專利名稱：強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝，特別是涉及一種強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝，本發(fā)明還涉及實現(xiàn)該強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝的裝置。
背景技術(shù)：
硫鐵精礦是重要的硫酸化工原料，主要產(chǎn)于硫鐵礦礦床，此外，有色金屬礦中也大量伴生硫鐵礦。通過選礦工藝富集生產(chǎn)高品位的硫精礦，用于焙燒制硫酸，硫酸渣鐵品位高、硫、銅等有害元素含量低時可通過燒結(jié)或球團(tuán)工藝，用于生產(chǎn)煉鐵原料燒礦或球團(tuán)礦。 2007年我國生產(chǎn)硫酸6800多萬噸，其中采用硫鐵礦制酸2500萬噸，排放硫酸渣2200萬噸。因此，硫鐵精礦資源的利用首道工序是焙燒脫硫，利用焙燒煙氣制取硫酸。焙燒工藝效果的好壞直接決定硫鐵礦中硫的利用率及硫酸渣的鐵品位和對后續(xù)煉鐵原料生產(chǎn)的影響。目前，常規(guī)焙燒工藝是沸騰爐焙燒脫硫。但是銅陵有色集團(tuán)冬瓜山硫鐵精礦是從選銅尾礦中浮選回收的副產(chǎn)物，其性質(zhì)很特殊，其中含有48%的磁黃鐵礦，具有粒度細(xì)、發(fā)熱量高的特點，常規(guī)的沸騰焙燒爐難以適應(yīng)這種硫鐵精礦的工業(yè)化生產(chǎn)，易帶來結(jié)爐和溫度不好控制及硫酸渣含硫高、鐵品位低等難題，嚴(yán)重影響硫和鐵的有效利用。可是大量的硫鐵精礦若作尾砂堆存處理，一則是占場地太大；二則在堆放過程中容易自燃有安全隱患并造成環(huán)境影響；三則堆放中遇到雨水將形成大量的酸性水，會對周圍的環(huán)境造成很大污染；四則造成硫鐵精礦中大量硫鐵資源的浪費。因此，依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，提出對冬瓜山銅礦副產(chǎn)的硫鐵精礦加以處理，提煉其中的硫、鐵資源，既處理了尾砂，又保護(hù)了環(huán)境，提高了資源利用率同時也促進(jìn)了企業(yè)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種焙燒脫硫率高，硫酸產(chǎn)量高，硫酸禮:的鐵品位聞和降低硫含量，為聞爐冶煉提供優(yōu)質(zhì)爐料的強(qiáng)化聞硫硫鐵精礦沸騰爐倍燒工藝。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種實現(xiàn)焙燒脫硫率高，硫酸產(chǎn)量高，硫酸禮的鐵品位聞和降低硫含量，為聞爐冶煉提供優(yōu)質(zhì)爐料的強(qiáng)化聞硫硫鐵精礦沸騰爐倍燒工藝的裝置。為了解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝，原料工序通過行車抓料合理配比的硫精砂，通過定量給料，由拋料機(jī)向沸騰爐設(shè)置的兩個加料口拋料，為防止出現(xiàn)沸騰爐內(nèi)布料不均、靠近進(jìn)料口處料多堆積的現(xiàn)象，沸騰爐風(fēng)室分為前后風(fēng)室，通過閥門分別控制兩個風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)量，使靠近進(jìn)料口的小風(fēng)室內(nèi)風(fēng)壓增加，這樣可以使硫精砂在流化床的分布更加均勻；在沸騰爐內(nèi)硫精砂與來自爐底空氣鼓風(fēng)機(jī)的空氣進(jìn)行混合沸騰焙燒，通過焙燒反應(yīng)生成含質(zhì)量SO2 12 13. 