专利名称：二次风在沸腾炉还原软锰矿联产硫酸的使用的制作方法
技术领域：
本发明涉及二次风在沸腾炉还原软锰矿联产硫酸的使用方法，大大地提高硫磺的利用效率，以提高硫酸和硫酸锰产量，属于矿产品深加工领域。
背景技术：
硫酸锰是一种重要的基础化工原料，广泛用于医药、造纸、催化剂、饲料添加剂等化工领域和生产电解锰等冶金领域以及生产其他锰盐等。随着锰系产品在国际国内的用途越来越广，其生产能力迅速扩大，就我国而言，电解锰的发展非常迅速，生产能力已经达到 230万吨/年以上。许多锰产品如硫酸锰、电解锰要使用二价锰的物质为原料，如碳酸锰或一氧化锰；由于自然界中一氧化锰数量很少，碳酸锰矿石的用量大幅度增加，导致矿石资源不断贫乏，价格逐年上涨。上世纪80年代生产电解锰用碳酸锰矿石的锰含量要求以上，90年代的含量要求在20%以上，2000 2006年要求含量在18%以上，目前含量大部分在16%以下，生产原料与生产需求矛盾日益严重。矿石消耗量大，相应的辅助材料和电耗也随着增加，从而导致成本直线上升，给生产企业带来重大的生存危机。因此要找新的资源替代碳酸锰矿迫在眉睫，也是维持电解锰企业生产生存的一种有效途径。自然界中四价锰的软锰矿(主要是二氧化锰)矿量较多，锰含量高，价格低。但软锰矿中的二氧化锰不溶于硫酸，必须通过还原反应把它还原成一氧化锰(MnO)才能和硫酸反应生成硫酸锰，硫酸锰溶液是制备工业硫酸锰及电解锰等锰产品的主要原料。现有的软锰矿还原制备硫酸锰的方法主要有两种1.煤还原焙烧-硫酸浸出法此方法是传统的生产工艺，已有近半个世纪的历史， 技术较成熟，硫酸浸出、除杂后所得的硫酸锰溶液质量好。但它产生的SO2、粉尘严重污染环境，煤耗量大，劳动强度大，还原成本高。2.两矿焙烧法将软锰矿和硫铁矿分别粉碎，混合配料，在500°C 800°C温度下焙烧0.5 1小时，然后用清水浸取，分离、除杂后获得硫酸锰溶液。该方法同样也会产生 SO2和粉尘，污染环境，劳动强度大。上述软锰矿焙烧还原工艺需消粉煤作为还原剂，生产过程能耗高、流程长，并产生大量CO2、CO和SA废气及粉尘，操作条件差，环境污染较严重。另外公开号为CN101837959A的中国专利介绍了一种在沸腾炉中利用硫磺还原软锰矿联产硫酸的新方法，燃烧硫磺作为热源和还原剂，提供二氧化锰还原需要的温度，大大节省了燃料，不会排出CO2和CO废气，但还原后的炉气中含有较多的升华硫，很容易引起净化设备及管道堵塞，影响正常生产，造成设备维护费用很高；另外，尾气还是含有少量的 SO2，对环境容易造成污染。虽沸腾炉上部设置了补充空气装置，因在还原二氧化锰生产过程中，沸腾炉作为还原反应的主体，是在弱氧的还原性气氛中进行反应，而且温度较高，细矿粒被带到炉上部时太多，主要是硫与二氧化锰进行氧化还原反应，在弱氧的还原性气氛中不能将硫脱除干净(硫与氧反应)，而在沸腾炉上部它与气流的相对运动减少，反应(脱硫)推动力下降，脱硫效率大大减小，因此必然产生升华硫。而在制酸生产过程中不允许升华硫带入净化工段， 净化工段温度低，升华硫凝固引起净化设备及管道堵塞等问题。
发明内容
本发明的目的是在利用硫磺还原软锰矿加工过程中，为了保证净化设备及管道长期保持畅通，以提高生产设备利用效率，并且将矿加工对当地环境污染程度降低最低，提供了一种在沸腾炉扩大段上部接入风管并补充二次风的方法。在沸腾炉扩大段接入风管补充二次风，彻底燃烧这些升华硫和SA转化，以充分脱除细尘中的硫分和充分转化。此外，二次风量的调节对入炉风量有一定影响，过大会造成入炉风量减少，会影响炉内沸腾；过小会造成细尘中的硫分脱除不干净和sa转化不充分，因此一定要注意调节二次风的风量。