CN112708753B - 一种铁精矿深度脱硫处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种铁精矿深度脱硫处理方法及系统，其中，所述方法包括以下步骤：磁选处理→造浆处理→氧化处理→陈化处理，造浆得到第一矿浆，向第一矿浆中加入氧化剂使之与矿浆发生充分氧化反应，经氧化反应后的矿浆输送至陈化反应器中并进行搅拌陈化处理得到第二矿浆，陈化反应和氧化反应产生的SO2气体采用钠盐吸收得到亚硫酸盐；第二矿浆通过输送管道输送至浓密井浓缩后，溢流回收后得到硫磺，底流经后续脱水作业脱水后得到低硫铁精矿；本发明提供的技术方案中，通过对磁选后的铁精矿造浆并加入氧化剂进行充分氧化反应后进行陈化处理，以脱除铁精矿中的硫，有效降低铁精矿中的硫含量，提高铁精矿品位，同时降低铁精矿的损失，提高了经济效益。

Description

一种铁精矿深度脱硫处理方法及系统
技术领域
本发明涉及铁精矿脱硫技术领域，特别涉及一种铁精矿深度脱硫处理方法及系统。
背景技术
铁精矿中硫主要以黄铁矿磁、黄铁矿的形式存在，黄铁矿含硫达53%，一般在43～48%之间，含铁在46.6%。磁黄铁矿Fe5S6～FenSn+1为一种构造较为复杂的含铁硫化物。硫的危害主要表现在两方面，一方面是对钢材的影响，另一方面是对环境的影响。硫会对钢材产生热脆性，矿石中含硫量越高，脱硫成本就越大。硫对环境产生影响是因为硫在冶炼的过程中会产生大量SO2、SO3等气体，采用熟石灰来吸收会造成对环保的压力大，加工成本高。为此尽量降低矿石中的硫含量具有重要的意义。
目前主要的铁精矿的脱硫技术有两种：磁选和浮选。由于黄铁矿与磁黄铁矿均具有强磁性，在磁选过程中磁黄铁矿很容易与磁铁矿产生异相磁团聚，并且细粒磁黄铁矿覆盖于磁铁矿表面致使二者难以磁选分离，同时磁黄铁矿磨矿过程中易泥化，磁选过程中由于只能分离出一部分磁黄铁矿，磁选过程中不可避免的会有夹杂现象的产生，磁黄铁矿必定要进入铁精矿，所以大部分矿厂采用的是浮选法。
多年来国内外选矿科研工作者对铁精矿的浮选进行了大量的研究，一直没能找到有效的脱硫方法。目前国内外对铁精矿的浮选仍采用硫酸或者硫酸铜活化，黄药作为捕收剂，但该法对铁精矿的硫脱除率低，同时对铁的损失较大，会造成一种资源上的浪费，增加生产成本，影响经济效益。因此现有的铁精矿脱硫手段仍有待改进。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种铁精矿深度脱硫处理方法及系统，旨在解决现有的铁精矿含硫量较高难脱除，造成铁损失大，生产成较高的问题。
为实现上述目的，本发明提出提出一种铁精矿深度脱硫处理方法，包括以下步骤：磁选处理→造浆处理→氧化处理→陈化处理，具体地：
（1）将经磁选机磁选后的铁精矿输送至搅拌装置中，加水混合得到第一矿浆；
（2）将上述第一矿浆经输送管道输送至氧化反应装置中，并向氧化反应装置中加入氧化剂使之与矿浆发生充分氧化反应，反应过程中产生SO2，同时打开氧化反应装置的排气阀，保持氧化反应装置内的气压平衡，并使氧化反应装置内的温度保持在设定温度；
（3）将上述氧化反应装置中经氧化反应后的矿浆输送至陈化反应器中并进行搅拌陈化处理得到第二矿浆，搅拌过程中产生SO2，陈化反应和氧化反应产生的SO2气体采用钠盐吸收得到亚硫酸盐；
（4）将上述第二矿浆通过输送管道输送至浓密井，经浓密井浓缩后得到溢流和底流，溢流回收后得到硫磺，底流经后续脱水作业脱水后得到低硫铁精矿。
优选地，步骤（1）中所述磁选后的铁精矿的硫含量为0.5~2.0%；步骤（4）中所述低硫铁精矿的硫含量为0.1~0.5%。
优选地，步骤（1）中所述第一矿浆的浓度为40~80%。
优选地，步骤（2）中所述氧化剂为H2O2、KClO3、KClO4、Cl2、K2Cr2O7、NO2和HNO3中的一种或多种。
