專利名稱：硫酸生產中的焙燒硫鐵礦方法
技術領域：
本發明涉及硫酸的生產方法，更具體地涉及在硫酸生產中焙燒 硫鐵礦的方法。
背景技術：
石克4失礦是碌"匕4失石戶物的總稱，它包4舌普通》充4失礦、f茲辟^失礦、 含煤碌u鐵礦、高砷高氟石克鐵礦、高鉛鋅石克《失礦和高-灰酸巖石危4失礦等。 普通硫鐵礦主要成分為FeS2。在中國，生產硫酸的主要原料是硫鐵礦。
如圖1所示，在硫酸生產的硫鐵礦焙燒階段的一種常用實施方 式中，硫鐵礦從貯礦斗l給出，經過皮帶秤計量輸送至星形給料器 3，進入到沸騰爐4中焙燒，并從沸騰爐底部排出第一部分礦渣， 其中對沸騰爐第一次供風(從沸騰爐底部)和第二次供風(從沸騰 爐頂部)。乂人沸騰爐4出來的高溫爐氣夾帶著大部分石廣渣進入廢熱 鍋爐5,在其中回收部分余熱，并排出第二部分礦渣，然后先后經 過旋風除塵器6和電除塵器除塵7以除去爐氣中的絕大多數礦渣， 其中，在各除塵器中均有礦渣(第三、第四礦渣等)排出。上述流 程中的各部分礦渣皆落入埋刮板輸送機10，被送往礦渣增濕器12 進行增濕降溫以便運輸。經除塵的主要由空氣成分(如氮氣)和二 氧化好u組成的爐氣再進入后面的凈化和制酸工序。在現有的制石危酸工藝中，石克4失礦焙燒的主要化學反應是二碌u化
4失的氧化，它分兩步進4于，即FeS2的熱分解和分解產物的氧化
2FeS2 -^ FeS + S2 ( 1 )
S2(g) + 202 - 2S02 (2)
FeS + 302 - 2FeO + 2S02 (3 )
2FeO + 0.5O2 -^ Fe203 (4)
實際上，在產出的礦渣中存在著不同價態的鐵。在焙燒爐中氧 氣不足的情況下，礦渣中的部分4失以FeO (II)形式存在，這時， 礦渣中會有至少部分的Fe304。在向沸騰爐足量供給空氣的情況下， 過程中生成的FeO或Fe304會被進一步氧化，得到Fe203 (III )。由 于Fe203是無萬茲性物質，在實際生產中無法通過》茲選從礦渣中分離 出來，只能作為礦渣而用作制造水泥的原沖+。而Fe304是一種兩種 價態共存的化合物(FeO Fe203 ),具有》茲性。在焙燒石危鐵礦時得 到盡可能多的Fe304是本領域所希望的，因為它可以通過》茲選法容 易地從礦渣中分離出來，作為生產含鐵材料的原料。
然而，為了得到Fe304,需要在氧氣量不足的情況下焙燒，這 會影響上述反應(2)的發生而在系統中產生大量的升華石克(S2)。 升華硫的出現是硫酸生產中應盡力避免的，因為其易導致下游管路 的堵塞，常常要求頻繁的4亭工維^修以疏通管^各。因此，在現有的制 石克酸工藝中，總是在氧氣大量過量的情況下焙燒石克4失礦，已避免在 焙燒段的下游出現升華硫的情況。為了這一目的，疏鐵礦中的鐵元 素因充分供氧的鄉彖故幾乎全部凈皮氧4b成Fe203。
為了從礦渣中回收鐵元素，人們必須對焙燒渣附加一個額外的 處理步驟，以得到具有磁性的Fe304。但是這一處理工藝的成本是
昂貴的。

發明內容
本發明的目的是提供一種新的用于生產石危酸的焙燒好u鐵礦的 方法，以便在礦渣中富含四氧化三鐵，提高礦渣的利用價值。
在本發明的用于石克酸生產中焙燒辟u鐵礦的方法，包括 -在沸騰爐中焙燒所述硫鐵礦，
-在廢熱鍋爐中回收部分礦渣余熱并實現礦渣降溫，
-在至少一個除塵器中進行除塵，以除去焙燒礦渣，其 特;f正在于通過對所述沸騰爐實施第一次供風和/或第二次供 風，以在850-950。C之間的第一溫度進行所述焙燒，在500-750 之間的第二溫度在所述沸騰爐的下游進行至少一次第三次供 風，以便氧化在沸騰爐中產生的升華硫。
在一種優選實施方式中，焙燒在900-950。C之間，優選在 900-93(TC之間進4亍。
