CN104528781A - 利用浮选磷尾矿脱除烟气中的二氧化硫制备硫酸镁的方法 - Google Patents

利用浮选磷尾矿脱除烟气中的二氧化硫制备硫酸镁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了利用浮选磷尾矿脱除烟气中的二氧化硫制备硫酸镁的方法,其特征在于:将浮选磷尾矿浆液固质量份数比为2~3:1的脱硫料浆;脱硫料浆打入脱硫塔,与烟气中的SO2接触反应,再送至氧化循环槽,补充空气,氧化得到固体沉淀;固液分离,其中分离的硫酸镁溶液进行浓缩,浓缩至质量浓度30-40%;硫酸镁溶液冷却结晶、固液分离,固体干燥脱水后即为一水硫酸镁。本发明一种利用浮选磷尾矿脱除尾气中低浓度二氧化硫制备硫酸镁的方法,脱除了尾气中的二氧化硫,降低了二氧化硫对环境的污染,还能循环利用浮选磷尾矿生产中量元素硫酸镁肥,并充分利用了尾气的余热,节约能源,节约资源,降低了成本,操作简单。

Description

利用浮选磷尾矿脱除烟气中的二氧化硫制备硫酸镁的方法
技术领域
[0001] 本发明属于烟气脱硫技术领域,具体的说,涉及一种利用浮选磷尾矿脱除烟气中 的二氧化硫并制备硫酸镁的方法。
背景技术
[0002] 烟气中的二氧化硫对动植物及生态环境危害巨大,长期以来难以有效治理成为一 大难题。目前各国研宄、开发和使用的烟气脱硫技术已超过200多种,其中已工业化的约有 20多种,以湿法脱硫为主,其原理大都是以碱性吸收剂吸收烟气中的二氧化硫,如石灰/石 灰石/石膏法、氨法等。
[0003] 传统的碱液吸收方法是:将高浓度的液碱配制成适合吸收的较低浓度的稀碱液, 与冶炼烟气逆流接触来实现碱液对冶炼烟气中二氧化硫的吸收,当吸收达到终点(pH = 5〜6)时,需要停止吸收,将饱和吸收液排出,然后重新配制碱液再进行循环吸收,运行费 用高,工艺流程复杂,操作运行复杂。
[0004] 而且我国的磷矿大多数为中低品位的磷矿,一般需要通过浮选富集成为高品位磷 精矿才能使用。磷尾矿是磷矿石通过浮选富集得到磷精矿后的副产品,MgO含量一般大于 10%。用浮选磷尾矿作为脱硫料浆的好处在于:磷尾矿细度小不需要再进行磨矿,浮选磷尾 矿浆不需要调浆,只需要简单浓密即可,而且磷尾矿现阶段无法大量利用,只能长期堆放, 因此利用本发明不仅可以脱出尾气中的二氧化硫,而且还能回收磷尾矿的镁资源,充分利 用了尾气的余热。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种利用浮选磷尾矿脱除烟气中的二氧化硫制备硫酸镁 的方法,充分利用了烟气的余热,脱除了烟气中的二氧化硫,降低了二氧化硫对环境的污 染,还能循环利用浮选磷尾矿的镁资源,操作简单,节约资源,降低了成本,实现对不可再生 资源的可持续发展利用,有着重大的社会意义。
[0006] 本发明目的是这样实现的:利用浮选磷尾矿脱除烟气中的二氧化硫制备硫酸镁的 方法,其特征在于:
[0007] (1)将来自磷矿浮选的浮选磷尾矿浆用浓密机浓密成液固质量份数比为2〜3:1 的脱硫料楽·;
[0008] (2)脱硫料浆用离心泵打入脱硫塔的吸收段采用喷淋装置与烟气中的SO2逆流接 触传质,反应生成亚硫酸镁和亚硫酸钙,反应后的脱硫料浆排放至氧化循环槽,同时用鼓风 机向氧化循环槽补充空气,亚硫酸镁和亚硫酸钙在尾矿中的Fe 2O3催化作用下氧化成硫酸 镁和硫酸钙,控制氧化循环槽反应的温度为30°C〜70°C,PH为3〜4 ;
[0009] (3)将氧化循环槽中的料浆进行固液分离,其中固体二水硫酸钙和尾矿中未反应 的固体直接输送至堆场,而硫酸镁溶液送入脱硫塔底部浓缩段;
[0010]脱硫塔和氧化循环槽内主要发生如下反应①②③④⑤
[0011] S02+H20+- H2SO3 ①