4%、溫度900 930°C，含礦塵300 365mg/Nm3的高溫?zé)煔夂蜏囟?00 850°C的爐渣，爐渣連續(xù)地從沸騰爐的溢流口溢流到排渣系統(tǒng)，使沸騰爐保持一定的流化床高度，沸騰層的溫度通過設(shè)置在沸騰爐流化床的冷卻管束進(jìn)行間接換熱來控制；爐氣經(jīng)強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐回收部分熱量溫度降至< 350°C，然后依次通過旋風(fēng)收塵器和電除塵器，使?fàn)t氣中含塵含量降至< 0. 20g/Nm3后進(jìn)入硫酸系統(tǒng)煙氣凈化工段；由焙燒爐排除的熱渣經(jīng)過冷卻滾筒降溫后與余熱鍋爐、旋風(fēng)除塵器排出的渣進(jìn)增濕滾筒，噴水降溫增濕后由皮帶輸送至球團(tuán)原料工序，電除塵器排出的渣由氣力輸送倉式泵送至球團(tuán)原料工序；沸騰焙燒爐設(shè)計參數(shù)如下焙燒溫度750 900°C，焙燒強(qiáng)度7. 9 10. 4t/d m2，沸騰床氣速0. 67 0. 81m/s,焙燒風(fēng)量70000 98000NM3/h, 二次風(fēng)量0 28000NM3/h，處理硫鐵精礦量1100 1140t/d，燒渣含硫低于0. 6%。為了解決上述第二個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的實現(xiàn)強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝的裝置，包括焙燒沸騰爐，所述的焙燒沸騰爐的爐膛上部設(shè)有擴(kuò)大段，所述的焙燒沸騰爐的風(fēng)室內(nèi)增設(shè)有氣體預(yù)分布板且氣體預(yù)分布板將所述的風(fēng)室分為前風(fēng)室和后風(fēng)室。
所述的焙燒沸騰爐采用拋料的進(jìn)料方式。所述的焙燒沸騰爐的風(fēng)帽采用等邊三角形排法；最外側(cè)2-3圈采用同心圓排列。所述的焙燒沸騰爐的過渡段添加有二次風(fēng)管。采用上述技術(shù)方案的強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝及其裝置，硫鐵精礦在沸騰爐內(nèi)進(jìn)行焙燒是一個自熱過程，通過硫化鐵與空氣中的氧反應(yīng)，生成二氧化硫和氧化鐵。二氧化硫進(jìn)入煙氣，用于制取硫酸，氧化鐵則用于生產(chǎn)煉鐵原料或其它產(chǎn)品。硫鐵礦氧化放出大量的熱量，維持脫硫反應(yīng)的需要。但是，若硫鐵精礦含硫高、粒度細(xì)，則氧化速度很快，爐內(nèi)溫度升高過快，易產(chǎn)生熔化，甚至結(jié)爐。硫鐵精礦含硫越高、粒度越細(xì)，反而導(dǎo)致硫酸渣含硫升高、鐵品位降低。降低硫資源的利用率，硫酸渣難以用做煉鐵原料。本發(fā)明通過設(shè)計新型沸騰焙燒爐，包括設(shè)計爐型、研制沸騰爐給料裝置、強(qiáng)化沸騰爐內(nèi)氣流分布技術(shù)、沸騰爐內(nèi)引入二次風(fēng)及選擇風(fēng)帽材質(zhì)，強(qiáng)化硫鐵礦充分氧化成二氧化硫及三氧化二鐵，降低硫酸渣含硫量，提高硫資源利用率，制取更多硫酸；提高硫酸渣鐵品位，提供優(yōu)質(zhì)煉鐵原料，從而為實現(xiàn)硫鐵礦中硫和鐵兩種有價元素提供良好條件。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果常規(guī)沸騰爐不能正常焙燒高硫細(xì)粒硫鐵精礦(粒度為95. 6%-74 U m，含量硫37-40%)。與常規(guī)焙燒硫鐵礦制酸相比，硫酸渣含硫量由0. 9%下降到0. 5%左右，鐵精礦品位由58%左右提高到62%左右，焙燒強(qiáng)度由5. 5t/d m2提高到8. 4t/d m2以上。杜絕了微細(xì)粉塵在后續(xù)工序的二次燃燒造成燒結(jié)而導(dǎo)致鍋爐燒損變形、煙道堵塞等危險。銅陵有色800kt/a制酸裝置自投料試運行平穩(wěn)，很快達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。燒渣是生產(chǎn)鐵礦球團(tuán)的優(yōu)質(zhì)原料，利用該渣為原料的球團(tuán)生產(chǎn)線已投入正常生產(chǎn)。


