CN109706311A - 湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理装置。该处理装置包括混料单元、焙烧单元和脱硫单元，其中，混料单元具有湿法炼锌赤铁矿渣进口和硫铁矿进口，用于将湿法炼锌赤铁矿渣和硫铁矿进行混合以得到混合原料；焙烧单元与混料单元的出口相连，具有烧渣出口和烟气出口，用于对混合原料进行氧化焙烧以得到含有三氧化二铁的烧渣和含有二氧化硫的烟气；脱硫单元与烟气出口相连，用于对烟气进行脱硫处理以得到硫酸和脱硫烟气。将湿法炼锌赤铁矿渣和硫铁矿的混合原料通过焙烧单元氧化焙烧，使赤铁矿渣与硫铁矿中的铁氧化为三氧化二铁进入烧渣中，硫氧化为二氧化硫进入烟气中，实现了铁与硫的分离，含有三氧化二铁的烧渣可以直接用作炼铁的原料。

Description

湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理装置

技术领域

本发明涉及脱硫处理领域，具体而言，涉及一种湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理装置。

背景技术

湿法炼锌是我国大多锌冶炼企业选择的冶炼工艺，而湿法炼锌中不管采用常规法和热酸除铁法，生产过程中均伴随产生大量含锌浸出渣。然而，由于热酸浸出时，焙砂中的铁也同锌一起进入溶液，后续为保证锌液的品质，需将锌液中的铁离子除去。

目前按除铁方法的不同大致可分为黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法等。其中赤铁矿法工艺优点是渣率低，原料的综合利用好，金属回收率高，适于处理含Au、Ag、Cu和In高的原料，且产出的赤铁矿渣含铁大于60％。然而，采用赤铁矿法除铁得到的赤铁矿渣中仍然还含有2.3％左右的S，且带有一定的腐蚀性，导致其难以直接用来炼铁。因此，为了将赤铁矿渣作为炼铁的辅助原料之一，从而实现资源的合理化应用，如何合理有效脱除赤铁矿渣中的硫，是实现该目的亟须解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理装置，以解决现有技术中湿法炼锌赤铁矿渣中由于硫含量过高无法作为炼铁原料的问题。

为了实现上述目的，本发明一个方面提供了一种湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理装置，其包括：混料单元，具有湿法炼锌赤铁矿渣进口和硫铁矿进口，混料单元用于将湿法炼锌赤铁矿渣和硫铁矿进行混合以得到混合原料；焙烧单元，与混料单元的出口相连，具有烧渣出口和烟气出口，焙烧单元用于对混合原料进行氧化焙烧以得到含有三氧化二铁的烧渣和含有二氧化硫的烟气；脱硫单元，与烟气出口相连，脱硫单元用于对烟气进行脱硫处理以得到硫酸和脱硫烟气。

进一步地，混料单元包括：第一加料装置，与湿法炼锌赤铁矿渣进口相连，第一加料装置用于提供湿法炼锌赤铁矿渣；第二加料装置，与硫铁矿进口相连，第二加料装置用于提供硫铁矿；混料装置，具有湿法炼锌赤铁矿渣进口和硫铁矿进口，用于向混合过程提供场所。

进一步地，混料装置还具有固体燃料进口，混料单元还包括：第三加料装置，与固体燃料进口相连，用于提供焦粉和/或煤粉作为固体燃料。

进一步地，焙烧单元包括：反应装置，与混料单元的出口相连，用于提供氧化焙烧反应的反应场所；加热装置，用于对反应装置进行加热。

进一步地，反应装置还具有热介质进口；加热装置包括热介质供应装置，热介质供应装置具有热介质出口，热介质出口与热介质进口相连。

进一步地，处理装置还包括冷却分离单元，冷却分离单元设置在烟气出口和脱硫单元之间相连的流路上，用于对烟气进行冷却并分离烟气中的烟尘。

进一步地，冷却分离单元包括依次串联设置在烟气出口和脱硫单元之间的余热回收装置和收尘装置。

进一步地，收尘装置包括依次串联设置的第一收尘装置和第二收尘装置，第一收尘装置和第二收尘装置分别独立地选自旋风除尘器和电收尘器。

进一步地，脱硫单元包括制酸装置，用于利用水吸收烟气中的二氧化硫以制备硫酸并得到脱硫烟气。

进一步地，处理装置还包括烧渣收集单元，烧渣收集单元包括：冷却装置，与烧渣出口相连，具有冷却烧渣出口，冷却装置用于对烧渣进行降温冷却以得到冷却烧渣；增湿装置，与冷却烧渣出口相连，具有湿烧渣出口，增湿装置用于对冷却烧渣进行增湿处理以得到湿烧渣。