优选地，步骤（2）中所述设定温度为20~80℃。
优选地，步骤（3）中所述钠盐为碳酸钠或者碳酸钾。
优选地，步骤（3）中所述第二矿浆的浓度为20%~40%。
为实现上述目的，本发明提出还提出一种铁精矿深度脱硫处理系统，应用上述的铁精矿深度脱硫处理方法，所述铁精矿深度脱硫处理系统包括通过输料管道依次连接的磁选机、搅拌桶、氧化反应装置、陈化反应器和浓密井，所述氧化反应装置包括料浆箱、螺旋输送杆、驱动装置和缓冲仓，所述料浆箱的顶部依次开设有精矿进料口和多个加药口，每一加药口均安装有具有密封结构的漏斗型加药盒；所述螺旋输送杆设于所述料浆箱内，用于输送料浆，所述驱动装置与所述螺旋输送杆驱动连接，用以驱动所述螺旋输送杆转动，所述缓冲仓设于所述料浆箱的尾部且其底部设有出料口，所述出料口通过输料管道连接至所述陈化反应器，所述陈化反应器中安装有搅拌装置。
优选地，还包括储气罐，所述料浆箱的顶部还开设有多个第一排气口，所述多个第一排气口与所述多个加药口间隔分布，所述陈化反应器的顶部设有第二排气口，且所述第一排气口和第二排气口均通过输气管连接至储气罐。
优选地，还包括储料仓，所述浓密井中安装有搅拌装置，且浓密井具有溢流口和底流出料口，所述底流出料口通过输送管道连接至储料仓。
本发明提供的技术方案中，通过对磁选后的铁精矿造浆并加入氧化剂进行充分氧化反应生成SO2，经氧化反应后的浆料进行搅拌陈化处理，搅拌过程中产生SO2，陈化反应和氧化反应产生的SO2气体采用钠盐进行吸收来脱除铁精矿中的硫，以有效降低铁精矿中的硫含量，提高铁精矿品位，同时降低铁精矿的损失，且整个氧化反应过程中产生的SO2采用钠盐吸收进行净化处理，不污染环境，并回收得到副产品亚硫酸盐和硫磺，提高了经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的铁精矿深度脱硫处理方法一实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的铁精矿深度脱硫处理系统一实施例的流程示意图；
图3为图2中磁选机的结构示意图；
图4为图2中氧化反应装置的结构示意图。
附图标号说明：1-磁选机，11-磁筒体，12-箱体，13-冲洗调节杆，14-驱动电机，15-精矿出料口，16-观察孔，17-尾矿排矿口，2-搅拌桶，3-氧化反应装置，31-料浆箱，32-螺旋输送杆，33-驱动装置，34-缓冲仓，35-进料口，36-加药口，37-第一排气口，4-陈化反应器，41-搅拌装置，42-第二排气口，5-浓密井，6-储水箱，7-储气罐，8-储料仓，9-控制阀。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
本发明提出一种铁精矿深度脱硫处理方法，图1为本发明提出的一种铁精矿深度脱硫处理方法一实施例的示意图。
请参阅图1，所述铁精矿深度脱硫处理方法包括以下步骤：磁选处理→造浆处理→氧化处理→陈化处理，具体地：
（1）将经磁选机磁选后的铁精矿输送至搅拌装置中，加水混合得到第一矿浆。
进一步地，所述磁选后的铁精矿中硫含量为0.5~2.0%；所述第一矿浆的浓度为40~80%。
（2）将上述第一矿浆经输送管道输送至氧化反应装置中，并向氧化反应装置中加入氧化剂使之与矿浆发生充分氧化反应，反应过程中产生SO2，同时打开氧化反应装置的排气阀，保持氧化反应装置内的气压平衡，并使氧化反应装置内的温度保持在设定温度，所述设定温度为20~80℃。进一步地，步骤（2）中所述氧化剂为H2O2、KClO3、KClO4、Cl2、K2Cr2O7、NO2和HNO3中的一种或多种。
上述步骤（1）中，调节矿浆浓度为40~80%，上述步骤（2）中加入氧化剂，并控制反应温度为20~80%，以使加入的氧化剂与铁精矿中的硫快速充分反应，以获得很好的脱硫效果。
