CN102242254A - 高硫铁矿球团强化焙烧固结工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高硫铁矿球团强化焙烧固结工艺，采用链篦机-回转窑-环式冷却机-烟气脱硫工艺生产球团，基本流程为：预配料-混合-高压辊磨-配料-混合-造球-干燥-预热-焙烧-冷却-成品输出-烟气脱硫。从原料中硫的赋存状态、硫在加热过程中的分解行为、铁矿成球理论及铁矿球团固结机理出发，系统集成强化高硫铁矿成球及球团固结技术，包括提高硫酸烧渣成球动力学条件、强化高硫球团在预热和焙烧过程中的脱硫与固结，高SO₂浓度烟气特征及迁移规律控制等，解决高硫铁矿的焙烧难题，使成品球团含硫量、球团矿强度达到相关技术要求，基本消除烟气对设备的腐蚀。为高硫铁精矿及硫酸渣资源化高效利用提供一种新的途径。

Description

高硫铁矿球团强化焙烧固结工艺

技术领域

本发明涉及一种球团焙烧固结工艺，特别是涉及一种高硫铁矿球团强化焙烧固结工艺。

背景技术

近年来，随着我国球团事业的飞速发展，而国内外的铁精矿资源也在日益紧缺。对高硫铁精矿及硫酸渣用于生产铁矿球团日益引起重视。一般在铁矿球团生产中，要求入厂原料的硫含量尽可能低。而用高硫铁精矿(S≥0.5％)制球团时，在进行氧化焙烧过程中会存在三个方面的技术难题，一是以硫酸盐形式存在的硫元素在常规焙烧气氛下不易脱除；二是在高硫生球焙烧过程中，硫的氧化脱除会影响到球团的氧化性、强度和固结速度；三是高硫铁精矿球团的焙烧烟气中会含有较高浓度的SO₂及SO₃，低温废气的露点腐蚀问题及大气量的烟气脱硫问题也难以解决。因而，高硫铁精矿球团焙烧时存在的这三个问题一直是制约球团原料多元化的瓶颈。铜陵有色金属集团控股有限公司铜冠冶化分公司采用强化焙烧技术，成功利用高硫铁精矿及黄铁矿烧渣(高残硫)配合制取铁矿球团，为扩大球团原料提供了重要保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能解决高硫铁矿的焙烧问题，成品球团含硫量、球团矿强度达到相关技术要求，基本消除烟气对设备的腐蚀的高硫铁矿球团强化焙烧固结工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供的高硫铁矿球团强化焙烧固结工艺，采用链篦机-回转窑-环式冷却机-烟气脱硫工艺生产球团，基本流程为：预配料-混合-高压辊磨-配料-混合-造球-干燥-预热-焙烧-冷却-成品输出-烟气脱硫，改进之处是：

(1)、球团原料准备系统：

所用球团生产的混合料由两种含铁原料构成：高硫铁精矿和硫酸烧渣，硫酸烧渣的质量比例为50％～100％，混合料含硫质量高达1％～1.5％；高硫铁精矿和硫酸烧渣采用预处理工艺，包括硫酸烧渣在冷却过程中进行硫酸烧渣预润湿工艺，硫酸渣和高硫铁矿混合料的高压辊磨预处理工艺，所述的硫酸烧渣预润湿工艺是指热烧渣从渣中间仓底部出来，进入圆筒增湿机进行喷水增湿并进一步冷却降温至70℃～80℃，将炽热的烧渣增湿到质量含量水14％～17％以后再由皮带输送至烧渣料仓进行堆存，使水分进一步扩散均匀；并且烧渣的预润湿与烧渣冷却及其余热利用相结合，在烧渣得到润湿的同时，产生70℃～80℃的热水，使其余热得到利用；所述的硫酸渣和高硫铁矿混合料的高压辊磨预处理工艺是指高硫混合料经过高压辊磨后再通过配料作业，配入有机复合膨润土和菱镁矿添加剂、厂内粉尘，经过混匀后进入造球作业，添加剂有利于强化高硫铁矿球团焙烧脱硫，提高成品球团强度；

(2)、热工系统：

1)、回转窑内焙烧产生的高温烟气引入链篦机的预热段进行热能利用，同时在预热段烟罩中设计有燃烧器，在生产时根据需要直接向预热炉中补充热源，使预热段的温度能随时满足高硫铁矿的预热要求；

2)、延长链篦机的有效长度12％～18％，对环式冷却机第三冷却段的低温烟气在烟道中直接用燃气燃烧进行补热后再引入鼓风干燥段作为干燥介质，利用热水造球，提高生球的露点和爆裂温度，加快干燥速度；