[0012] 2H2S03+CaC03-Ca (HS0 3) 2+C02 丨 +H 20 ②
[0013] H2S03+MgC03+5H20 - MgSO3. 6H20+C02 丨 ③
[0014] Ca(HS03)2+〇2+ CaCO.,+3 H2O 卜");> 2CaS04.2H20 丨 +CO2 t ④ 2 MgSO3. 6IU) +O2Fez〇3 > 2MgS04+12 H2O ⑤
[0015] (4)烟气经电除尘后,在引风机作用下送入脱硫塔下部的浓缩段,与喷淋层喷射向 下的硫酸镁溶液逆向接触,进行传质传热,硫酸镁溶液浓缩至质量浓度30-40% ;
[0016] (5)将脱硫塔下部浓缩段硫酸镁溶液送入冷却结晶槽进行冷却结晶析出硫酸镁的 晶体,然后进行固液分离,其中分离出的液体返回脱硫塔浓缩段继续浓缩,而固体经干燥脱 水后即为一水硫酸镁,符合农业用硫酸镁标准。
[0017] 上述浮选磷尾矿主要化学成分的质量分数分别为:氧化钙20〜45%、氧化镁 10〜25%、三氧化二铁0· 1〜5%、三氧化二铝0· 06〜5%。
[0018] 有益效果:
[0019] 本发明一种利用浮选磷尾矿脱除尾气中低浓度二氧化硫制备硫酸镁的方法,脱除 了尾气中的二氧化硫,降低了二氧化硫对环境的污染,还能循环利用浮选磷尾矿生产中量 元素硫酸镁肥,并充分利用了尾气的余热,使用本发明,节约能源,节约资源,副产品回收的 经济效益高,降低了成本,操作简单。
具体实施方式
[0020] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0021] 实施例1:
[0022] 将浮选磷尾矿用浓密机浓密成液固质量份数比为3:1的脱硫料浆,该浮选磷尾矿 的主要化学成分为:氧化钙35 %、氧化镁10. 3 %、三氧化二铁0. 17 %、三氧化二铝0. 2 %,用 离心泵打入脱硫塔的吸收段采用喷淋装置与烟气中的SO2逆流接触传质,反应生成亚硫酸 镁和亚硫酸钙,反应后的脱硫料浆排放至氧化循环槽,同时用鼓风机向氧化循环槽内鼓入 空气,亚硫酸镁和亚硫酸钙在尾矿中的Fe 2O3催化作用下氧化成硫酸镁和硫酸钙固体,氧化 循环槽反应的温度控制在30°C,PH为4。此时尾气中的二氧化硫的浓度为84mg/m 3。然后 将氧化循环槽中的料浆进行固液分离,其中固体物料直接输送至堆场,硫酸镁溶液送入脱 硫塔底部浓酸段。尾气经过除尘后在引风机作用下进入脱硫塔下部的浓缩段,高温尾气与 喷淋层喷射向下的硫酸镁溶液逆向接触,进行传质传热,硫酸镁溶液浓缩至35%。将脱硫塔 下部浓缩段的硫酸镁溶液送入冷却结晶槽进行冷却结晶析出硫酸镁的晶体,然后进行固液 分离,液体返回脱硫塔浓缩段继续浓缩,固体经干燥脱水后即得到硫酸镁产品,产品氧化镁 含量为14. 0%。
[0023] 实施例2 :
[0024] 将浮选出来的磷尾矿用浓密机浓密成液固质量份数比为2:1的脱硫料浆,磷尾矿 的主要化学成分为:氧化钙25%、氧化镁24%、三氧化二铁0.24%、三氧化二铝0.06%。用 离心泵打入脱硫塔的吸收段采用喷淋装置与烟气中的SO 2逆流接触传质,反应生成亚硫酸 镁和亚硫酸钙,反应后的脱硫料浆排放至氧化循环槽,同时用鼓风机向氧化循环槽内鼓入 空气,亚硫酸镁和亚硫酸钙在尾矿中的Fe2O3催化作用下氧化成硫酸镁和硫酸钙固体,氧化 循环槽反应的温度控制在70°C,PH为3。此时尾气中的二氧化硫的浓度为98mg/m 3。将氧 化循环槽中的料浆进行固液分离,固体物料直接输送至堆场,硫酸镁溶液送入脱硫塔底部 浓酸段。尾气经过除尘后在引风机作用下进入脱硫塔下部的浓缩段,高温尾气与喷淋层喷 射向下的硫酸镁溶液逆向接触,进行传质传热,硫酸镁溶液浓缩至35%。将脱硫塔下部浓缩 段的硫酸镁溶液送入冷却结晶槽进行冷却结晶析出硫酸镁的晶体,然后进行固液分离,液 体返回脱硫塔浓缩段继续浓缩,固体经干燥脱水后即得到硫酸镁产品,产品氧化镁含量为 13. 6%〇