（3）将上述氧化反应装置中经氧化反应后的矿浆输送至陈化反应器中并进行搅拌陈化处理得到第二矿浆，搅拌过程中产生SO2，陈化反应和氧化反应产生的SO2气体采用钠盐吸收得到亚硫酸盐；进一步地，步骤（3）中所述第二矿浆的浓度为20%~40%，所述钠盐为碳酸钠或者碳酸钾。
上述步骤（3）中调节矿浆浓度为20%~40%，有利于搅拌陈化处理过程中释放出氧化反应后残留的SO2，以充分排出SO2，降低铁精矿中硫含量。
（4）将上述第二矿浆通过输送管道输送至浓密井，经浓密井浓缩后得到溢流和底流，溢流回收后得到硫磺，底流经后续脱水作业脱水后得到低硫铁精矿。进一步地，所述低硫铁精矿的硫含量为0.1~0.5%。
为本发明提出还提出一种铁精矿深度脱硫处理系统，应用上述的铁精矿深度脱硫处理方法，图2至图4为本发明提出的一种铁精矿深度脱硫处理系统的一实施例的示意图，所述铁精矿深度脱硫处理系统包括通过输料管道依次连接的磁选机1、搅拌桶2、氧化反应装置3、陈化反应器4和浓密井5，所述氧化反应装置3包括料浆箱31、螺旋输送杆32、驱动装置33和缓冲仓34，所述料浆箱31的顶部依次开设有精矿进料口35和多个加药口36，所述螺旋输送杆32设于所述料浆箱31内，用于输送料浆，所述驱动装置33与所述螺旋输送杆32驱动连接，用以驱动所述螺旋输送杆32转动，所述缓冲仓34设于所述料浆箱31的尾部且其底部设有出料口，所述出料口通过输料管道连接至所述陈化反应器4，所述陈化反应器4中安装有搅拌装置41。
本实施例中，请参阅图3，所述磁选机1包括磁筒体11、架设磁筒体11的箱体12、设于箱体12上且位于磁筒体11前方的冲洗调节杆13、以及设于箱体12外侧面的驱动电机14，所述冲洗调节杆13上开设有喷水孔，所述箱体12位于所述冲洗调节杆13的下方设有精矿出料口15，且箱体12的底部设有观察孔16和尾矿排矿口17。
本实施例中，请参阅图2，所述搅拌桶2的顶部通过连接管道连接有储水箱6，以方便对铁精矿料浆进行补水调节氧化反应的料浆浓度。
本实施例中，请参阅图4，每一加药口36均安装有具有密封结构的漏斗型加药盒，避免氧化反应放出的二氧化硫排出污染环境，降低了有害气体污染。
本实施例中，请参阅图2，所述深度脱硫处理系统还包括储气罐7，所述料浆箱31的顶部还开设有多个第一排气口37，所述陈化反应器4的顶部设有第二排气口42，且所述第一排气口37和第二排气口42均通过输气管连接至储气罐7。所述储气罐7收集多个排气口放出的二氧化硫，避免排出污染环境。
进一步地，请参阅图4，所述多个第一排气口37与所述多个加药口36间隔分布。多个排气口与多个加药口36间隔分布，使加药和排气更均匀，氧化装置中反应更充分更完全。
本实施例中，所述驱动装置33包括设于所述料浆箱31的外侧面的电机、连接所述电机的输出轴的减速机、以及连接所述减速机的转轴和所述螺旋输送杆32的链条传送机构。
本实施例中，请参阅图2，所述深度脱硫处理系统还包括储料仓8，所述浓密井5中安装有搅拌装置41，且浓密井5具有溢流口和底流出料口，所述底流出料口通过输送管道连接至储料仓8。
本实施例中，请参阅图2，所述输料管道上均设有浆料控制阀9，用以控制系统中浆料的输送。
所述铁精矿深度脱硫处理系统的工作过程为：
经磁选机1处理后所得的铁精矿由出料口经输送管道输送至搅拌桶2，同时由储水箱6向搅拌桶2中补水，铁精矿和水经搅拌装置41搅拌均匀后形成铁精矿浆料，并输送至氧化反应装置3，氧化反应装置3内的浆料在驱动电机14作用下由螺旋输送杆32将铁精矿浆料进行搅拌并向前输送，同时经多个加药口36向铁精矿浆料中投加氧化剂，铁精矿浆料氧化反应后放出部分二氧化硫，二氧化硫由多个排气口排出，同时使氧化反应装置3内保持气压平衡，二氧化硫经输气管输送至储气罐7收集进行净化处理，氧化处理后的铁精矿浆料进入缓冲仓34后输送至陈化反应器4进行陈化反应，该阶段会同时放出二氧化硫，二氧化硫经输气管输送至储气罐7收集后进行净化处理，陈化反应后的铁精矿输送至浓密井5，残留的硫经溢流口排出，脱硫后的铁精矿则输送至储料仓8储存并进行后续脱水作业处理。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，不用于限定本发明。
