德兴铜矿硫铁矿资源综合利用研究和应用

李青春,刘水发

(江西铜业集团公司徳兴铜矿,江西德兴 334202)

德兴铜矿硫铁矿资源综合利用研究和应用

李青春,刘水发

(江西铜业集团公司徳兴铜矿,江西德兴 334202)

介绍了“废水活化浮选、提高硫精矿品位,高品位硫精矿沸腾焙烧”工艺技术路线,工艺参数及影响其正常运行的各种因素。工艺的实施,较好地实现了硫酸渣综合利用之目标,投产以来,系统稳定运行,硫精矿品位为49.66%,选硫作业回收率为95.42%,硫酸烧渣铁品位为65.22%,吨酸矿耗0.678t,吨酸产渣0.45t。

废酸活化;硫精矿;沸腾焙烧;参数;运行

1 概述

为充分发挥德兴铜矿硫铁矿资源优势和选矿及硫酸工艺技术优势,提高企业资源综合利用水平和整体经济效益,发展公司循环经济,德兴铜矿积极组织和落实硫铁矿资源综合利用工业试验工作。完成了硫酸系统加料系统、沸腾炉及余热锅炉改造,并建成900t/d选硫试验生产线。并于2007年8月8日及2007年8月13日分别启动了选硫及高品位硫精矿沸腾焙烧试验工作。通过探索与研究,选硫中试生产线及高品位硫精矿沸腾焙烧试生产分别于2007年8月29日和2007年9月8日趋于稳定。通过1年多的运行,各项平均指标为:硫精矿品位为49.66%,选硫作业回收率为95.42%;硫酸烧渣铁品位为65.22%,烧渣残硫0.2%以下,Cu、P、Pb、Zn、As、S iO2、Al2O3等杂质元素含量均达到了国家铁精矿质量标准,制酸系统运行安全、环保和稳定,取得了较好的经济效益和环境效益。

2 工艺技术路线及流程

德兴铜矿硫铁矿资源综合利用工业试验主要技术路线为:建设选硫中试生产线,将德兴铜矿附产硫精矿硫品位从目前的30%左右(20%～38%)提升到48%以上,改造硫酸系统加料系统、沸腾炉及余热锅炉,在确保安全、环保、硫酸产品数质量前提下,使之能适应焙烧含硫48%以上的高品位硫精矿,并直接产出含铁品位高于62%、且符合钢铁厂烧结要求的铁精矿。

2.1 选硫中试生产线流程

选硫中试生产线工艺流程如图1所示,即利用泗洲选矿厂一期硫精矿系统Ø24m浓密机对其一、二期选矿厂产出的硫精矿进行浓缩,其底流扬送到中试场(即一期老压风机房)调浆,经过一次粗选、二次精选、一次扫选产出高品位硫精矿,高品位硫精矿经高效浓密机浓缩后,利用一期硫精矿过滤车间进行过滤,尾矿自流到Ø30m尾矿事故池,再扬送到一期尾矿加压泵站。选硫中试生产线流程见图1所示。

图1 选硫中试生产线流程图

2.2 高品位硫精矿沸腾焙烧流程

高品位硫精矿沸腾焙烧工艺流程如图2所示,即采用沸腾炉沸腾焙烧,中压废热锅炉回收高温炉气废热,配置3000kW凝汽式汽轮机发电机组发电,旋风除尘、电除尘、稀酸洗涤、两级电除雾净化,“3+1”两转两吸流程,设计生产能力为100kt/a,采用埋刮板机输送、冷却增湿滚筒降温干法回收高品位硫酸渣。净化系统废水循环使用,产出浓度为5%～10%废酸,送选硫中试厂使用。工艺流程图见图2。

图2 高品位硫精矿沸腾焙烧工艺流程图

2.3 硫精矿质量

试验采用的硫精矿为高品位硫精矿沸腾焙烧中试场提供的高品位硫精矿,其产品粒度分析和多元素分析结果如表1。

3 生产装置建设及改造主要内容

3.1 选硫中试生产线建设3.1.1 选矿工艺设备

新增Ø2.0×2.5m搅拌槽、SF-8m3改进型浮选机、Ø10m高效浓密机、给配药设备、储酸罐。

3.1.2 自动化仪表

(1)矿浆搅拌桶配置pH计,对矿浆的pH值进行自动检测,并根据pH值自动调节加酸量。

(2)配置程控加药机,根据工艺要求,实现定量给药,同时采用自动计量装置对矿浆流量进行计量。

(3)在给料矿浆管道上安装浓度计,对矿浆浓度进行自动监测。

(4)Ø24m浓密机和Ø10m高效浓密机底流砂泵均采用变频调速控制。

表1 高品位硫精矿粒度和多元素分析数据表

3.2 高品位硫精矿沸腾焙烧工艺技术改造方案及其内容3.2.1 沸腾炉改造

包括沸腾炉下料口改造(下料口抬高400mm)、沸腾炉加装三次风装置、沸腾炉蒸发管束改造、沸腾炉与余热锅炉连接烟道改造。

3.2.2 加料系统改造

根据沸腾炉下料口改造的高度,加料系统皮带输送机相应地抬高,进料料仓也相应地改造。

3.2.3 余热锅炉改造

包括锅炉炉顶改造、过热器蛇形管积水及对流管束防磨板更换、对流管振打连接和密封板更换、余热锅炉顶部防雨棚制安、第一烟道内保温层检查,更换部分保温层、外护4mm钢板更换、锅炉汽包、冷凝器、蒸汽管、阀门检查,更换高压热及部分高压阀门、排污管改造。