应用本发明的技术方案，通过将湿法炼锌赤铁矿渣与硫铁矿混合然后进行氧化焙烧，能将赤铁矿渣中的三氧化二铁进入烧渣中溢出，硫氧化为二氧化硫进入烟气中，由于硫铁矿中含硫量高，反应放热量大，既可维持赤铁矿渣脱硫反应所需要的温度，同时经过氧化反应后硫铁矿烧渣本身也可以作为炼铁的辅助原料，这使湿法炼锌赤铁矿渣与硫铁矿混合焙烧得到的烧渣得到了资源化利用。含有二氧化硫的烟气由于带有较高的温度，在对烟气进行降温处理时，既能够获得大量热量，可用于湿法炼锌的生产，同时还可以分离出烟气中含有铁的烟尘，与烧渣混合一起作为炼铁的原料，进一步提高了铁资源的利用率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种的实施例湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理装置的结构框图；

图2示出了根据本发明的一种的实施例的湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理方法的工艺流程图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、混料单元；11、第一加料装置；12、第二加料装置；13、混料装置；14、第三加料装置；20、焙烧单元；21、反应装置；22、加热装置；30、冷却分离单元；31、余热回收装置；32、收尘装置；321、第一收尘装置；322、第二收尘装置；40、脱硫单元；41、制酸装置；50、烧渣收集单元；51、冷却装置；52、增湿装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术所描述的，现有技术中存在湿法炼锌赤铁矿渣中由于硫含量过高无法作为炼铁原料的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理装置，如图1所示，该处理装置包括混料单元10、焙烧单元20和脱硫单元40，其中，混料单元10具有湿法炼锌赤铁矿渣进口和硫铁矿进口，用于将湿法炼锌赤铁矿渣和硫铁矿进行混合以得到混合原料；焙烧单元20与混料单元10的出口相连，具有烧渣出口和烟气出口，用于对混合原料进行氧化焙烧以得到含有三氧化二铁的烧渣和含有二氧化硫的烟气；脱硫单元40与烟气出口相连，用于对烟气进行脱硫处理以得到硫酸和脱硫烟气。

根据本申请提供的方案，首先通过混料单元10将湿法炼锌赤铁矿渣和硫铁矿得到混合原料，然后将通过焙烧单元20对混合原料进行氧化焙烧，以使得赤铁矿渣与硫铁矿中的铁氧化为三氧化二铁进入烧渣中，硫氧化为二氧化硫进入烟气中，实现了混合原料中铁与硫的分离，含有三氧化二铁的烧渣可以直接用作炼铁的原料。其中，硫铁矿的氧化一方面会释放大量的热量，进而促进赤铁矿渣进行氧化，同时硫铁矿氧化后得到的烧渣液可作为炼铁的原料之一。然后再通过脱硫单元40将含有二氧化硫的烟气进行脱硫制酸，脱硫烟气可以直接排放入空气中，避免了烟气直接排入空气中造成的环境污染，同时合理利用了硫资源。

在一种优选的实施例中，如图1所示，上述混料单元10包括第一加料装置11、第二加料装置12和混料装置13，其中，第一加料装置11与湿法炼锌赤铁矿渣进口相连，用于提供湿法炼锌赤铁矿渣；第二加料装置12与硫铁矿进口相连，用于提供所述硫铁矿；混料装置13具有湿法炼锌赤铁矿渣进口和硫铁矿进口，用于向混合过程提供场所。通过将分别设置的加料装置，可以协调所添加的湿法炼锌赤铁矿渣与硫铁矿的添加比例，以适应实际生产。

在一种优选的实施例中，如图1所示，混料装置13还具有固体燃料进口，上述混料单元10还包括第三加料装置14，该第三加料装置与固体燃料进口相连，用于提供焦粉或煤粉作为固体燃料。增设固体燃料进口，可以进一步适应实际生产，在氧化焙烧过程中，硫铁矿氧化会释放热量促进赤铁矿渣的氧化进程，但是根据硫铁矿添加比例的不同，所释放的热量也会不一致。因此，当硫铁矿的添加量较少时，可以通过添加固体燃料来释放热量，促进赤铁矿渣的氧化焙烧。

在一种优选的实施例中，如图1所示，焙烧单元20包括反应装置21和加热装置22，其中反应装置21与混料单元10的出口相连，用于提供氧化焙烧反应的反应场所；加热装置22用于对反应装置21进行加热。用作提供氧化焙烧场所的反应装置，可以给混合原料的氧化焙烧提供充足的氧气，加热装置的设置可以保证氧化焙烧的热量供应。