实施例1
湖北某矿山采矿所得铁精矿含硫量为0.9%，采用本发明的铁精矿深度脱硫方法，按照以下步骤对其进行处理：
（1）将经磁选机磁选后的铁精矿输送至搅拌装置中，加水混合得到第一矿浆，第一矿浆的浓度为55%；
（2）将上述第一矿浆经输送管道输送至氧化反应装置中，并向氧化反应装置中加入氧化剂H2O2和KClO3使之与矿浆发生充分氧化反应，反应过程中产生SO2，同时打开氧化反应装置的排气阀，保持氧化反应装置内的气压平衡，并使氧化反应装置内的温度保持在60℃；
（3）将上述氧化反应装置中经氧化反应后的矿浆输送至陈化反应器中并进行搅拌陈化处理得到第二矿浆，第二矿浆浓度为27%，搅拌过程中产生SO2，陈化反应和氧化反应产生的SO2气体采用钠盐吸收得到亚硫酸盐；
（4）将上述第二矿浆通过输送管道输送至浓密井，经浓密井浓缩后得到溢流和底流，溢流回收后得到硫磺，底流经后续脱水作业脱水后得到低硫铁精矿。
采用本发明的方法对该铁精矿深度脱硫处理后，铁精矿中硫含量降低至0.3%，硫脱除率高达88.9%，与传统工艺的脱硫率71%相比，硫脱除率提高了17.9%。
实施例2
安徽某矿山采矿所得铁精矿含硫量为0.5%，采用本发明的铁精矿深度脱硫方法，按照以下步骤对其进行处理：
（1）将经磁选机磁选后的铁精矿输送至搅拌装置中，加水混合得到第一矿浆，第一矿浆的浓度为80%；
（2）将上述第一矿浆经输送管道输送至氧化反应装置中，并向氧化反应装置中加入氧化剂H2O2和KClO3使之与矿浆发生充分氧化反应，反应过程中产生SO2，同时打开氧化反应装置的排气阀，保持氧化反应装置内的气压平衡，并使氧化反应装置内的温度保持在20℃；
（3）将上述氧化反应装置中经氧化反应后的矿浆输送至陈化反应器中并进行搅拌陈化处理得到第二矿浆，第二矿浆浓度为40%，搅拌过程中产生SO2，陈化反应和氧化反应产生的SO2气体采用钠盐吸收得到亚硫酸盐；
（4）将上述第二矿浆通过输送管道输送至浓密井，经浓密井浓缩后得到溢流和底流，溢流回收后得到硫磺，底流经后续脱水作业脱水后得到低硫铁精矿。
采用本发明的方法对该铁精矿深度脱硫处理后，铁精矿中硫含量降低至0.1%，硫脱除率高达89.2%，与传统工艺的脱硫率73%相比，硫脱除率提高了16.2%。
实施例3
湖南某矿山采矿所得铁精矿含硫量为2.0%，采用本发明的铁精矿深度脱硫方法，按照以下步骤对其进行处理：
（1）将经磁选机磁选后的铁精矿输送至搅拌装置中，加水混合得到第一矿浆，第一矿浆的浓度为40%；
（2）将上述第一矿浆经输送管道输送至氧化反应装置中，并向氧化反应装置中加入氧化剂H2O2和KClO3使之与矿浆发生充分氧化反应，反应过程中产生SO2，同时打开氧化反应装置的排气阀，保持氧化反应装置内的气压平衡，并使氧化反应装置内的温度保持在80℃；
（3）将上述氧化反应装置中经氧化反应后的矿浆输送至陈化反应器中并进行搅拌陈化处理得到第二矿浆，第二矿浆浓度为20%，搅拌过程中产生SO2，陈化反应和氧化反应产生的SO2气体采用钠盐吸收得到亚硫酸盐；
（4）将上述第二矿浆通过输送管道输送至浓密井，经浓密井浓缩后得到溢流和底流，溢流回收后得到硫磺，底流经后续脱水作业脱水后得到低硫铁精矿。
采用本发明的方法对该铁精矿深度脱硫处理后，铁精矿中硫含量降低至0.5%，硫脱除率高达88.6%，与传统工艺的脱硫率69%相比，硫脱除率提高了18.7%。
