CN101875486A - 一种硫铁矿制酸清洁生产工艺 - Google Patents

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许晓光
余茂宽
程小苗
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Abstract

本发明涉及一种硫铁矿制酸清洁生产工艺，包括焙烧、余热发电、常规除尘、液相收砷及硫酸转化步骤，a、在烧步骤中，控制空气过剩系数为1.0-1.2，焙烧时间为35-45min，焙烧温度950-1000℃；b、在常规除尘步骤后，依次增加高效耐高温硬式表面除尘器、放大冷却收砷器和陶瓷膜收砷器；c、在液相收砷步骤中，将洗涤器和泡沫塔中使用的洗涤液和吸收液均采用浓度为5％的硫酸。本发明的优点在于：本发明烟气中As2O3的回收率可以达到99％以上；焙烧残渣砷含量小于0.07％，可磁选出合格铁精矿粉，不会造成二次污染；湿法收砷液拌料循环使用，彻底解决硫铁矿制酸装置砷污染问题。

Description

一种硫铁矿制酸清洁生产工艺
技术领域：本发明涉及一种硫酸制造方法，特别涉及一种硫铁矿制酸清洁生产工艺。
背景技术：
硫铁矿制硫酸多采用沸腾焙烧→干法除尘→酸(水)洗净化→两转两吸的接触法制酸工艺，其主要污染物是砷，其工艺是将硫铁矿在温度800～850℃焙烧时，其中的砷除少部份被固定在灰渣中外，有90％以上的砷以气态三氧化二砷(As2O3升华温度为130℃)蒸气形式进入炉气中，通过水洗净化引入水体，污水再经过加硫酸亚铁和石灰固定到污泥中，再将烧渣和污泥售给水泥企业作辅料，将砷固定到水泥中，以解决砷污染。此法的根本问题是随着水泥的风化、氧化等的影响，易造成二次污染，而且处理装置运行费用较高，一旦企业污水处理装置运行不正常，大量含砷污水将直接进入环境水体，大量的砷被引入环境，造成重大的污染。行业内为解决此问题，进行了大量研究工作，但一直没有发现理想的技术应用于硫铁矿制酸行业。
发明内容：
本发明的目的就是为了解决现有硫铁矿制硫酸工艺中，对砷回收处理所存在的效果差以及砷二的次污染的问题，提供的一种硫铁矿制酸清洁生产工艺。
本发明采用的技术方案如下：
1、一种硫铁矿制酸清洁生产工艺，依次包括硫铁矿焙烧、余热发电、常规除尘、液相收砷及硫酸转化步骤，其特征在于：
a、在硫铁矿焙烧步骤中，采用优化的沸腾炉焙烧条件：控制空气过剩系数为1.0-1.2，焙烧时间为35-45min，焙烧温度950-1000℃，使硫铁矿中砷烧出率大于90％，并且使烧渣砷含量小于0.07％，烧渣磁选后可作为合格铁精矿粉销售；
b、在常规除尘步骤后，依次增加高效耐高温硬式表面除尘器、放大冷却收砷器和陶瓷膜收砷器。
所述的高效耐高温硬式表面除尘器属于现有产品，它是专门为超过袋式除尘器、电除尘器等传统除尘器所承受的工作温度而开发的硬式表面除尘器，由粘结粒状无机物制成的低密度多孔介质滤材组成，具有极好的耐高温和耐腐蚀特性，产品可以适应高达1600℃的工作环境，通过影响颗粒的团聚来得到出色的除尘效果，可以除去炉烟气中99.9％以上的粉尘，保证其后回收的三氧化二砷(As2O3)含量可达到99.0％以上；
所述的放大冷却收砷器，它采用并列的冷却管道及沉降室的组合，使含砷的炉气通过冷却管道冷却，使炉气温度明显降低，并在箱式沉降装置中使气体中的砷化物结晶沉降，烟气中As2O3的回收率可以达到99％以上；
所述的陶瓷膜收砷器为公知产品，其特点是收砷效率高，使烟气中As2O3的回收率可以达到99％以上；
c、在液相收砷步骤中，将洗涤器和泡沫塔中使用的洗涤液和吸收液均采用浓度为5％的硫酸。所吸收As2O3近饱和的含砷废酸和污泥全部拌入硫铁矿粉送入焙烧炉重新回收利用砷硫元素，使含酸、砷废水不进入废水池。其他工序产生的废水(冷却水、蒸汽凝水)进入废水池，经冷却塔冷却后可完全回用，降低废水处理成本，节约了用水。
本发明的优点在于：本发明处理方法工艺简单，节省投资，运行成本低，操作简便，容易实施，烟气中的烟气中As2O3的回收率可以达到99％以上；焙烧残渣砷含量小于0.07％，可磁选出合格铁精矿粉销售；尾渣作为水泥添加剂使用，不会造成二次污染；湿法收砷液拌料循环使用，杜绝含砷废水排放，实现中水全部回用，变废为宝，彻底解决硫铁矿制酸装置砷污染问题。
附图说明：
图1是本发明的工艺流程图；