3)、在尾气烟道的起点安装有燃烧器及尾气温度监控器，随时视情况提高尾气的温度，保证尾气温度能控制在露点温度以上；

4)、配套建设有尾气脱硫系统；

主要工艺控制参数：

(1)、链篦机内：

1)、干燥时间7min～9min，过渡预热时间3min～4min，预热时间7min～10min；

2)、干燥温度：220℃～350℃；过渡预热温度600℃～700℃；预热温度1000℃～1100℃；

(2)、回转窑内：焙烧时间30～35min，焙烧温度：1250℃～1310℃；

(3)、环式冷却机内：总冷却时间30min～40min；冷却后成品球团温度＜110℃。

所述的尾气脱硫系统为再生胺法烟气脱硫装置。

采用上述技术方案的高硫铁矿球团强化焙烧固结工艺，从原料中硫的赋存状态、硫在加热过程中的分解行为、铁矿成球理论及铁矿球团固结机理出发，系统集成强化高硫铁矿成球及球团固结技术，包括提高硫酸烧渣成球动力学条件、强化高硫球团在预热和焙烧过程中的脱硫与固结，高SO₂浓度烟气特征及迁移规律控制等，解决高硫铁矿的焙烧难题，使成品球团含硫量、球团矿强度达到相关技术要求，基本消除烟气对设备的腐蚀。为高硫铁精矿及硫酸渣资源化高效利用提供一种新的途径。本发明的优点和积极效果是：使用高硫铁精矿(含硫1.5％～2％)和硫酸渣为原料，在球团混合料(高硫铁精矿+硫酸渣，60％～100％硫酸渣)含硫高达1％～1.5％的情况下，常规球团生产工艺，成品球团强度低于2500N，成品球团含硫高于0.25％。本发明通过强化高硫铁矿球团焙烧后，成品球团含硫低于0.02％，抗压强度＞2500N，达到甚至超过酸性铁球团矿一级品的行业标准。系统年产120万吨氧化铁球团，达到设计指标。投产2年来，系统设备腐蚀基本消除，生产稳定运行。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是高硫铁精矿球团强化焙烧工艺风流系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本生产线采用“链篦机1-回转窑2-环式冷却机3-烟气脱硫系统4”常规工艺生产球团，基本流程为“预配料-混合-高压辊磨-配料-混合-造球-干燥-预热-焙烧-冷却-成品输出”，具体工艺流程如图1所示，进行了独特的工艺流程设计：

(1)球团原料准备系统

所用球团生产的混合料由两种含铁原料构成：高硫铁精矿和硫酸烧渣，硫酸烧渣的质量比例为50-100％，混合料含硫质量高达1％～1.5％。

高硫铁精矿是从选铜厂的尾矿中采用磁选工艺回收的产品，因受选铜工艺中选矿药剂污染，其表面活性低，呈现一定的疏水性，亲水性和成球性差；硫酸烧渣是硫铁精矿高温焙烧后的残渣，具有表面活性低、孔隙率高、成球性差的特点，两者混合很难成球。研制开发了原料预处理工艺，包括硫酸烧渣在冷却过程中进行的硫酸烧渣预润湿工艺，硫酸渣和高硫铁矿混合料的高压辊磨预处理工艺两个环节，使球团混合料成球性大为改善。

硫酸烧渣预润湿工艺是指热烧渣(200左右)从渣中间仓底部出来，进入圆筒增湿机进行喷水增湿并进一步冷却降温(70℃～80℃左右)，增湿降温到一定程度以后再由皮带输送至烧渣料仓进行堆存，使水分进一步扩散均匀。并且烧渣的预润湿与烧渣冷却及其余热利用相结合，在烧渣得到润湿的同时，产生70℃～80℃的热水，使其余热得到利用。将炽热的烧渣增湿到质量含量水14％～17％。

硫酸渣和高硫铁矿混合料的高压辊磨预处理工艺是指高硫混合料经过高压辊磨后再通过配料作业，配入有机复合膨润土和菱镁矿添加剂、厂内粉尘，经过混匀后进入造球作业。添加剂有利于强化高硫铁矿球团焙烧脱硫，提高成品球团强度。