需要说明的是，本发明提供的铁精矿深度脱硫处理方法还具有很好的经济效益，
在整个深度脱硫的过程中，该方法不仅降低了硫含量，更是将硫资源化，将硫成功的转化为硫磺与亚硫酸盐，并结合了生产实际，大大降低了工艺投资成本。其中根据氧化反应可知，每反应1吨铁精矿，将会产生0.1t的硫磺与0.9t的二氧化硫，其中SO2与碳酸钠反应可以生成亚硫酸钠，硫磺的市场价格约为764.42元/t，亚硫酸钠的市场价格约为2100元/t，碳酸钠的成本约为1700元/t，因此，每处理一吨铁精矿所带来的利益为436.4元。可见，该方法具有很好的实用性，适于铁矿厂生产的推广应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种铁精矿深度脱硫处理方法，其特征在于：包括以下步骤：磁选处理→造浆处理→氧化处理→陈化处理，具体地：
（1）将经磁选机磁选后的铁精矿输送至搅拌装置中，所述磁选后的铁精矿的硫含量为0.5~2.0%，加水混合得到第一矿浆；
（2）将上述第一矿浆经输送管道输送至氧化反应装置中，并向氧化反应装置中加入氧化剂使之与矿浆发生充分氧化反应，反应过程中产生SO2，同时打开氧化反应装置的排气阀，保持氧化反应装置内的气压平衡，并使氧化反应装置内的温度保持在设定温度，所述设定温度为20~80℃；
（3）将上述氧化反应装置中经氧化反应后的矿浆输送至陈化反应器中并进行搅拌陈化处理得到第二矿浆，搅拌过程中产生SO2，陈化反应和氧化反应产生的SO2气体采用钠盐吸收得到亚硫酸盐；
（4）将上述第二矿浆通过输送管道输送至浓密井，经浓密井浓缩后得到溢流和底流，溢流回收后得到硫磺，底流经后续脱水作业脱水后得到低硫铁精矿，所述低硫铁精矿的硫含量为0.1~0.5%。
2.根据权利要求1所述的一种铁精矿深度脱硫处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述第一矿浆的浓度为40~80%。
3.根据权利要求1所述的一种铁精矿深度脱硫处理方法，其特征在于：步骤（2）中所述氧化剂为H2O2、KClO3、KClO4、Cl2、K2Cr2O7、NO2和HNO3中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种铁精矿深度脱硫处理方法，其特征在于：步骤（3）中所述钠盐为碳酸钠或者碳酸钾。
5.根据权利要求1所述的一种铁精矿深度脱硫处理方法，其特征在于：步骤（3）中所述第二矿浆的浓度为20%~40%。
6.一种铁精矿深度脱硫处理系统，应用根据权利要求1至5任意一项所述的铁精矿深度脱硫处理方法，其特征在于：所述铁精矿深度脱硫处理系统包括通过输料管道依次连接的磁选机、搅拌桶、氧化反应装置、陈化反应器和浓密井，所述氧化反应装置包括料浆箱、螺旋输送杆、驱动装置和缓冲仓，所述料浆箱的顶部依次开设有精矿进料口和多个加药口，每一加药口均安装有具有密封结构的漏斗型加药盒；所述螺旋输送杆设于所述料浆箱内，用于输送料浆，所述驱动装置与所述螺旋输送杆驱动连接，用以驱动所述螺旋输送杆转动，所述缓冲仓设于所述料浆箱的尾部且其底部设有出料口，所述出料口通过输料管道连接至所述陈化反应器，所述陈化反应器中安装有搅拌装置。
7.根据权利要求6所述的一种铁精矿深度脱硫处理系统，其特征在于：还包括储气罐，所述料浆箱的顶部还开设有多个第一排气口，所述多个第一排气口与所述多个加药口间隔分布，所述陈化反应器的顶部设有第二排气口，且所述第一排气口和第二排气口均通过输气管连接至储气罐。
8.根据权利要求6所述的一种铁精矿深度脱硫处理系统，其特征在于：还包括储料仓，所述浓密井中安装有搅拌装置，且浓密井具有溢流口和底流出料口，所述底流出料口通过输送管道连接至储料仓。
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