在一種優選實施方式中，升華硫的氧化在550-700°C，優選在 570-600 。C之間進4亍。
在一種具體實施方式
中，用于第三次供風的裝置i殳在連接于沸 騰爐和廢熱鍋爐之間的第 一 煙道中，并且只進行一 次第三次供風。
在一種優選實施方式中，爐氣含氧量低于1.5%，優選低于1.0 % ，更優選低于0.8 % ，更優選低于0.6 % ，最優選在0.4-0.5 %之間。
在一種具體實施方式
中，爐氣含氧量是通過安裝在位于廢熱鍋 爐中的氧氣濃度表來監控。在一種優選實施方式中，通過在位于除塵i殳備下游的冷卻》荅出
口至洗滌塔進口氣體管線上加設視4竟和攝像裝置，來觀察在冷卻塔 的氣液界面處有無升華硫產生，通過視鏡和攝像裝置提供的反饋來 相應調節第三次供風的量。
在一種優選實施方式中，將系統中的二氧化石克含量控制在 13.5-13.8的范圍內，伊乙選在13.6-13.7%之間。
在一種優選實施方式中，用于焙燒碌^鐵礦的系統被全封閉。
在一種優選實施方式中，將作為原料的碌u4失礦的水份控制在6 %以下。
在一種優選實施方式中，石克4失礦原料的含石克率^皮控制在35 %以上。
通過在沸騰爐的下游進行至少 一次第三次供風，可以避免礦渣 中的Fe304的充分氧化，4吏礦渣保留i茲性，同時又避免沸騰爐下游 產生大量的單質碌u ，而消除了管道堵塞的不利情況。


圖1是現有技術中的制硫酸工藝中用于焙燒好i4失礦的流程簡圖。
具體實施例方式
在以下i兌明中，同樣可以借助附圖l來理解本發明的一般和優 選的實施方式。
7本發明的一個設計思想是，既要在硫鐵礦的焙燒階段得到盡可 能多的四氧化三《失，又要確l呆在該沸騰爐中產生的單質石克-故完全氧 化成二氧化碌u,以克力良現有4支術中長期渴望解決而又不能解決的4支 術問題。
為此，發明人采取的手段之一是， 一方面，控制沸騰爐的給氧 量，在一較高的第一溫度下在沸騰爐中焙燒硫鐵礦，以便在礦渣中
得到不完全氧化產物Fe304,另一方面，在沸騰爐之后的流路中增 加至少一個空氣補給環節，在一較低的第二溫度下對爐氣(含有二
氧化硫、升華硫、和含鐵粉塵)進行二次或多次氧化，以便將因硫 鐵礦缺氧焙燒產生的升華碌^ (單質石克)氧化成二氧化硫。
在本發明中，術語"第一溫度，，是指在850-950。C之間的溫度， "第二溫度，，是指通常在500-750之間的溫度。
通過控制第一次供風和/或第二次供風的速率，來調節對沸騰爐 的氧氣供給量，并且也影響第一溫度，以建立石克4失礦缺氧焙燒的條 件。在本發明中，第一溫度的數值取決于硫鐵礦的進料速率、硫鐵 礦的含硫率、冷卻塔和給風速率。在進料速率、原料含硫率給定的 情況下，通過變化給風速度來調節第一溫度是容易實現的。也可以 通過在原料含>5危率確定的情況下協同調節給料速度和第 一 次和/或 第二次纟會風速率來實施溫度控制。此控制可以〗昔助一個i殳在廢熱鍋 爐內的氧表來進行，通過氧表顯示出爐氣中的氧濃度。還可以根據 出自沸騰爐的礦渣顏色來判斷。在本發明中，第一溫度通常可以在 850-950。C的范圍變化，但是作為優選方案，第一溫度在900-950。C 之間，最優選在900-930。C之間。發明人經過多次試驗發現，在 900-930。C的溫度范圍內焙燒，既能以較高速度轉化石危鐵礦，釋放其 中的碌u，又不至于4吏系統內溫度失控而不利于在流路下游中的搮: 作。在本發明中，第一次供風和/或第二次供風的位置可以與現有技 術相同，可以通過調節第一次供風和/或第二次供風的速率，來控制
礦渣的渣色。礦渣顏色為紅色意p未著供風量過大，礦渣中的4失元素 被氧化為三價鐵(Fe203 )，這時，需要將風量調小，使礦渣顏色變 黑(Fe304的顏色)。