圖I是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的裝置的風(fēng)室內(nèi)的氣體預(yù)分布板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的裝置的風(fēng)帽分布的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
設(shè)計規(guī)模確定為兩套400kt/a硫酸裝置組成，焙燒工藝流程為原料工序通過行車抓料合理配比的硫精砂，通過定量給料，由拋料機(jī)向單臺138m2沸騰爐設(shè)置的兩個加料口拋料，為防止出現(xiàn)沸騰爐內(nèi)布料不均、靠近進(jìn)料口處料多堆積的現(xiàn)象，沸騰爐風(fēng)室分為前后風(fēng)室，通過閥門分別控制兩個風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)量，使靠近進(jìn)料口的小風(fēng)室內(nèi)風(fēng)壓增加，這樣可以使硫精砂在流化床的分布更加均勻。在沸騰爐內(nèi)硫精砂與來自爐底空氣鼓風(fēng)機(jī)的空氣進(jìn)行混合沸騰焙燒，通過焙燒反應(yīng)生成含質(zhì)量SO2 12 13. 4%、溫度900 930°C，含礦塵300 365mg/Nm3的高溫?zé)煔夂蜏囟?00 850°C的爐渣。爐渣連續(xù)地從沸騰爐的溢流口溢流到排渣系統(tǒng)，使沸騰爐保持一定的流化床高度。沸騰層的溫度通過設(shè)置在沸騰爐流化床的冷卻管束進(jìn)行間接換熱來控制。爐氣經(jīng)一臺強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐回收部分熱量溫度降至< 350°C，然后依次通過旋風(fēng)收塵器和電除塵器，使?fàn)t氣中含塵含量降至< 0. 20g/Nm3后進(jìn)入硫酸系統(tǒng)煙氣凈化工段。由焙燒爐排除的熱渣經(jīng)過冷卻滾筒降溫后與余熱鍋爐、旋風(fēng)除塵器排出的渣進(jìn)增 濕滾筒，噴水降溫增濕后由皮帶輸送至球團(tuán)原料工序，電除塵器排出的渣由氣力輸送倉式泵送至球團(tuán)原料工序。參見圖I和圖2，焙燒沸騰爐2的爐膛上部設(shè)有擴(kuò)大段1，焙燒沸騰爐的擴(kuò)大段I設(shè)有二次風(fēng)管15，焙燒沸騰爐2的風(fēng)室內(nèi)增設(shè)有氣體預(yù)分布板8且氣體預(yù)分布板8將風(fēng)室分為前風(fēng)室9和后風(fēng)室6，一次風(fēng)管10與前風(fēng)室9和后風(fēng)室6連通，一次風(fēng)管10和二次風(fēng)管15與風(fēng)機(jī)13的出口連接，風(fēng)機(jī)13的進(jìn)口連接有消音器12，焙燒沸騰爐2設(shè)有燒嘴4和油槍11，設(shè)有兩個加料口 16和兩臺拋料機(jī)14，一個排渣管5。焙燒沸騰爐2的風(fēng)帽采用等邊三角形排法，最外側(cè)2-3圈采用同心圓排列。爐型設(shè)計焙燒爐型式為一次擴(kuò)大型。爐膛上部設(shè)有擴(kuò)大段1，擴(kuò)大段I可以使氣相在焙燒爐中有充分的停留時間，以確保氣、固體之間能完全地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。同時，擴(kuò)大段亦提供了一個分離區(qū)，使氣泡在流化床表面爆裂時拋向分離段的粗粒固體能夠落回至流化床，不僅有助于提高脫硫率，還可減少爐氣含塵量及提高操作的適應(yīng)性。