在一种优选的实施例中，如图1所示，反应装置21还具有热介质进口；加热装置22包括热介质供应装置，热介质供应装置具有热介质出口，热介质出口与热介质进口相连。采用热介质供应装置作为加热装置，即在流化态氧化焙烧条件下，赤铁矿渣、硫铁矿与固体燃料能够被充分加热，也更易与氧气接触，进而使得混合原料中的硫被氧化的更为彻底，实现赤铁矿渣的脱硫处理。

在一种优选的实施例中，如图1所示，上述处理装置还包括冷却分离单元30，该冷却分离单元30设置在烟气出口和脱硫单元40之间相连的流路上，用于对烟气进行冷却并分离烟气中的烟尘。在高温焙烧条件下，得到的烟气混杂着烟尘，并携带着较高的温度，通过设置冷却分离单元对烟气进行降温处理能够便于后续对烟气的脱硫处理。同时由于烟尘中含有铁，通过分离出烟气中的烟尘，一方面能够将分离得到的烟尘作为炼铁的原料之一，另一方面，脱除了烟尘后的烟气进行脱硫处理时也排出了烟尘中所含杂质的影响

在一种优选的实施例中，如图1所示，上述冷却分离单元30包括依次串联设置在烟气出口和脱硫单元40之间的余热回收装置31和收尘装置32。具有高温且包裹有烟尘的烟气依次通过余热回收装置31得到了降温冷却，同时余热回收装置31将烟气中具有高能量进行收集，可以向湿法炼锌提供能量，实现了能量的合理化利用，再通过收尘装置，可以分离出烟尘，由于该烟尘中含有铁资源，因此也可作为炼铁的原料之一。

在一种优选的实施例中，如图1所示，收尘装置32包括依次串联设置的第一收尘装置321和第二收尘装置322，其中，第一收尘装置321和第二收尘装置322分别独立地选自旋风除尘器和电收尘器。由于烟气中烟尘成分的多样性，为了提高收尘率，串联设置第一收尘装置和第二收尘装置，其中第一收尘装置包括但不限于旋风除尘器，也可选择布袋收尘器或者其他可以分离气体中细小颗粒的收尘装置，第二收尘装置为电收尘装置，可以对微细粉尘进行进一步收集。

在一种优选的实施例中，如图1所示，脱硫单元40包括制酸装置41，用于利用水吸收烟气中的二氧化硫以制备硫酸并得到脱硫烟气。采用制酸装置作为脱硫单元，即可脱除烟气中的二氧化硫，避免含硫气体污染空气，还可以实现硫资源的合理化应用。除了制酸装置41以外，上述脱硫单元40还可以包括供水装置和酸收集装置，供水装置与制酸装置41相连，用于向其供应制酸过程需要的水，酸收集装置与制酸装置41相连，用于收集制酸过程产生的酸。

在一种优选的实施例中，如图1所示，上述处理装置还包括烧渣收集单元50，该烧渣收集单元50包括：冷却装置51和增湿装置52，其中冷却装置51与烧渣出口相连，且具有冷却烧渣出口，用于对烧渣进行降温冷却以得到冷却烧渣；增湿装置52与冷却烧渣出口相连，且具有湿烧渣出口，用于对冷却烧渣进行增湿处理以得到湿烧渣。焙烧后得到的烧渣为熔融状态，且具备较高的温度，难以直接收集，因此，首先通过冷却装置将高温烧渣进行降温处理，具体工业应用时，可以采用流化态冷却器和高效圆筒冷却剂对烧渣进行降温处理，以得到冷却烧渣。由于上述收集的烟尘可以为烧渣混合一起作为炼铁的原料，因此，还增设增湿装置保持冷却烧渣表面湿润，以利于将烟尘与烧渣混合，共同作为炼铁原料。

在另一种典型的实施例中，本发明提供了一种湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理方法，如图2所示，该方法的具体步骤包括：首先将湿法炼锌赤铁矿渣和硫铁矿一起混合以得到混合物，然后将混合物进行氧化焙烧，可以得到含有三氧化二铁的烧渣和含有二氧化硫的烟气；再将烟气进行脱硫处理，从而得到硫酸和脱硫烟气。