(2)热工系统，三大主机的热工系统如图2：

1)烧渣中大部分的硫是以硫酸盐的形式存在，与一般的铁精矿比，需要更高的预热及焙烧温度才能使硫酸盐分解脱硫，使成品球团矿含硫达到标准。因此，高硫铁矿球团预热焙烧的特点就是要控制高温作业。在设计中，回转窑2的中央烧嘴选用了高效节能的燃烧器及耐火度高、抗热震性能好的耐火材料，使窑体能适应高于普通矿的焙烧温度；窑内焙烧产生的高温烟气引入链篦机的预热段(PH段)进行热能利用，同时在预热段烟罩中设计了燃烧器和供氧器，使操作人员在生产时可根据需要直接向预热炉中补充热源和氧气，使预热段的温度能随时满足高硫铁矿的预热要求。与之相适应，链篦机1的耐热件也采用特种耐热钢，如篦板、链节的耐热温度均高于国内同类设备。

2)从作用上看，链篦机1主要承担的任务是对入炉生球进行干燥、预热，使之在进入回转窑2时水分全部脱除、部分亚铁得到氧化、硫部分进行分解，同时球团获得足够的强度。而普通链篦机的干燥段(鼓风干燥段UDD及抽风干燥段DDD)只能脱除生球中大部分的水分，而少部分的水(如结晶水)要到过渡预热段(TPH段)甚至预热段(PH段)才能脱除。与常规铁矿球团预热相比，本系统在设计上延长了链篦机1的有效长度(延长12％～18％)，同时对环式冷却机3第三冷却段的低温烟气在烟道中直接用燃气燃烧进行补热后再引入鼓风干燥段作为干燥介质，利用热水造球，提高生球的露点和爆裂温度，加快干燥速度。球团在链篦机上的有效预热时间也得到了延长，也有利于硫的预脱除。

3)高硫铁矿的焙烧尾气中有很高的含硫量(SO₂及SO₃)，SO₃结露腐蚀会影响到工艺风机及烟气管道等设备设施的安全运行。为了避免露点腐蚀，本系统在尾气烟道的起点安装了燃烧器及尾气温度监控器，可随时视情况提高尾气的温度，保证尾气温度能控制在露点温度以上。

4)本系统针对尾气的含硫特性，配套建设了尾气脱硫系统。在“链篦机-回转窑”氧化球团生产系统中配套建设再生胺法烟气脱硫装置4，此属国内首家。具有脱硫效率高、无废渣排放、脱硫剂可循环利用等特点，保证了球团生产系统尾气中的含硫浓度远远低于环保排放标准。

在以上流程中，“链篦机-回转窑-环式冷却机”三大主机的焙烧工艺是整套系统的核心。独特的原料预处理技术、延时预热和高温焙烧技术及高效添加剂使高硫生球得以顺利焙烧的保证。

主要工艺控制参数：

1、链篦机内：

(1)干燥时间7min～9min，过渡预热时间3min～4min，预热时间7min～10min；

(2)干燥温度：220～350℃(在炉内以-定温度梯度逐步加热)；过渡预热温度600℃～700℃；预热温度1000℃～1100℃；

2、回转窑内：焙烧时间30min～35min，焙烧温度：1250℃～1310℃；

3、环式冷却机内：总冷却时间30min～40min；冷却后成品球团温度＜110℃。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

使用高硫铁精矿(含硫1.5％)和硫酸渣为原料，在球团混合料(40％高硫铁精矿+60％硫酸渣)含硫高达1％的情况下，常规球团生产工艺，成品球团强度低于2100N，成品球团含硫0.32％。本发明通过预润湿硫酸渣到含水14％，与高硫铁精矿混合(60∶40)后经过高压辊磨，再配入1.0％有机复合膨润土和1％菱镁矿，混合均匀后造球、干燥、预热、焙烧和冷却，强化高硫铁矿球团焙烧后，成品球团含硫0.018％，抗压强度达到2680N，达到甚至超过酸性铁球团矿一级品的行业标准。系统年产120万吨氧化铁球团。系统设备腐蚀基本消除，生产稳定运行。

实施例2：

使用高硫铁精矿(含硫2％)和硫酸渣为原料，在球团混合料(20％高硫铁精矿+80％硫酸渣)含硫高达1％的情况下，常规球团生产工艺，成品球团强度低于1900N，成品球团含硫0.33％。本发明通过预润湿硫酸渣到含水15％，与高硫铁精矿混合(80∶20)后经过高压辊磨，再配入1.0％有机复合膨润土和1％菱镁矿，混合均匀后造球、干燥、预热、焙烧和冷却，强化高硫铁矿球团焙烧后，成品球团含硫0.015％，抗压强度达到2590N。系统年产120万吨氧化铁球团。系统设备腐蚀基本消除，生产稳定运行。

