CN101054166B - 采用二段流化床从低品位硫铁矿中生产硫磺的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用二段流化床从低品位硫铁矿中生产硫磺的方法，步骤为：将硫铁矿破碎成矿粒；矿粒与适量空气共同进入一段流化床中焙烧制得一段气；炉渣进入洗选系统制得铁矿粉；一段气与含硫劣质煤及适量空气进入二段流化床还原反应，制得含单质硫、少量SO2及其它少量含硫的二段混合气体；二段混合气体经旋风除尘器除去矿尘，再经冷凝器冷至液硫温度，分离出液硫及尾气；尾气经处理得到亚硫酸钙后经烟囱放空，亚硫酸钙返回原料系统循环利用。采用现有的流化床技术通过二段燃烧反应的处理方法直接处理品位17～20％的原矿，克服了硫精砂工艺尾砂对环境的污染问题；铁矿粉含量高于60％可用于钢厂，综合矿资源利用率高，是硫铁矿开发利用的较佳途径。

Description

采用二段流化床从低品位硫铁矿中生产硫磺的方法
技术领域
本发明属化工原料制备技术领域，具体涉及一种采用二段流化床从低品位硫铁矿中生产硫磺的方法。
背景技术
硫铁矿的综合开发利用是西部化工城的一个重要课题。目前，四川古叙及邻近贵州硫铁矿的开发主要是硫精砂(土法炼磺由于硫利用率低、环境污染大已淘汰)，而硫精砂生产面临几大制约因素：一是生产硫精砂的硫利用率低，生产一吨硫精砂(标砂)需品位17-20％的硫铁矿3.5吨左右，随尾砂损失硫铁矿2吨左右，硫利用率只有近60％，近40％多的硫进入尾砂损失掉了；二是尾砂对环境污染大，近40％多的硫进入尾砂的硫对环境造成较大污染，制约了硫精砂的发展(05年以来古叙因此而关闭多家硫精砂厂)：三是四川古叙及其它很多偏远地区硫硫精砂市场抗风险能力较弱，由于运输成本和生产成本的因素，硫精砂市场呈固定并趋萎缩，硫磺市场呈升上升趋势。综上所述，(低品位制)硫精砂产业不是硫铁矿开发的最佳途径。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种采用二段流化床从低品位硫铁矿中生产硫磺的方法。
为达到上述目的所采用的技术方案是：一种采用二段流化床从低品位硫铁矿中生产硫磺的方法，包括下述步骤：
①、将实际含硫量在17～20％的低品位硫铁矿经破碎机破碎成大小为3～5mm适合沸腾炉燃烧要求的矿粒；
②、将步骤①中所得硫铁矿矿粒与保证该矿粒在沸腾炉内燃烧呈弱氧化气氛的适量空气共同进入一段流化床中焙烧反应，沸腾炉内的温度至少在800℃以上且硫铁矿矿粒在沸腾炉内停留的时间在10s左右，在不需要外部供热，通过控制入炉硫铁矿的含水量和减少热损失来能维持反应所需要的最低温度为准，即维持沸腾炉中沸腾层的温度在800～950℃的自热平衡条件下制得满足SO2还原反应且出沸腾炉的含硫浓度在10％左右的合格一段气；
③、经过步骤②焙烧后的炉渣进入利用湿法浮选工艺对炉渣进行洗选的洗选系统制得铁矿粉；
④、在步骤③的同时将步骤②中制得的一段气经一、二级旋风除尘器除去矿尘后，与经破碎的含硫劣质煤以及适量空气共同进入二段流化床进行还原反应，在二段流化床反应温度为900～1000℃的热量平衡条件下，且SO2气体在还原炉内的时间控制在7～10s左右的范围内，连续稳定地向炉内加入含硫劣质煤和空气以控制沸腾炉出口气体中的CO含量为3-5％，少量SO2及其它少量含硫的二段混合气体，保证SO2气体还原率在95％以上；同时制得单质硫蒸汽；
⑤、将步骤④中所得二段混合气体经冷凝器冷至液硫温度，进入硫分离器分离出液硫及尾气；
⑥、步骤⑤中分离硫后的尾气再经石灰处理得到亚硫酸钙后经烟囱放空，而亚硫酸钙则返回原料系统循环利用。
本发明采用现有的流化床技术通过二段燃烧反应的处理方法直接处理品位17～20％的原矿，克服了硫精砂工艺尾砂对环境的污染问题；尾气中SO2，H2S等排放指标可达到国家硫酸尾气排放标准，尾渣硫含量可低于1％，气液排放可达到国家工业排放标准，解决了环保问题；尾渣硫含量降到＜1％后，经洗选铁矿粉含量可高于60％而用于钢厂，可回收蒸汽作热源，综合利用率高；矿资源利用率高，是硫铁矿开发利用的较佳途径。
附图说明
图1是本发明工艺流程图；
图2是采用一、二段流化床利用本发明方法的实施例示意图；
图中：1-一段转化流化床、2-一级旋风除尘器、3-二级旋风除尘器、4-二段转化流化床、5-硫铁矿加料机、6-劣质煤加料机、7-SO2炉气冷却管、8-SO2气体管、9-空气管、10-下料管。
具体实施方式
下面结合图1和图2对本发明实施例作进一步的描述。
实施例1
含硫量17-18％的低品位硫铁矿经过破碎机破碎成3～5mm大小的矿粒后，由硫铁矿加料机5通过下料管10送入一段转化流化床1中，以每小时75Kg的速度在820-830℃的温度下燃烧得到含硫在10.1％共55标准立方米的一段气混合气，一段气混和气先后经一级旋风除尘器2和二级旋风除尘器3除去大部分矿尘。燃烧过后剩得66Kg的炉渣进入洗选系统制得45Kg铁矿粉。制得的一段气经配气后共75标准立方米，当SO2浓度7.5％时与10Kg经破碎的含硫劣质煤进入二段转化流化床进行还原反应，含硫劣质煤由劣质煤加料机6通过其下料管10送入二段转化流化床中，在900-920℃的温度条件下，此时的空间速度为1000h-1，还原率为96％，获得含单质硫、少量未还原的SO2及其它少量含硫的二段混合气体，经由SO2炉气冷却管连接冷凝器冷至液硫温度，进入硫分离器分离出10Kg液硫，分离硫后的尾气再经石灰处理得到的亚硫酸钙后经烟囱放空，而亚硫酸钙则返回原料系统循环利用。硫的利用率达80.2％。本实施例的主要设备是一个沸腾层直径为Φ125的一次扩大型沸腾床。
实施例2
含硫量17-18％的低品位硫铁矿经过破碎机破碎成3～5mm大小的矿粒后，由硫铁矿加料机5通过下料管10送入一段转化流化床1中，以每小时115Kg的速度在820-830℃的温度下燃烧得到含硫在10.1％共82.5标准立方米的一段气混合气，一段气混和气先后经一级旋风除尘器2和二级旋风除尘器3除去大部分矿尘。燃烧过后剩得98Kg的炉渣进入洗选系统制得67Kg铁矿粉。制得的一段气经配气后共105标准立方米，当SO2浓度8.0％时与15Kg经破碎的含硫劣质煤进入二段流化床进行还原反应，含硫劣质煤由劣质煤加料机6通过其下料管10送入二段转化流化床中，在900-920℃的温度条件下，此时的空间速度为1500h-1，还原率为99％，SO2基本上还原完全，获得含单质硫、少量未还原的SO2及其它少量含硫的二段混合气体，经冷凝器冷至液硫温度，进入硫分离器分离出15.4Kg液硫，分离硫后的尾气再经石灰处理得到的亚硫酸钙后经烟囱放空，而亚硫酸钙则返回原料系统循环利用。而硫的利用率达83.2％。本实施例的主要设备是一个沸腾层直径为Φ125的一次扩大型沸腾床。
本发明主要工艺指标如下：
  序号   指标名称   单位   指标值
  1   入炉矿含硫   ％   17-20
  2   入炉矿含水   ％   ≤4.0
  3   入炉矿细度   mm   3-5
  4   一段沸腾层温度   ℃   800-950
  5   一段沸腾炉出口温度   ℃   800-900
  6   一段沸腾炉出口SO2   ％   10-12
  7   一段沸腾炉出口O2   ％   ≤1.0
  8   一段沸腾炉烧出率   ％   98
  9   一段沸腾炉炉渣含硫   ％   ≤1.0
  10   一段沸腾炉内的停留时间   秒   8-10
  11   一段沸腾炉炉底压力   mm H2O   800-1000
  12   二段沸腾层温度   ℃   900-1000
  13   二段沸腾炉出口温度   ℃   900-950
  14   二段沸腾炉进口SO2   ％   7.5-8.5
  16   二段沸腾炉出口CO   ％   10-15
  17   二段沸腾炉还原率   ％   ≥95
  18   二段沸腾炉内的停留时间   秒   7-10
  19   液硫温度   ℃   130-145
  20   二段沸腾炉劣质煤利用率   ％   ≥95
  21   二段沸腾炉入炉劣质煤含水   ％   ≤6
  22   二段沸腾炉入炉劣质煤粒度   mm   20-40

