一種硫鐵礦制備脫硫石膏的系統(tǒng)的制作方法

本實(shí)用新型屬于冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硫鐵礦制備脫硫石膏的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

硫酸的生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生硫鐵礦燒渣(又稱硫酸渣)，其是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的主要固體廢棄物之一。我國(guó)每年產(chǎn)生的大量硫鐵礦燒渣大多采用堆填處理，不僅占用了大量土地，而且對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。同時(shí)，硫鐵礦燒渣含有的20％～60％的鐵也沒有得到回收利用。

近年來隨著鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)對(duì)鐵礦產(chǎn)資源的開發(fā)強(qiáng)度加大，資源品位高、分選性好的鐵礦資源正逐漸減少，礦產(chǎn)資源可供給能力持續(xù)下降。積極開發(fā)難利用鐵礦石資源，可有效擴(kuò)大我國(guó)可利用的鐵礦石資源量，降低對(duì)外依存度，保障鐵礦石供應(yīng)的安全。

直接利用硫鐵礦生產(chǎn)鐵精粉的系統(tǒng)，設(shè)備復(fù)雜，成本高，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生污染氣體，增加治理成本?，F(xiàn)有的一種用硫鐵礦生產(chǎn)鐵精粉的方法及其裝置，是在已的生產(chǎn)硫酸裝置的基礎(chǔ)上，增加原料混配系統(tǒng)，利用沸騰爐排出的燒渣，按計(jì)算比例摻入硫鐵礦中，并與其它成分混合入爐焙燒，產(chǎn)物為硫酸，還可獲得鐵精粉。此工藝獲得的鐵精粉金屬化率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型意在提出一種硫鐵礦制備脫硫石膏的系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)底爐中實(shí)現(xiàn)硫鐵礦的氧化焙燒與還原焙燒，還原效果佳，金屬化率高，獲得金屬化球團(tuán)，收集轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣，用于制造脫硫石膏。

本實(shí)用新型的氧化焙燒是在氧化氣氛中進(jìn)行的，通過焙燒使硫鐵礦中的某些成分發(fā)生氧化反應(yīng)，生成新的氧化物。硫鐵礦(FeS₂)在氧化氣氛(或通入大量空氣)中長(zhǎng)時(shí)間焙燒時(shí)與O₂發(fā)生反應(yīng)生成磁鐵礦：3FeS₂+8O₂→Fe₃O₄+6SO₂，氧化焙燒區(qū)煙氣中SO₂經(jīng)催化生成SO₃：2SO₂+O₂→2SO₃，SO₃在電石渣漿中與Ca(OH)₂反應(yīng)生成脫硫石膏：Ca(OH)₂+SO₃→CaSO₄+H₂O，磁鐵礦更容易被還原。

本實(shí)用新型的目的之一是提供一種硫鐵礦制備脫硫石膏的系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)底爐、煙氣干燥催化系統(tǒng)和脫硫石膏制備裝置，

所述轉(zhuǎn)底爐包括入料口、出料口、煙氣出口和擋墻，所述擋墻位于所述轉(zhuǎn)底爐的爐體內(nèi)，將所述爐體內(nèi)的環(huán)形空間分隔為氧化焙燒區(qū)和還原焙燒區(qū)，所述轉(zhuǎn)底爐入料口位于所述氧化焙燒區(qū)，所述轉(zhuǎn)底爐出料口位于所述還原焙燒區(qū)，所述轉(zhuǎn)底爐煙氣出口位于所述氧化焙燒區(qū)；

所述煙氣干燥催化系統(tǒng)包括煙氣入口和煙氣出口；

所述脫硫石膏制備裝置包括煙氣入口；

所述轉(zhuǎn)底爐煙氣出口連接所述煙氣干燥催化系統(tǒng)煙氣入口，所述煙氣干燥催化系統(tǒng)煙氣出口連接所述脫硫石膏制備裝置煙氣入口。

轉(zhuǎn)底爐用于硫鐵礦的氧化焙燒和還原焙燒。煙氣干燥催化系統(tǒng)用于轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣的干燥和催化。脫硫石膏制備裝置用于利用煙氣制備脫硫石膏。

轉(zhuǎn)底爐的爐底可旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的爐底帶動(dòng)爐內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)。硫鐵礦干球團(tuán)由轉(zhuǎn)底爐入料口進(jìn)入氧化焙燒區(qū)，經(jīng)氧化焙燒后進(jìn)入還原焙燒區(qū)，還原焙燒后的金屬化球團(tuán)經(jīng)轉(zhuǎn)底爐出料口排出轉(zhuǎn)底爐。煙氣出口用于收集轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣。

本實(shí)用新型中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：細(xì)磨機(jī)、壓球機(jī)和干燥裝置，

所述細(xì)磨機(jī)包括出料口；所述壓球機(jī)包括入料口和出料口；所述干燥裝置包括入料口和出料口；

所述細(xì)磨機(jī)出料口連接所述壓球機(jī)入料口，所述壓球機(jī)出料口連接所述干燥裝置入料口，所述干燥裝置出料口連接所述轉(zhuǎn)底爐入料口。