本发明的技术方案是(1)将硫磺与软锰矿按比例掺混送入沸腾炉内；(2)在沸腾炉下段鼓入空气，使物料在炉底气流和炉顶负压的气力作用下，在沸腾炉内沸腾、燃烧，控制沸腾层温度在500 1000°C左右，控制沸腾炉下段氧气含量在10%左右；(3)从沸腾炉出料口排出的一氧化锰落入水中隔绝空气冷却防止一氧化锰氧化成二氧化锰，亦可将一氧化锰直接排入硫酸溶液(或电解锰阳极液)中浆化、浸出硫酸锰；(4)在沸腾炉扩大段鼓入二次风，补充氧气，充分燃烧升华硫，反应生成二氧化硫， 沸腾炉出口温度600 900°C，此时沸腾炉出口二氧化硫的浓度为12 15% ；(5)其炉气经除尘后送净化工序，二氧化硫经催化剂催化形成三氧化硫，与水反应生产硫酸。因此在一个实施方案中，其中步骤中沸腾炉扩大段鼓入二次风的方式是采用从沸腾炉前的风机①出口管另外连接一根二次风管②，风管大小为Φ 219 X 4. 5，并在二次风管②上添加一个DN200的调节阀和一个空气流量计，起到控制风量的作用。二次风管② 另一端连接到沸腾炉扩大段⑥中二次风管道(11)见图2，二次风管道从6个不同方向均勻设置6个支管Φ89Χ4，支管口与沸腾炉内部相通见图3。风管②中风量大小通过空气流量计显示，其风量大小通过调节阀进行调节，一般控制在20-2 !3/分钟左右。添加硫磺过量，则硫磺直接与二氧化锰反应，生成硫化锰较多，对生产不利，因此需控制硫磺与软锰矿的掺混比例。因此在一个实施方案中，其中步骤(1)中硫磺与软锰矿的掺混比例范围为 1 0. 5 20。如果炉气中的氧太多，则还原形成的一氧化锰高温下易被过量的氧气氧化为二氧化锰，对还原不利。因此在一个实施方案中，其中步骤(2)控制沸腾炉下段炉气中的氧气含量为10%
左右ο在另一个实施方案中，其中步骤O)中沸腾炉的操作控制条件为沸腾层温度 500 1000°C，沸腾炉出口温度600 900°C，沸腾炉出口二氧化硫的浓度8 14% ；在另一个实施方案中，其中步骤(2)中沸腾炉出料口排出的一氧化锰落入水中隔绝空气冷却防止一氧化锰氧化成二氧化锰，亦可将一氧化锰直接排入硫酸溶液(或电解锰阳极液)中浆化、浸出硫酸锰。
本发明将以下列图示进一步说明，其中图1为本发明所述沸腾炉示意图，④沸腾炉上段，⑥沸腾炉扩大段，⑦沸腾炉中段，⑧沸腾炉下段。图2为本发明所述沸腾炉扩大段的二次风管连接示意图，①为炉前风机，②二次风管，③风管，④沸腾炉上段，⑤沸腾炉炉气出口。图3为本发明所述沸腾炉扩大段的二次风管接法俯视示意图，⑨为耐火层，⑩为保温层，(11)为二次风管道。技术效果1、本发明的生产工艺充分利用升华硫和二氧化硫生产硫酸，大大地提高了硫酸产量，降低成本。2、本发明彻底防止了硫磺因升华硫引起净化设备及管道堵塞，提高了生产设备的利用效率，降低生产成本。3、与原有生产工艺比较，彻底解决了二氧化硫废气排出，操作条件好，不会造成当地环境污染。
具体实施例方式以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容，所属技术领域还可以采取其他的具体方式进行实施。因此，实施例不能理解为本发明仅有的实施方式。实施例1将500kg硫磺与250kg软锰矿(按比例1:0. 掺混送入沸腾炉内，在沸腾炉下段鼓入空气，使物料在炉底气流和炉顶负压的气力作用下，在沸腾炉内沸腾、燃烧，控制沸腾层温度在850 950°C左右，控制沸腾炉下段氧气含量在10%左右，掺混在软锰矿中的硫磺燃烧生成二氧化硫，产生大量热量，将软锰矿中的二氧化锰还原为一氧化锰。从沸腾炉出料口排出的一氧化锰落入水中隔绝空气冷却防止一氧化锰氧化成二氧化锰，亦可将一氧化锰直接排入硫酸溶液(或电解锰阳极液)中浆化、浸出硫酸锰。下段炉气中缺氧，含有升华硫，在沸腾炉上段鼓入空气，补充氧，充分燃烧升华硫，反应生成二氧化硫；沸腾炉出口温度 850 900°C，此时沸腾炉出口二氧化硫的浓度为10 13%。从炉前风机出口连接风管，另一端连接在沸腾炉扩大段进风口处，从6个方向分6个支管Φ 89 X 4均勻分布接入炉中，其接入风量控制在20m7min，使绝大部分升华硫彻底转化为二氧化硫，其炉气经除尘后送净化工序，二氧化硫经催化剂催化形成三氧化硫，与水反应生产硫酸。其产硫酸量为1400kg， 硫磺利用率达到91%以上，一氧化锰产量为143kg，二氧化锰转化率达到98%以上，结果见表1。