Claims (3)

1.一种采用二段流化床从低品位硫铁矿中生产硫磺的方法，其特征在于该方法包括下述步骤：
①、将实际含硫量在17～20％的低品位硫铁矿经破碎机破碎成适合沸腾炉燃烧要求的矿粒；
②、将步骤①中所得硫铁矿矿粒与保证该矿粒在沸腾炉内燃烧呈弱氧化气氛的适量空气共同进入一段流化床中焙烧反应，在不需要外部供热，通过控制入炉硫铁矿的含水量和减少热损失来能维持反应所需要的最低温度为准，即维持沸腾炉中沸腾层的温度在800～950℃的自热平衡条件下制得满足SO2还原反应沸腾炉的含硫浓度在10％的合格一段气；
③、经过步骤②焙烧后的炉渣进入利用湿法浮选工艺对炉渣进行洗选的洗选系统制得铁矿粉；
④、在步骤③的同时将步骤②中制得的一段气经一、二级旋风除尘器除去矿尘后，与经破碎的含硫劣质煤以及适量空气共同进入二段流化床进行还原反应，在二段流化床反应温度为900～1000℃的热量平衡条件下，且SO2气体在还原炉内的时间控制在7～10s的范围内，连续稳定地向炉内加入含硫劣质煤和空气以控制沸腾炉出口气体中的CO含量为3-5％，少量SO2及其它少量含硫的二段混合气体，保证SO2气体还原率在95％以上；同时制得单质硫蒸汽；
⑤、将步骤④中所得二段混合气体经冷凝器冷至液硫温度，进入硫分离器分离出液硫及尾气；
⑥、步骤⑤中分离硫后的尾气再经石灰处理得到亚硫酸钙后经烟囱放空，而亚硫酸钙则返回原料系统循环利用。
2.根据权利要求1所述的采用二段流化床从低品位硫铁矿中生产硫磺的方法，其特征在于：所述的适合沸腾炉燃烧要求的矿粒是指平均矿粒径为3～5mm。
3.根据权利要求1所述的采用二段流化床从低品位硫铁矿中生产硫磺的方法，其特征在于：硫铁矿矿粒在沸腾炉中焙烧时，沸腾炉内的温度至少在800℃以上且硫铁矿矿粒在沸腾炉内停留的时间在10s。
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