实施例3：

使用高硫铁精矿(含硫2％)和硫酸渣为原料，在球团混合料(10％高硫铁精矿+90％硫酸渣)含硫0.9％的情况下，常规球团生产工艺，成品球团强度低于1850N，成品球团含硫0.31％。本发明通过预润湿硫酸渣到含水16％，与高硫铁精矿混合(90∶10)后经过高压辊磨，再配入1.0％有机复合膨润土和1％菱镁矿，混合均匀后造球、干燥、预热、焙烧和冷却，强化高硫铁矿球团焙烧后，成品球团含硫0.018％，抗压强度达到2530N。系统年产120万吨氧化铁球团。系统设备腐蚀基本消除，生产稳定运行。

实施例4：

使用100％硫酸渣为原料，在球团混合料含硫0.5％的情况下，常规球团生产工艺，成品球团强度低于1830N，成品球团含硫0.28％。本发明通过预润湿硫酸渣到含水16％，经过高压辊磨，再配入1.0％有机复合膨润土和1％菱镁矿，混合均匀后造球、干燥、预热、焙烧和冷却，强化高硫铁矿球团焙烧后，成品球团含硫0.019％，抗压强度达到2550N。系统年产120万吨氧化铁球团，系统设备腐蚀基本消除，生产稳定运行。

Claims (2)

1.一种高硫铁矿球团强化焙烧固结工艺，以高硫铁精矿和硫酸烧渣为原料，采用链篦机-回转窑-环式冷却机-烟气脱硫工艺生产球团，基本流程为：预配料-混合-高压辊磨-配料-混合-造球-干燥-预热-焙烧-冷却-成品输出-烟气脱硫，其特征是：

(1)、球团原料准备系统：

所用球团生产的混合料由两种含铁原料构成：高硫铁精矿和硫酸烧渣，硫酸烧渣的质量比例为50％～100％，混合料含硫质量高达1％～1.5％；高硫铁精矿和硫酸烧渣采用预处理工艺，包括硫酸烧渣在冷却过程中进行硫酸烧渣预润湿工艺，硫酸渣和高硫铁矿混合料的高压辊磨预处理工艺，所述的硫酸烧渣预润湿工艺是指热烧渣从渣中间仓底部出来，进入圆筒增湿机进行喷水增湿并进一步冷却降温至70℃～80℃，将炽热的烧渣增湿到质量含量水14％～17％以后再由皮带输送至烧渣料仓进行堆存，使水分进一步扩散均匀；并且烧渣的预润湿与烧渣冷却及其余热利用相结合，在烧渣得到润湿的同时，产生70℃～80℃的热水，使其余热得到利用；所述的硫酸渣和高硫铁矿混合料的高压辊磨预处理工艺是指高硫混合料经过高压辊磨后再通过配料作业，配入有机复合膨润土和菱镁矿添加剂、厂内粉尘，经过混匀后进入造球作业，添加剂有利于强化高硫铁矿球团焙烧脱硫，提高成品球团强度；

(2)、热工系统：

1)、回转窑内焙烧产生的高温烟气引入链篦机的预热段进行热能利用，同时在预热段烟罩中设计有燃烧器和供氧器，在生产时根据需要直接向预热炉中补充热源和氧气，使预热段的温度能随时满足高硫铁矿的预热要求，强化脱硫；

2)、延长链篦机的有效长度12％～18％，对环式冷却机第三冷却段的低温烟气在烟道中直接用燃气燃烧进行补热后再引入鼓风干燥段作为干燥介质，利用热水造球，提高生球的露点和爆裂温度，加快干燥速度；

3)、在尾气烟道的起点安装有燃烧器及尾气温度监控器，随时视情况提高尾气的温度，保证尾气温度能控制在露点温度以上；

4)、配套建设有尾气脱硫系统；

主要工艺控制参数：

(1)、链篦机内：

1)、干燥时间7min～9min，过渡预热时间3min～4min，预热时间7min～10min；

2)、干燥温度：220℃～350℃；过渡预热温度600℃～700℃；预热温度1000℃～1100℃；

(2)、回转窑内：焙烧时间30min～35min，焙烧温度：1250℃～1310℃；

(3)、环式冷却机内：总冷却时间30min～40min；冷却后成品球团温度＜110℃。

2.根据权利要求1所述的高硫铁矿球团强化焙烧固结工艺，其特征是：所述的尾气脱硫系统为再生胺法烟气脱硫装置。

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