本發明的另一個要點是在沸騰爐的下游追加一次供風(第三次 供風)操作，以將來自沸騰爐的爐氣中所含的單質硫(升華硫)進 一步氧化成二氧化硫。這一氧化是在較低的第二溫度下進行。這一 點非常重要，因為在〗氐于前述第一溫度的第二溫度下，可以順利地 將升華石克氧化，而較難發生四氧化三鐵的進一步氧化。發明人發現， 第二溫度越偏離第一溫度，四氧化三鐵越難進一步氧化。但是在這 此第二溫度下，將未完全轉化的碌u鐵礦氧化成四氧化三鐵則可以實 現。在本發明中，第二溫度一4殳為500-750。C，優選為550-700。C， 最優選為570-600°C。發明人發現，在570-600。C下，石克4失礦可以更 安全而快速地轉化成四氧化三鐵，不會產生三價氧化鐵，另外在這 一溫度下，升華硫能夠以較快的速度燃燒。
在本發明的一個具體實施方式
中，第三次供風裝置是設在連接 于沸騰爐和廢熱鍋爐之間的第 一 煙道，其將第三次風送入廢熱鍋 爐，使得升華好u的氧化主要在廢熱鍋爐中進行。但是本發明并不受 此具體實施方式
的限制，就是i兌，在沸騰爐下游的其他〗立置也可以 進4亍上述補氧條件下的二次氧化步驟，而且該步驟可以不止一次進 行，直至將爐氣中的升華^克完全轉化為二氧化石克。
本發明的要點之一是將爐氣含氧量控制在低于現有技術的水 平。在現有的焙燒石危鐵礦工藝中，爐氣含氧量通常在2.0-3.6 %之間。 在本發明中，爐氣含氧量一般低于1.5%,優選不高于1.0%,更優 選不高于0.8%，更優選不高于0.6%，最優選在0.4-0.5 % 。在本發 明的含氧量水平， 一方面升華石克可以充分i也轉化為二氧化石克，另一方面，過量的氧氣不至于將礦渣中的四氧化三鐵進一步氧化。爐氣 含氧量可以用設置在廢熱鍋爐處的氧表來監測。也可以設置多個這 樣的氧表，例如，還可以將另一個氧表設在沸騰爐出口處，即位于 沸騰爐和廢熱^鍋爐之間。
為了更直觀J也監控工藝條件，可以在〗立于電除塵器下游的冷卻 塔出口至洗滌塔進口氣體管線上加設視鏡和l聶像裝置，以觀察在冷 卻塔的出口有無升華硫產生。如有深綠色升華疏產生，及時反饋到 焙燒環節進4亍調節。具體而言，如有深綠色升華石危產生，應相應加 大第三次供風量。但第三次供風量也不能過大，因為氧氣濃度過大 會導致鐵粉在一定程度上進一步氧化，達不到》茲性焙燒的目的。風 量以所形成的升華石克完全燃燒為宜。
隨著在沸騰爐出口處測得的爐氣中二氧化石危含量的增加，礦渣 顏色由紅變黑，礦渣中磁性鐵含量也逐漸增高。磁性鐵含量由總鐵
量與亞鐵量(總Fe/FeO)之比來衡量，該比值越大，意味著磁性鐵 含量越低。發明人發現，當二氧化硫含量小于13.5%時，礦渣中的 全鐵與亞鐵的比大于5，且變化急劇。當二氧化硫大于13.8%時， 礦渣中的全鐵與亞鐵的比值小于3,但變化緩慢。尤其是，當S02 濃度小于13.6%時，爐氣中的升華硫的含量增加緩慢，當SCb濃度 大于13.7%時，增加較快，因此13.6-13.7%是個優選范圍。因此控 制沸騰爐出口 S02含量在13.5-13.8范圍內，則多可以得到棕黑色磁 性礦渣，這與現有技術中S02含量通常在13.0-13.5 %范圍的情況不 同。
為了更有效地控制系統中的各項參數如含氧量、so2含量等， 優選將系統加以密封，為此，可以焊封鍋爐、旋風除塵器、電除塵 器的所有漏氣點。
10在本發明的一個具體實施方式
中，將作為原料的疏鐵礦的水份
控制在6%以下。對于含水量高于6%的原料礦，最好在其進入系 統之前增加一烘干步驟，這樣做的目的是控制爐溫和爐氣濃度。另 外，在本發明的一個具體實施方式