根据本申请提供的方案，通过将湿法炼锌赤铁矿渣与硫铁矿混合然后进行氧化焙烧，能将赤铁矿渣中的三氧化二铁进入烧渣中溢出，硫氧化为二氧化硫进入烟气中，由于硫铁矿中含硫量高，反应放热量大(硫燃烧生成二氧化硫为放热反应)，既可维持赤铁矿渣脱硫反应所需要的温度，同时经过氧化反应后硫铁矿烧渣本身也可以作为炼铁的辅助原料，这使湿法炼锌赤铁矿渣与硫铁矿混合焙烧得到的烧渣得到了资源化利用。然后通过用水吸收烟气中的二氧化硫可以制备硫酸，再将经过脱硫处理的烟气直接排放，一方面实现了硫资源的资源化利用，另一方面避免了环境污染。

优选地，上述湿法炼锌赤铁矿渣和硫铁矿之间的重量比为1:2～3。将二者之间的重量比控制在上述范围内，氧化焙烧更为彻底。更优选地，焙烧温度为960～1100℃。

在一种优选的实施例中，如图2所示，上述混合物中还添加有固体燃料。赤铁矿渣的氧化焙烧脱硫反应需要维持在一定的温度下才能进行，虽然硫铁矿的氧化反应会放出大量热量，但当赤铁矿渣与硫铁矿的添加比例不足于维持焙烧热平衡时，适当添加一些固体燃料能够有助于赤铁矿渣脱硫反应的充分进行。

在一种优选的实施例中，上述固体燃料选自焦粉和/或煤粉。固体燃料的选择包括但并不仅限于上述提供的种类，但采用上述提供的种类获取更为简易，且成本较低。

在一种优选的实施例中，上述氧化焙烧过程为流化态氧化焙烧过程。流化态氧化焙烧条件下，赤铁矿渣、硫铁矿与固体燃料能够被充分加热，也更易与氧气接触，进而使得混合原料中的硫被氧化的更为彻底，实现赤铁矿渣的脱硫处理。

在一种优选的实施例中，如图2所示，在将烟气进行脱硫处理的步骤之前，上述处理方法还包括对烟气进行冷却，并分离出烟气中烟尘的步骤。在高温焙烧条件下，得到的烟气混杂着烟尘，并携带着较高的温度，通过对烟气进行降温处理能够便于后续对烟气的脱硫处理。同时由于烟尘中含有铁，通过分离出烟气中的烟尘，一方面能够将分离得到的烟尘作为炼铁的原料之一，另一方面，脱除了烟尘后的烟气进行脱硫处理时也排出了烟尘中所含杂质的影响。

在一种优选的实施例中，如图2所示，对烟气进行冷却，并分离烟气中烟尘的步骤包括：首先将焙烧后的烟气通入余热回收装置中进行降温冷却处理；然后将冷却后的烟气通入收尘装置中，分离出冷却烟尘。余热回收装置能够将具有较高温度的烟气中含有的热量进行回收，避免了能量的浪费。再通过收尘装置将烟气中的烟尘收集，分离出烟尘，既利于合理利用烟尘，又方便了烟气的后续处理。

在一种优选的实施例中，将余热回收装置中得到的热量用于给湿法炼锌提供能量。将湿法炼锌赤铁矿渣脱硫处理过程中余热回收装置中的热量用于给湿法炼锌提供能量，实现了在湿法炼锌和湿法炼锌赤铁矿渣脱硫处理的整体流程循环中合理利用资源，避免了能源的浪费，进一步降低了湿法炼锌的运作成本，有利于推进湿法炼锌的工业化应用。

在一种优选的实施例中，上述脱硫处理过程包括：首先将烟气通入水中吸收二氧化硫以制备得到硫酸，同时得到脱硫烟气。将含有二氧化硫的烟气通过脱硫处理，一方面可以制备硫酸，合理利用烟气中的二氧化硫，同时经过脱硫处理的烟气可以直接排放，避免了环境污染。

在一种优选的实施例中，如图2所示，上述处理方法还包括对烧渣依次进行降温冷却和收集的步骤，该步骤包括：首先将烧渣通入冷却装置中进行降温冷却，以得到冷却烧渣；再将冷却烧渣通入增湿装置中增湿，然后收集得到湿烧渣。焙烧后得到的烧渣具备较高的温度，难以直接收集，因此需要通过冷却装置对烧渣进行降温冷却。同时，烧渣与烟尘可一起作为炼铁的原料，因此，将冷却烧渣进行增湿，可以保持冷却烧渣表面湿润，从而可以更好地吸附烟尘，共同作为炼铁的原料。此外，将冷却烧渣表面湿润，也便于运输。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。

