如何采用沸腾炉法提高硫铁矿的脱硫率

摘要：我国是世界上生产钢铁的大国,每年都在国际市场上订购大量的铁精矿,如果能将硫铁矿烧渣用于钢铁生产,这无疑对推动我国硫铁矿资源的综合利用有重要的作用, 对缓解铁矿市场的供求矛盾也有积极的意义。

关键词： 沸腾炉；硫铁矿；脱硫率

Abstract: China is a big country of the world's steel production, order a large number of iron ore concentrate each year on the international market, if the pyrite slag can be used in steel production, which will undoubtedly promote the comprehensive utilization of resources, also have a positive significance to alleviate the contradiction between supply and demand of the iron ore market.Key words: boiling furnace; pyrite; desulfurization rate

中图分类号：TQ054+.1文献标识码： A 文章编号：

前言：

长期以来,硫铁矿一直被视为非金属矿和硫资源,主要用于硫酸工业。按照传统的制酸工艺,通常要求硫铁矿中的硫含量为30% 左右即可用于硫酸生产。由于硫铁矿的品位低,使烧渣中的铁含量仅为30% ~ 50% ,不能直接作为钢铁生产的原料。通常大部分烧渣作为固体废弃物进行堆填处理。实际上,硫铁矿也是重要的铁资源。据我国近年来的硫酸产量估计,硫铁矿制酸每年平均排出的烧渣量不仅对环境造成污染,而且造成大量铁资源的浪费。前人对硫铁矿烧渣的综合利用研究已有较多的报道,如用作水泥添加剂、铁红、铁黄和铁黑等颜料的原料等，但其利用率不到烧渣量的10% 。目前我国是世界上生产钢铁的大国, 每年都在国际市场上订购大量的铁精矿, 如果能将硫铁矿烧渣用于钢铁生产, 这无疑对推动我国硫铁矿资源的综合利用有重要的作用, 对缓解铁矿市场的供求矛盾也有积极的意义。

一、研究方法

工业上,硫铁矿是在沸腾炉中处于流态化的状态下进行焙烧的,这种焙烧方式在实验室中很难实现。为了研究硫铁矿的脱硫特性,采用对比法,即以云浮硫精矿的脱硫特性为基准及脱硫率为主要评价指标,假定在各种焙烧条件下,某种硫铁矿脱硫率与云浮硫精矿脱硫率的相对大小是恒定的。在管式炉固定床中以相同的焙烧条件分别对云浮硫精矿和某种硫铁矿进行焙烧试验,测定脱硫率,然后与云浮硫精矿的脱硫率进行比较,参照云浮硫精矿在工业流态化焙烧时达到的脱硫率,用在管式炉中某种达到的脱硫率与云浮硫精矿脱硫率的相对大小来推断某种硫铁矿在沸腾炉中可能达到的脱硫率。

二、影响脱硫率的主要因素分析

1、通过实验证明，矿样的粒度是影响脱硫率的主要因素。参照云浮硫精矿在工业制酸中的焙烧条件,选取单因素试验的基准条件为矿样平均粒度69 m(E),焙烧温度1000℃,空气流量1200 mL/min,焙烧时间5min。

2、空气流量的影响

当空气流量小于1200 mL/min时,各种硫铁矿焙烧脱硫率随空气流量的提高而明显增加，当空气流量在1200 mL/min以上时,脱硫率基本稳定在一定的数值上。在实际生产中,空气流量过小会导致焙烧不充分,脱硫率下降,但空气流量过大会导致过度的氧化气氛使 Fe 氧化成Fe2O3 而不是Fe3O4,使烧渣中 Fe含量下降。所以把空气流量控制在1200 mL /min时比较合适。

3、粒度的影响

在空气流量1200mL/min,焙烧时间5min,焙烧温度1000℃ 的条件下,云浮硫精矿在平均粒度为69m时的脱硫效果最好,平均粒度在大于 65m或小于75m时,其脱硫率都会降低。新发矿在平均粒径为96m,锌源矿在平均粒径为169 m,泰安矿在平均粒径为83m,都川矿在平均粒径为169m时的脱硫率接近或高于云浮硫精矿在69 m时的脱硫率。为达到云浮硫精矿的脱硫效果，各种矿源的硫铁矿应选择在上述的粒度范围内才能单独或与云浮硫精矿配矿使用。

4、焙烧时间的影响

在空气流量1200mL/min,平均粒度69m,温度1000℃的焙烧条件下,时间的整个试验范围内,除锌源、硫铁矿脱硫率较低外,其余几种硫铁矿均接近或优于云浮硫精矿的脱硫率。同时也表明,锌源硫铁矿不宜单一使用,需进行配矿,以改善它的焙烧脱硫特性。

5、焙烧温度的影响

在上述正交试验的所得基准条件下,焙烧温度硫铁矿的脱硫率均随焙烧温度的升高而增加,云浮硫精矿的焙烧温度在高于1000℃后略有下降。泰安矿在高于800℃时、都川矿在 1000℃附近时的脱硫率高于或接近云浮硫精矿的脱硫率。在工业生产中,过低的焙烧温度会降低脱硫率,过高的温度对沸腾炉的材质有更高的要求,通常沸腾炉的焙烧温度为 900~ 1000℃。根据上述试验结果,泰安矿和都川矿均可以在900~ 1000℃的条件下单独使用或与云浮硫精矿配矿使用。

6、矿种的硫含量及配矿的脱硫特性根据以上分析,从满足与云浮硫精矿脱硫率相当的角度考虑,泰安矿在平均粒径为83m,都川矿在169 m,空气流量为1200 mL /min, 焙烧温度为00~ 1000℃,焙烧时间为5min时,可以达到云浮硫精矿的焙烧效果。但是,为了使烧渣能满足铁精矿的成分要求,各矿种在单独使用时,其硫含量必须达到云浮硫精矿的硫含量以上。为使硫含量提高,各矿样必须进行选矿处理。即使作配矿使用,硫含量越高,与云浮硫精矿搭配的份额就越大,才能更有利于本地资源的充分利用。

三、结论

1、用对比法在管式炉中对各种硫铁矿进行脱硫特性的研究是一种简单可行的方法。可以用云浮硫精矿在工业生产中的脱硫效果和各种硫铁矿与云浮硫精矿在管式炉中脱硫效果的相对值来估算某种。矿物在沸腾炉中可能达到的脱硫率。

2、在试验范围内,矿样的粒度是影响脱硫率的决定因素,实际生产中,可根据脱硫特性, 选择能达到云浮硫精矿脱硫效果的矿种和粒度范围。

3、各礦种单独使用时,需对矿样进行选矿,使硫含量达到云浮硫精矿的要求,其烧渣才能符合铁精矿的标准。

作者简介：

姓名：李满良出生年月：1982年9月性别：男籍贯：青海毕业院校：2005年7月毕业于青海大学化学工程与工艺专业职称：化学工程与工艺助理工程师