中，對高品位礦摻入4氐品位或礦 渣使礦含疏保持在35%以上，這樣更容易穩定系統的各參數，并防 止因含疏高、爐內溫度驟升造成高溫結疤。但是，本發明并不局限 于此，在其他含水量和含流量的條件下，按照本發明的思想，通過 調節工藝參凄t也可以實現本發明。
通過本發明的上述方法，可以實現硫鐵礦的非過氧焙燒，沸騰 爐燒出率可以達到98%或更高，礦渣含石克在0.7-1.0%,礦渣基本上 呈棕黑色，有利于》茲選。
通過本發明的方法，既實現硫鐵礦的不完全氧化，得到富含四 氧化三鐵的磁性礦渣，又避免在沸騰爐的下游存在升華硫而堵塞管 路的現象，使得工業化生產硫酸得以長期連續進行，克服了現有技 術的不足。
權利要求
1.一種硫酸生產中焙燒硫鐵礦的方法，包括-在沸騰爐中焙燒所述硫鐵礦，-在廢熱鍋爐中回收部分礦渣余熱并實現礦渣降溫，-在至少一個除塵器中進行除塵，以除去焙燒礦渣，其特征在于通過對所述沸騰爐實施第一次供風和/或第二次供風，以在850-950℃之間的第一溫度進行所述焙燒，在500-750之間的第二溫度在所述沸騰爐的下游進行至少一次第三次供風，以便氧化在沸騰爐中產生的升華硫。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述焙燒在900-950。C之 間進行。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述升華石克的氧化在 550-700。C之間進行。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，用于所述第三次供風的裝 置i殳在連4妻于所述沸騰爐和廢熱鍋爐之間的第一煙道中，并且 只進行一 次第三次供風。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述爐氣含氧量低于1.5%。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述爐氣含氧量是通過安 裝在廢熱鍋爐中的氧氣濃度表來監控。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中，通過在位于除塵設備下游 的冷卻塔出口至洗滌塔進口氣體管線上加設視鏡和才聶像裝置， 來觀察在冷卻塔的氣液界面處有無升華石克產生。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中，通過所述視鏡和攝像裝置 提供的反饋來相應調節所述第三次供風的量。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中，將系統中的二氧化硫含量 4空制在13.5-13.8的范圍內。
10. 根據權利要求1所述的方法，其中，用于焙燒硫鐵礦的系統被 全封閉。
全文摘要
本發明涉及在硫酸生產過程中焙燒硫鐵礦的方法，包括(1)在沸騰爐中焙燒所述硫鐵礦；(2)在廢熱鍋爐中回收部分礦渣余熱并實現礦渣降溫；(3)在至少一個除塵器中進行除塵，以除去焙燒礦渣，其特征在于通過對所述沸騰爐實施第一次供風和/或第二次供風，以在850-950℃之間的第一溫度進行所述焙燒，在500-750之間的第二溫度在所述沸騰爐的下游進行至少一次第三次供風，以便氧化在沸騰爐中產生的升華硫。
文檔編號C22B1/00GK101585513SQ200910147659
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月11日 優先權日2009年6月11日
發明者馮世凱, 超 周 申請人:周 超;馮世凱