实施例1

赤铁矿渣，含Zn 0.96％，S 2.57％，Fe 62.63％。

硫铁矿，含Zn 1.13％，S 27.09％，Fe 52.70％。

将上述赤铁矿渣按进料速度9.47t/h，硫铁矿按进料速度23.41t/h先经混料单元混合，并加入少量煤粉作为燃料，混合物料32.88t/h，含Zn 1.08％，S 20.02％，Fe55.56％。然后将混合物料在焙烧单元中于980℃下焙烧，焙烧后的烧渣为30.08t/h，含Zn1.18％，S 0.5％，Fe 60.75％。焙烧后的烟气依次经过利用余热回收装置冷却、通入除尘器中分离烟尘、通入水中吸收二氧化硫。烧渣通入冷却装置降温、通入增湿装置中增湿得到湿烧渣，湿烧渣作为配料之一送钢铁厂回收铁。

实施例2

与实施例1不同之处在于：焙烧温度为1100℃，焙烧后的烧渣为30.03t/h，含Zn1.19％，S 0.48％，Fe 61.06％。

实施例3

与实施例1不同之处在于：焙烧温度为960℃，焙烧后的烧渣为30.12t/h，含Zn1.16％，S 0.52％，Fe 60.82％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种湿法炼锌赤铁矿渣脱硫的处理装置，其特征在于，所述处理装置包括：

混料单元(10)，具有湿法炼锌赤铁矿渣进口和硫铁矿进口，所述混料单元(10)用于将所述湿法炼锌赤铁矿渣和硫铁矿进行混合以得到混合原料；

焙烧单元(20)，与所述混料单元(10)的出口相连，具有烧渣出口和烟气出口，所述焙烧单元(20)用于对所述混合原料进行氧化焙烧以得到含有三氧化二铁的烧渣和含有二氧化硫的烟气；

脱硫单元(40)，与所述烟气出口相连，所述脱硫单元(40)用于对所述烟气进行脱硫处理以得到硫酸和脱硫烟气。

2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述混料单元(10)包括：

第一加料装置(11)，与所述湿法炼锌赤铁矿渣进口相连，所述第一加料装置(11)用于提供所述湿法炼锌赤铁矿渣；

第二加料装置(12)，与所述硫铁矿进口相连，所述第二加料装置(12)用于提供所述硫铁矿；

混料装置(13)，具有所述湿法炼锌赤铁矿渣进口和所述硫铁矿进口，用于向所述混合过程提供场所。

3.根据权利要求2所述的处理装置，其特征在于，所述混料装置(13)还具有固体燃料进口，所述混料单元(10)还包括：

第三加料装置(14)，与所述固体燃料进口相连，用于提供焦粉和/或煤粉作为固体燃料。

4.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，所述焙烧单元(20)包括：

反应装置(21)，与所述混料单元(10)的出口相连，用于提供所述氧化焙烧反应的反应场所；

加热装置(22)，用于对所述反应装置(21)进行加热。

5.根据权利要求4所述的处理装置，其特征在于，所述反应装置(21)还具有热介质进口；所述加热装置(22)包括热介质供应装置，所述热介质供应装置具有热介质出口，所述热介质出口与所述热介质进口相连。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括冷却分离单元(30)，所述冷却分离单元(30)设置在所述烟气出口和所述脱硫单元(40)之间相连的流路上，用于对所述烟气进行冷却并分离所述烟气中的烟尘。

7.根据权利要求6所述的处理装置，其特征在于，所述冷却分离单元(30)包括依次串联设置在所述烟气出口和所述脱硫单元(40)之间的余热回收装置(31)和收尘装置(32)。

8.根据权利要求7所述的处理装置，其特征在于，所述收尘装置(32)包括依次串联设置的第一收尘装置(321)和第二收尘装置(322)，所述第一收尘装置(321)和所述第二收尘装置(322)分别独立地选自旋风除尘器和电收尘器。

9.根据权利要求6所述的处理装置，其特征在于，所述脱硫单元(40)包括制酸装置(41)，用于利用水吸收烟气中的二氧化硫以制备所述硫酸并得到所述脱硫烟气。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括烧渣收集单元(50)，所述烧渣收集单元(50)包括：

冷却装置(51)，与所述烧渣出口相连，具有冷却烧渣出口，所述冷却装置(51)用于对所述烧渣进行降温冷却以得到冷却烧渣；

增湿装置(52)，与所述冷却烧渣出口相连，具有湿烧渣出口，所述增湿装置(52)用于对所述冷却烧渣进行增湿处理以得到湿烧渣。