图2是图1中放大冷却收砷器的结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：砷烧出和回收，其工艺过程如图1所示，依次包括硫铁矿焙烧、余热发电、常规除尘、高效耐高温硬式表面除尘器、放大冷却收砷器和陶瓷膜收砷器步骤，陶瓷膜收砷器后接着液相收砷器及硫酸转化步骤。
其中焙烧炉的炉渣，余热发电、常规除尘、高效耐高温硬式表面除尘器步骤所回收的含As2O3粉尘进入渣堆，经磁选后得到铁精矿。
经过放大冷却收砷器和陶瓷膜收砷器处理得到的As2O3经包装成品后外销。
实验设备：小型流化床热模试验装置，高效耐高温硬式表面除尘器，放大冷却收砷器及陶瓷膜收砷器，硫、砷、铁的检验仪器。除放大冷却收砷器外，其它的都是公知的设备。
其中放大冷却收砷器，收砷结构主要采用火电、水泥行业中常见的沉降室结构，如图2所示，放大冷却收砷器的组成包括：一组并联且相互连通的冷却收砷单元，每个冷却收砷单元由进出冷却管1和与其下部相连的锥形沉降室2组成；一组并联且相互连通的锥形沉降室3，第一个锥形沉降室3与最后一个冷却收砷单元的冷却管1相连。气体从第一个冷却收砷单元的进入冷却管1进入锥形沉降室2后，一部分As2O3粉尘气体冷却结晶后落入锥形沉降室2，分别由底部排出；剩余气体由流出冷却管1进入第二个冷却收砷单元的进入冷却管，如此反复循环冷却放大结晶收砷；剩余的温度交底的气体则进入并联的锥形沉降室3中，不断反复的将As2O3气体冷却结晶，分别由锥形沉降室3底部排出。
实验条件：控制空气过剩系数为1.0-1.1，焙烧时间为40min，用含砷0.40％的硫铁矿2330g，焙烧温度950℃，将小型流化床热模试验装置出气引到小型高效耐高温硬式表面除尘器进一步除尘后进入自制的冷却收砷器收砷，然后再进入到陶瓷膜过滤器收砷。
实验结果：见下表1、表2
表1不同焙烧温度下砷烧出和回收率
Figure GSA00000101898400031
Figure GSA00000101898400041
表2优化条件下除尘收砷效果对比
实验例2：硫酸渣球磨磁选铁精矿
实验设备：锥形湿式球磨机(XMQ-740×90mm)，湿式弱磁磁选机(XCRS-74)，硫、砷、铁的检验仪器。
取球磨10min的焙烧渣1000g在湿式弱磁磁选机中以不同的条件磁选，实验效果见表3。从表3可见选择适当的工艺参数，当二次磁选磁场强度为70.5kA/m时，可以获得TFe为64.8％，产率36.6％的铁精矿。用硫铁矿2328g按以上工艺条件下焙烧所得矿渣量为1630g，理论所得铁精矿应为596.58g。所以1.0吨硫铁矿焙烧所得残渣(约0.7吨)，应可磁选出铁精矿0.26吨。
表3不同条件下的磁选结果
Figure GSA00000101898400051
实施例3：固镇天源化工有限责任公司120kt/a硫铁矿制酸生产线，根据实施例1的条件及设备，改进为中试以上规模生产设备，并进行了试车生产，24小时连续试车，控制空气过剩系数为1.0-1.1，焙烧时间为40min，共投入含砷0.45％的矿料349.2吨，生产出98.46％的硫酸370.2吨、99.52％的三氧化二砷1.91吨(砷总回收率92.36％)和灰渣248吨；灰渣采用一次粗选抛尾矿，粗精矿经2次精选工艺后，得合格铁精矿70.6吨。

Claims (3)

1.一种硫铁矿制酸清洁生产工艺，依次包括硫铁矿焙烧、余热发电、常规除尘、液相收砷及硫酸转化步骤，其特征在于：
a、在硫铁矿焙烧步骤中，采用优化的沸腾炉焙烧条件：控制空气过剩系数为1.0-1.2，焙烧时间为35-45min，焙烧温度950-1000℃，使硫铁矿中砷烧出率大于90％，并且使烧渣中砷含量小于0.07％；
b、在常规除尘步骤后，依次增加高效耐高温硬式表面除尘器、放大冷却收砷器和陶瓷膜收砷器；
c、在液相收砷步骤中，将洗涤器和泡沫塔中使用的洗涤液和吸收液均采用浓度为5％的硫酸。
2.根据权利要求1所述的一种硫铁矿制酸清洁生产工艺，其特征在于：步骤a中，烧渣经磁选后可选出铁精矿粉。
3.根据权利要求1所述的一种硫铁矿制酸清洁生产工艺，其特征在于：步骤d中，洗涤器和泡沫塔所吸收的含砷废酸和污泥全部拌入硫铁矿粉中，并送入焙烧炉重新焙烧以回收利用砷硫元素。
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