表3 高、低品位硫精矿制酸工艺技术条件

4 生产条件

4.1 选硫中试生产线工艺技术条件

选硫中试生产线工艺技术条件如表2所示:

表2 选硫工艺技术条件

4.2 沸腾焙烧工艺技术条件

高品位硫精矿沸腾焙烧工艺技术条件如表3所示。

5 主要工艺操作参数控制

为确保试验生产的安全环保,公司组织技术人员开展了详细的调查研究,并依据2006年焙烧其它高品位硫精矿试验结果,全面分析各种影响因素和可能出现的情况,主要操作参数如下。

5.1 产能控制

德兴铜矿900t/d选硫试验生产线可年生产12万t48%以上的硫精矿;硫精矿焙烧制酸装置,年设计生产工业硫酸(折合100%硫酸)10万t,结合1年来运行的实际情况,在确保安全、环保前提下,日产量应控制在310～330t。

5.2 原料水份控制

将高品位硫精矿沸腾焙烧试验中试场提供的高品位硫精矿水份控制12%以内。确保入炉矿的水份稳定,有利于控制沸腾层温度。

5.3 炉底压力控制

排渣口高度1200mm,在实际操作中,炉底压力应控制在18±1kPa,确保沸腾炉床层较厚,蓄热容量大,操作稳定。

5.4 焙烧温度控制

沸腾炉操作温度受入炉矿含硫、水分、冷却管束传热面积影响很大。同时,操作负荷、炉气含氧的波动对其也会有一定的影响。在正常情况下,只需控制好入炉矿的含硫和水分,控制沸腾层底部温度900±50℃,顶部温度不高于1000℃。

5.5 一、二次风量控制

一次风量控制在21500±300m3/h,二次风量约为总风量的13%～15%。负荷增加后,为保持底压稳定和保证升华硫能在沸腾炉顶部充分燃烧,需适当加大二、三次风所占比例。

5.6 氧浓控制

炉气中氧含量是十分重要的沸腾炉操作指标。沸腾炉的操作一般由氧表自动控制。根据氧表测定的炉气中氧含量,通过变频器自动控制给料皮带电机转速,调节投矿量。氧含量的变化对烧渣和炉气成分影响较大。一般情况下,控制炉气氧浓为2.0%～5.0%,抑制SO3和升华硫的产生。

6 硫酸渣的综合利用

“废水活化浮选、提高硫精矿品位,高品位硫精矿沸腾焙烧”工艺技术路线为硫铁矿铁资的综合利用开辟了新的途径,进而以利用高品位硫酸渣为原料开发铁系列产品创造了有利条件。通过对投产后各种工况下的烧渣成分全面分析,发现不同的操作条件仅对烧渣中亚铁含量有较大的影响,而其他指标主要取决于原料品质。典型的硫酸渣成分如表6-1,硫酸渣主要供给铁红厂作为生产原料,由于烧渣中有害杂质含量极低,采用了细磨、多级浮选的新型生产工艺,使铁红生产成本大幅降低。剩余烧渣直接销售给钢铁厂作炼铁原料,经试用,烧结效果良好,产品合格率高,目前供不应求。2008年全年硫酸烧渣月度大样平均数据见表4,炼钢要求的原料成分与烧渣的成分对比见表5。

表4 2008年全年月度大样平均数据

表5 炼钢原料与硫酸渣成分

7 技术经济分析

经过整改、工艺指标调优,该生产系统实现了长周期稳定运行,开工率达97.90%,主要工艺指标均达到或优于设计指标,硫精矿品位为49.66%,选硫作业回收率为95.42%,硫酸烧渣铁品位为65.22%,吨酸矿耗0.678t,吨酸产渣0.45t,余热发电量190kWh/t酸,取得了较好的经济效益。

8 结语

高品位硫精矿沸腾焙烧技术用于工业生产,实践证明技术上是可行的、经济上是合理的,回收的烧渣中杂质含量低,是炼钢的好原料,也是开发生产铁红等附加值高的深加工产品的优质原料,具有十分广阔的发展前景。同时,又免除了普通烧渣回收利用以及废水处理难的问题,彻底消除了环境污染,对于生产经营日益困难的以硫铁矿制酸为主业的生产企业来说,改造使用高品位硫精矿制酸以降低成本、开发深加工产品、提高经济效益不失为一条脱困发展的新路子。

REFERENCES

[1] 硫酸工业.2001,(2):46-50.

[2] 刘少武,等.硫酸生产技术.东南大学出版社,1993.

[3] 朱俊士.选矿试验研究与产业化.冶金工业出版社,2004.

[4] 虞鈺初,等.硫酸工艺设计手册.化工部硫酸工业信息站,1994.

Research and Application Practice of Comprehensive Utilization of Pyrite C inder of Dexing CopperM ine

L IQ ING-chun,L IU Shui-fa
(Jiangxi Copper Corporation Dexing CopperMine,Dexing 334202,Jiangxi,China)

This article introduces the process and technology,parameters of high-grade sulphur concentrate roasting technology and various factors influcing its normal operation.The target of comprehensive exploitation of the sulfuric acid residue is achieved by application of the technology.The system has been stably operated since the practical application,grade of the sulphur concentrate is increased to 49.66%,floating recovery of the sulphur reaches to 95.42%,iron grade in pyrite cinder is up to 65.22%,the consumption of sulfur concentrate is 0.678 t/t-acid,residue output is 0.45 t/t-acid.

waste acid activation;pyrite concentrate;fluidized bed roasting;technological parameter;flow sheet

TF521+.4

:A

:1009-3842(2010)01-0058-04

2010-01-04