对照实施例将500kg硫磺与250kg软锰矿(按比例1 0.幻掺混送入沸腾炉内，在沸腾炉下段鼓入空气，使物料在炉底气流和炉顶负压的气力作用下，在沸腾炉内沸腾、燃烧，控制沸腾层温度在850 950°C左右，控制沸腾炉下段氧气含量在10%左右，掺混在软锰矿中的硫磺燃烧生成二氧化硫，产生大量热量，将软锰矿中的二氧化锰还原为一氧化锰。从沸腾炉出料口排出的一氧化锰落入水中隔绝空气冷却防止一氧化锰氧化成二氧化锰，亦可将一氧化锰直接排入硫酸溶液(或电解锰阳极液)中浆化、浸出硫酸锰。下段炉气中缺氧，含有升华硫，在沸腾炉上段鼓入空气，补充氧，充分燃烧升华硫，反应生成二氧化硫；沸腾炉出口温度 850 900°C，沸腾炉出口二氧化硫的浓度为8 13%。含二氧化硫的炉气经除尘后送净化工序，然后按硫酸生产工艺生产硫酸，产硫酸量为1150kg，硫磺利用率达到75%左右，一氧化锰产量为lMkg，转化率达到93%。实施例2 同实施例1的相同之处不再叙述，不同之处在于将400kg硫磺与800kg软锰矿(按比例1 幻掺混送入沸腾炉内，控制沸腾层温度850 1000°C，沸腾炉出口温度600 800°C，在沸腾炉扩大段接入二次风管，从6个方向分6个支管Φ 89 X 4均勻分布接入炉中，二次风量控制在21m7min，使绝大部分升华硫彻底转化为二氧化硫，其炉气经除尘后送净化工序，二氧化硫经催化剂催化形成三氧化硫，与水反应生产硫酸。其产硫酸量为1180kg，硫磺利用率达到95%以上，一氧化锰产量为454kg， 结果见表1。实施例3 同实施例1的相同之处不再叙述，不同之处在于将400kg硫磺与1600kg软锰矿(按比例1 4)掺混送入沸腾炉内，控制沸腾层温度7500 1000°C，沸腾炉出口温度700 900°C，在沸腾炉扩大段接入二次风管，从6个方向分6个支管Φ89X4均勻分布接入炉中，二次风量控制在22m7min，使绝大部分升华硫彻底转化为二氧化硫，其炉气经除尘后送净化工序，二氧化硫经催化剂催化形成三氧化硫，与水反应生产硫酸。其产硫酸量为1140kg，硫磺利用率达到93%以上，一氧化锰产量为 9Mkg，结果见表1。表 权利要求
1.本发明提供一种二次风在沸腾炉还原软锰矿联产硫酸的使用方法，步骤包括(1)将硫磺与软锰矿按比例掺混送入沸腾炉内；(2)在沸腾炉下段鼓入空气，使物料在炉底气流和炉顶负压的气力作用下，在沸腾炉内沸腾、燃烧，控制沸腾层温度在500 1000°C左右，控制沸腾炉下段氧气含量在10%左右；(3)从沸腾炉出料口排出的一氧化锰落入水中隔绝空气冷却防止一氧化锰氧化成二氧化锰，亦可将一氧化锰直接排入硫酸溶液(或电解锰阳极液)中浆化、浸出硫酸锰；(4)在沸腾炉扩大段鼓入二次风，补充氧气，充分燃烧升华硫，反应生成二氧化硫，沸腾炉出口温度600 900°C，此时沸腾炉出口二氧化硫的浓度为12 15% ；(5)其炉气经除尘后送净化工序，二氧化硫经催化剂催化形成三氧化硫，与水反应生产硫酸。
2.根据权利要求1的方法，其中步骤1中硫磺与软锰矿的比例范围为1 0. 5 20。
3.根据权利要求1或2的方法，其中步骤4中接入风量控制在20-22m3/分钟左右。
全文摘要
本发明提供了二次风在沸腾炉还原软锰矿联产硫酸的使用，属于矿产品深加工领域。硫磺在沸腾炉温度很高时，会产生升华硫，而在制酸生产过程中升华硫带入净化工段，引起净化设备及管道堵塞，通过在沸腾炉扩大段补充二次风措施，控制二次风量的方法，充分燃烧这些升华硫，既能提高硫酸的产量，又能防止硫磺因升华硫引起净化设备及管道堵塞，减少因加工软锰矿石对环境的污染，该方法工艺简单，易于操作。
文档编号C01G45/10GK102320665SQ20111021098
公开日2012年1月18日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者姚茂君 申请人:姚茂君