沸騰爐風(fēng)室內(nèi)增設(shè)了氣體預(yù)分布板使風(fēng)分布均勻，并將風(fēng)室分為前、后風(fēng)室?；谠系奈锘匦院捅簾隣t的床層面積，采用了拋料的進(jìn)料方式，以確保精砂能充分與沸騰床層進(jìn)行混合和反應(yīng)。參見圖3，風(fēng)帽設(shè)計風(fēng)帽17為焙燒爐的關(guān)鍵部件，因其涉及沸騰爐氣體的分布是否均勻，直接影響爐子的沸騰狀態(tài)。風(fēng)帽17設(shè)計最重要工藝參數(shù)就是小孔氣速能使床層內(nèi)的所有顆粒都能處于流化狀態(tài)，以保證充分燃燒。為此，風(fēng)帽17采用了等邊三角形排法；最外側(cè)2-3圈采用同心圓排列，以消除風(fēng)帽17距離爐壁不等的缺陷，兩種排法結(jié)合部如有間距過大則補加風(fēng)帽17。為保證風(fēng)帽17有較強(qiáng)的耐高溫抗氧化腐蝕的能力，材質(zhì)為低碳高鉻鑄鋼。風(fēng)帽17為5*03. 5mm，在不影響爐內(nèi)氣體流速的同時增加了小孔氣速，8900個風(fēng)帽均勻分布，也使得床層流態(tài)化效果更好。二次空氣的配置在沸騰爐過渡段添加二次風(fēng)管，有利于提高脫硫率和控制床層溫度，對焙燒粒度較細(xì)的硫精砂尤為重要。沸騰焙燒爐設(shè)計參數(shù)如下焙燒面積138m2，焙燒溫度750 900°C，焙燒強(qiáng)度7. 9 10. 4t/d .m2,沸騰床氣速0. 67 0. 81m/s，焙燒風(fēng)量70000 98000NM3/h, 二次風(fēng)量O 28000NM3/h，處理硫鐵精礦量1100 1140t/d，燒渣含硫低于0. 6%。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例I :常規(guī)沸騰焙燒爐焙燒，沸騰氣體0. 70-0. 90流速m/s，焙燒風(fēng)量2800-3700Nm3/h，焙燒溫度720 910°C，燒渣殘硫0. 8-0. 9%，燒渣鐵品位為57. 8-58. 4%，焙燒強(qiáng)度5. 5_t/d m2。實施例2
強(qiáng)化焙燒爐沸騰焙燒，沸騰氣體0. 67流速m/s，焙燒風(fēng)量2800Nm3/h，焙燒溫度702 851 °C，燒渣殘硫0. 505%，燒渣鐵品位為61. 35%，焙燒強(qiáng)度8. 45t/d m2。實施例3 強(qiáng)化焙燒爐沸騰焙燒，沸騰氣體流速0. 80m/s,焙燒風(fēng)量3050Nm3/h，焙燒溫度875 956°C，燒渣殘硫0. 455%，燒渣鐵品位為62. 41%，焙燒強(qiáng)度8. 61t/d m2。實施例4 強(qiáng)化焙燒爐沸騰焙燒，沸騰氣體流速0. 89m/s,焙燒風(fēng)量3450Nm3/h，焙燒溫度849 914°C，燒渣殘硫0. 392%，燒渣鐵品位為61. 82%，焙燒強(qiáng)度8. 80t/d m2。實施例5 強(qiáng)化焙燒爐沸騰焙燒，沸騰氣體流速0. 98m/s,焙燒風(fēng)量3750Nm3/h，焙燒溫度868 922°C，燒渣殘硫0. 496%，燒渣鐵品位為62. 09%，焙燒強(qiáng)度9. 17t/d m2。實施例6 強(qiáng)化焙燒爐沸騰焙燒，沸騰氣體流速0. 91m/s,焙燒風(fēng)量3450Nm3/h，焙燒溫度905 934°C，燒渣殘硫0. 438%，燒渣鐵品位為62. 67%，焙燒強(qiáng)度9. 20t/d m2。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝，其特征是原料工序通過行車抓料合理配比的硫精砂，通過定量給料，由拋料機(jī)向沸騰爐設(shè)置的兩個加料口拋料，沸騰爐風(fēng)室分為前后風(fēng)室，通過閥門分別控制兩個風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)量，使靠近進(jìn)料口的小風(fēng)室內(nèi)風(fēng)壓增加，使硫精砂在流化床的分布更加均勻；在沸騰爐內(nèi)硫精砂與來自爐底空氣鼓風(fēng)機(jī)的空氣進(jìn)行混合沸騰焙燒，通過焙燒反應(yīng)生成含SO2質(zhì)量為12 13. 