[0025] 实施例3 :
[0026] 将浮选出来的磷尾矿用浓密机浓密成液固质量份数比为2. 5:1的脱硫料浆,磷尾 矿的主要化学成分为:氧化钙40%、氧化镁12%、三氧化二铁0. 12%、三氧化二铝0. 21%。 用离心泵打入脱硫塔的吸收段采用喷淋装置与烟气中的SO2逆流接触传质,反应生成亚硫 酸镁和亚硫酸钙,反应后的脱硫料浆排放至氧化循环槽,同时用鼓风机向氧化循环槽内鼓 入空气,亚硫酸镁和亚硫酸钙在尾矿中的Fe 2O3催化作用下氧化成硫酸镁和硫酸钙固体,氧 化循环槽反应的温度控制在50°C,PH为3. 5。此时尾气中的二氧化硫的浓度为91mg/m3。 将氧化循环槽中的料浆进行固液分离,固体物料直接输送至堆场,硫酸镁溶液送入脱硫塔 底部浓酸段。尾气经过除尘后在引风机作用下进入脱硫塔下部的浓缩段,高温尾气与喷淋 层喷射向下的硫酸镁溶液逆向接触,进行传质传热,硫酸镁溶液浓缩至35%。将脱硫塔下 部浓缩段的硫酸镁溶液送入冷却结晶槽进行冷却结晶析出硫酸镁的晶体,然后进行固液分 离,液体返回脱硫塔浓缩段继续浓缩,固体经干燥脱水后即得到硫酸镁产品,产品氧化镁含 量为13. 8%。
[0027] 实施例4:
[0028] 将浮选出来的磷尾矿用浓密机浓密成液固质量份数比为3:1的脱硫料浆,磷尾矿 的主要化学成分为:氧化钙20%、氧化镁14. 3%、三氧化二铁0. 14%、三氧化二铝0. 08%。 用离心泵打入脱硫塔的吸收段采用喷淋装置与烟气中的SO2逆流接触传质,反应生成亚硫 酸镁和亚硫酸钙,反应后的脱硫料浆排放至氧化循环槽,同时用鼓风机向氧化循环槽内鼓 入空气,亚硫酸镁和亚硫酸钙在尾矿中的Fe 2O3催化作用下氧化成硫酸镁和硫酸钙固体,氧 化循环槽反应的温度控制在45°C,PH为4。此时尾气中的二氧化硫的浓度为84mg/m 3。将 氧化循环槽中的料浆进行固液分离,固体物料直接输送至堆场,料液硫酸镁溶液送入脱硫 塔底部浓酸段。尾气经过除尘后在引风机作用下进入脱硫塔下部的浓缩段,高温尾气与喷 淋层喷射向下的硫酸镁溶液逆向接触,进行传质传热,硫酸镁溶液浓缩至35%。将脱硫塔下 部浓缩段的硫酸镁溶液送入冷却结晶槽进行冷却结晶析出硫酸镁的晶体,然后进行固液分 离,液体返回脱硫塔浓缩段继续浓缩,固体经干燥脱水后即得到硫酸镁产品,产品氧化镁含 量为15. 0%。
[0029] 实施例5:
[0030] 将浮选出来的磷尾矿用浓密机浓密成液固质量份数比为3:1的脱硫料浆,磷尾矿 的主要化学成分为:氧化钙40%、氧化镁12%、三氧化二铁0. 18%、三氧化二铝0.22%。用 离心泵打入脱硫塔的吸收段采用喷淋装置与烟气中的SO2逆流接触传质,反应生成亚硫酸 镁和亚硫酸钙,反应后的脱硫料浆排放至氧化循环槽,同时用鼓风机向氧化循环槽内鼓入 空气,亚硫酸镁和亚硫酸钙在尾矿中的Fe2O3催化作用下氧化成硫酸镁和硫酸钙固体,氧化 循环槽反应的温度控制在60°C,PH为3。此时尾气中的二氧化硫的浓度为90mg/m 3。将氧 化循环槽中的料浆进行固液分离,固体物料直接输送至堆场,硫酸镁溶液送入脱硫塔底部 浓酸段。尾气经过除尘后在引风机作用下进入脱硫塔下部的浓缩段,高温尾气与喷淋层喷 射向下的硫酸镁溶液逆向接触,进行传质传热,硫酸镁溶液浓缩至35%。将脱硫塔下部浓缩 段的硫酸镁溶液送入冷却结晶槽进行冷却结晶析出硫酸镁的晶体,然后进行固液分离,液 体返回脱硫塔浓缩段继续浓缩,固体经干燥脱水后即得到硫酸镁产品,产品氧化镁含量为 14. 8%〇
[0031] 实施例6:
