放入循环流化床反应器中作为床料；2)调节流化风量保持床料为快速流化状态，并将床料加热到845℃～855℃；3)通过给料系统将硫铁矿持续输入到循环流化床反应器内进行连续反应，生成二氧化硫和三氧化二铁；4)在反应过程中，通过热平衡系统，控制床料的温度在845℃～855℃范围内，同时通过排渣系统控制排渣量，维持床层高度基本保持不变；5)在反应过程中，通过设置在循环流化床反应器外部的分离系统，将因扬析夹带和气流携带作用而飞离循环流化床反应器的床料中的细颗粒从产出气体中分离下来，并通过回料系统将分离下来的细颗粒送回循环流化床反应器中继续进行反应。
2.按照权利要求1所述的利用循环流化床焙烧硫铁矿制备二氧化硫的方法，其特征在于加热床料的方式采用油枪加热。
3.按照权利要求1所述的利用循环流化床焙烧硫铁矿制备二氧化硫的方法，其特征在于步骤4)中所述的热平衡系统采用外置床换热器、内置悬吊屏换热器或膜式水冷壁换热器。
全文摘要
一种利用循环流化床焙烧硫铁矿制备二氧化硫的方法，属于化工原料制备技术领域。本发明以平均粒径为40～50微米的三氧化二铁作为床料，通过调节流化风量，使床内物料处于快速流化状态，并将床料加热到845℃～855℃。本发明相对于处于沸腾流化状态的鼓泡流化床而言，床内物料的均匀性与气体的均匀性更好，相应地床内温度均匀性及气固混合均匀性也都很高，产出气体中二氧化硫浓度更大以及产出固体渣料中三氧化二铁含量更高，可有效提高单机产量。同时为保证由于扬析夹带和携带而离开循环流化床反应器的细颗粒有足够的反应时间，配备分离系统和回料系统，将产出气体携带的细颗粒分离下来，并回送循环流化床反应器中继续进行反应。
文档编号C01B17/00GK1884049SQ200610089629
公开日2006年12月27日 申请日期2006年7月7日 优先权日2006年7月7日
发明者徐五七, 左永伟, 徐光泽, 姚月亭 申请人:铜陵有色金属(集团)公司铜冠冶化分公司