4%、溫度900 930°C，含礦塵300 365mg/Nm3的高溫?zé)煔夂蜏囟?00 850°C的爐渣，爐渣連續(xù)地從沸騰爐的溢流口溢流到排渣系統(tǒng)，使沸騰爐保持一定的流化床高度，沸騰層的溫度通過設(shè)置在沸騰爐流化床的冷卻管束進(jìn)行間接換熱來控制；爐氣溫度降至< 350°C，然后依次通過除塵器除塵，使?fàn)t氣中含塵含量降至< 0. 20g/Nm3后進(jìn)入硫酸系統(tǒng)煙氣凈化工段；沸騰焙燒爐參數(shù)如下焙燒溫度750 9000C，焙燒強(qiáng)度7. 9 10. 4t/d *m2,沸騰床氣速0. 67 0. 81m/s，焙燒風(fēng)量70000 98000NM3/h, 二次風(fēng)量0 28000NM3/h，處理硫鐵精礦量1100 1140t/d，燒渣含硫低于0. 6%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝，其特征是由焙燒爐排除的熱渣經(jīng)過冷卻滾筒降溫后與余熱鍋爐、旋風(fēng)除塵器排出的渣進(jìn)增濕滾筒，噴水降溫增濕后由皮帶輸送至球團(tuán)原料工序，除塵器排出的渣由氣力輸送倉式泵送至球團(tuán)原料工序。
3.實現(xiàn)權(quán)利要求I所述的強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝的裝置，包括焙燒沸騰爐(2)，其特征是所述的焙燒沸騰爐(2)的爐膛上部設(shè)有擴(kuò)大段(I)，所述的焙燒沸騰爐(2)的風(fēng)室內(nèi)增設(shè)有氣體預(yù)分布板(8)且所述的氣體預(yù)分布板(8)將所述的風(fēng)室分為前風(fēng)室(9)和后風(fēng)室(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝的裝置，其特征是所述的焙燒沸騰爐的風(fēng)帽采用等邊三角形排法，最外側(cè)2-3圈采用同心圓排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的實現(xiàn)強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝的裝置，其特征是所述的焙燒沸騰爐的擴(kuò)大段(I)設(shè)有二次風(fēng)管(15)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種強(qiáng)化高硫硫鐵精礦沸騰爐焙燒工藝及其裝置，通過設(shè)計沸騰焙燒爐，包括爐型、沸騰爐給料裝置、強(qiáng)化沸騰爐內(nèi)氣流分布、沸騰爐內(nèi)引入二次風(fēng)及選擇風(fēng)帽材質(zhì)，強(qiáng)化硫鐵礦充分氧化成二氧化硫及三氧化二鐵，降低硫酸渣含硫量，提高硫資源利用率，制取更多硫酸；提高硫酸渣鐵品位，提供優(yōu)質(zhì)煉鐵原料，從而為實現(xiàn)硫鐵礦中硫和鐵兩種有價元素提供良好條件。
文檔編號C22B1/02GK102660673SQ20121016236
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者左永偉, 徐五七, 徐光澤, 徐潔書, 朱德慶, 李啟厚, 汪愛民, 沈濤, 潘建, 王國賢 申請人:中南大學(xué), 銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司銅冠冶化分公司