[0032] 将浮选出来的磷尾矿用浓密机浓密成液固质量份数比为3:1的脱硫料浆,磷尾矿 的主要化学成分为:氧化钙45%、氧化镁25%、三氧化二铁0. 10%、三氧化二铝5.0%。用 离心泵打入脱硫塔的吸收段采用喷淋装置与烟气中的SO2逆流接触传质,反应生成亚硫酸 镁和亚硫酸钙,反应后的脱硫料浆排放至氧化循环槽,同时用鼓风机向氧化循环槽内鼓入 空气,亚硫酸镁和亚硫酸钙在尾矿中的Fe 2O3催化作用下氧化成硫酸镁和硫酸钙固体,氧化 循环槽反应的温度控制在60°C,PH为3。此时尾气中的二氧化硫的浓度为94mg/m 3。将氧 化循环槽中的料浆进行固液分离,固体物料直接输送至堆场,硫酸镁溶液送入脱硫塔底部 浓酸段。尾气经过除尘后在引风机作用下进入脱硫塔下部的浓缩段,高温尾气与喷淋层喷 射向下的硫酸镁溶液逆向接触,进行传质传热,硫酸镁溶液浓缩至35%。将脱硫塔下部浓缩 段的硫酸镁溶液送入冷却结晶槽进行冷却结晶析出硫酸镁的晶体,然后进行固液分离,液 体返回脱硫塔浓缩段继续浓缩,固体经干燥脱水后即得到硫酸镁产品,产品氧化镁含量为 15. 0%〇
[0033] 实施例7:
[0034] 将浮选出来的磷尾矿用浓密机浓密成液固质量份数比为3:1的脱硫料浆,磷尾矿 的主要化学成分为:氧化钙20%、氧化镁10%、三氧化二铁5. 0%、三氧化二铝2. 5%。用离 心泵打入脱硫塔的吸收段采用喷淋装置与烟气中的SO2逆流接触传质,反应生成亚硫酸镁 和亚硫酸钙,反应后的脱硫料浆排放至氧化循环槽,同时用鼓风机向氧化循环槽内鼓入空 气,亚硫酸镁和亚硫酸钙在尾矿中的Fe 2O3催化作用下氧化成硫酸镁和硫酸钙固体,氧化循 环槽反应的温度控制在60°C,PH为3。此时尾气中的二氧化硫的浓度为85mg/m 3。将氧化 循环槽中的料浆进行固液分离,固体物料直接输送至堆场,硫酸镁溶液送入脱硫塔底部浓 酸段。尾气经过除尘后在引风机作用下进入脱硫塔下部的浓缩段,高温尾气与喷淋层喷射 向下的硫酸镁溶液逆向接触,进行传质传热,硫酸镁溶液浓缩至35%。将脱硫塔下部浓缩 段的硫酸镁溶液送入冷却结晶槽进行冷却结晶析出硫酸镁的晶体,然后进行固液分离,液 体返回脱硫塔浓缩段继续浓缩,固体经干燥脱水后即得到硫酸镁产品,产品氧化镁含量为 13. 9%〇

Claims (2)

1. 一种利用浮选磷尾矿脱除烟气中的二氧化硫制备硫酸镁的方法,其特征在于: (1) 将来自磷矿浮选的浮选磷尾矿浆用浓密机浓密成液固质量份数比为2〜3:1的脱 硫料衆; (2) 脱硫料浆用离心泵打入脱硫塔的吸收段采用喷淋装置与烟气中的S02逆流接触传 质,反应生成亚硫酸镁和亚硫酸钙,反应后的脱硫料浆排放至氧化循环槽,同时用鼓风机向 氧化循环槽补充空气,亚硫酸镁和亚硫酸钙在尾矿中的Fe 203催化作用下氧化成硫酸镁和 硫酸钙固体沉淀,氧化循环槽反应的温度控制在30°C〜70°C之间,PH在3〜4之间; (3) 将氧化循环槽中的料浆进行固液分离,其中固体二水硫酸钙和尾矿中未反应的固 体直接输送至堆场,而硫酸镁溶液送入脱硫塔底部浓缩段; (4) 烟气经电除尘后,在引风机作用下送入脱硫塔下部的浓缩段,与喷淋层喷射向下的 硫酸镁溶液逆向接触,进行传质传热,硫酸镁溶液浓缩至质量浓度30-40% ; (5) 将脱硫塔下部浓缩段硫酸镁溶液送入冷却结晶槽进行冷却结晶析出硫酸镁的晶 体,然后进行固液分离,其中分离出的液体返回脱硫塔浓缩段继续浓缩,而固体经干燥脱水 后即为一水硫酸镁,符合农业用硫酸镁标准。
2. 根据权利要求1所述的利用浮选磷尾矿脱除烟气中的二氧化硫制备硫酸镁的方法, 其特征在于:所述浮选磷尾矿主要化学成分的质量分数分别为:氧化钙20〜45%、氧化镁 10〜25%、三氧化二铁0• 1〜5%、三氧化二铝0• 06〜5%。
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