細(xì)磨機(jī)用于將硫鐵礦細(xì)磨至后續(xù)處理所需的粒度。壓球機(jī)用于將細(xì)磨的硫鐵礦顆粒造球。干燥裝置用于球團(tuán)的干燥，為后續(xù)焙燒做準(zhǔn)備。

作為優(yōu)選的方案，所述轉(zhuǎn)底爐進(jìn)一步包括還原劑入口，所述還原劑入口位于所述還原焙燒區(qū)遠(yuǎn)離出料口端的爐頂。還原劑由所述還原劑入口進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐，在干球團(tuán)進(jìn)入還原焙燒區(qū)時(shí)將所述干球團(tuán)均勻覆蓋一層還原劑。

具體的，所述氧化焙燒區(qū)環(huán)形空間的弧度為150°～180°，所述轉(zhuǎn)底爐入料口與轉(zhuǎn)底爐出料口之間的扇形區(qū)域弧度為10°～15°。

進(jìn)一步的，所述擋墻底部與所述轉(zhuǎn)底爐的爐底的距離為10～20cm。擋墻底部到轉(zhuǎn)底爐的爐底上表面的距離既要保證物料的順利通過，又要保證氧化焙燒區(qū)氣氛和還原焙燒區(qū)氣氛不互相干擾。

本實(shí)用新型的另一目的是提供一種利用上述系統(tǒng)制備脫硫石膏的方法，包括如下步驟：

A、將硫鐵礦細(xì)磨壓球，干燥后獲得干球團(tuán)；

B、將所述干球團(tuán)送入所述轉(zhuǎn)底爐，先進(jìn)行氧化焙燒固硫，后進(jìn)行還原焙燒，獲得金屬化球團(tuán)，還原劑由所述還原劑入口進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐，在所述干球團(tuán)進(jìn)入所述還原焙燒區(qū)時(shí)將所述干球團(tuán)均勻覆蓋一層還原劑，收集氧化焙燒區(qū)生產(chǎn)的煙氣；

C、所述脫硫石膏制備裝置盛有電石渣漿，將所述煙氣干燥、催化后通入所述電石渣漿，獲得脫硫石膏。

作為優(yōu)選的實(shí)施方案，所述轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒區(qū)溫度為800～1000℃，還原焙燒區(qū)溫度為1200～1300℃，所述轉(zhuǎn)底爐的爐底旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間為2～4h。

本實(shí)用新型中，步驟A中將所述硫鐵礦細(xì)磨至粒度≤200目的硫鐵礦占的質(zhì)量百分比在80％以上，所述干球團(tuán)粒徑為10～20mm。

作為優(yōu)選的實(shí)施方案，所述還原劑中碳的質(zhì)量成分不低于80％，所述還原劑粒度為2～5mm。

進(jìn)一步的，在氧化焙燒時(shí)鼓入氧氣，鼓入的氧氣體積為燃料體積的10～15％。

本實(shí)用新型提供的硫鐵礦制備脫硫石膏的系統(tǒng)，將硫鐵礦制備球團(tuán)后，在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)氧化焙燒與還原焙燒一體完成；還原焙燒區(qū)充分利用氧化焙燒區(qū)干球團(tuán)顯熱，降低了能耗；硫鐵礦經(jīng)脫硫氧化后再還原焙燒，金屬化率高；將轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣用于制備脫硫石膏，全程無二次固體廢棄物。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型硫鐵礦制備脫硫石膏的系統(tǒng)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)底爐的還原劑入口局部示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的系統(tǒng)處理硫鐵礦的方法示意圖。

圖中：

1-細(xì)磨機(jī)；2-壓球機(jī)；3-干燥裝置；4-轉(zhuǎn)底爐；

401-轉(zhuǎn)底爐入料口；402-轉(zhuǎn)底爐出料口；403-煙氣出口；404-擋墻；405-氧化焙燒區(qū)；406-還原焙燒區(qū)；407-還原劑入口；

5-煙氣干燥催化系統(tǒng)；6-脫硫石膏制備裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本實(shí)用新型的方案及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。

如圖1所示，一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種硫鐵礦制備脫硫石膏的系統(tǒng)，包括細(xì)磨機(jī)1、壓球機(jī)2、干燥裝置3、轉(zhuǎn)底爐4、和脫硫石膏制備裝置6。

細(xì)磨機(jī)1包括入料口和出料口。細(xì)磨機(jī)1用于將硫鐵礦細(xì)磨至后續(xù)處理所需的粒度。

壓球機(jī)2包括入料口和出料口。壓球機(jī)2用于將硫鐵礦顆粒造球。球狀的物料更利于在轉(zhuǎn)底爐中均勻受熱。合適的球團(tuán)粒度使球團(tuán)傳熱良好，達(dá)到良好的還原效果。

干燥裝置3包括入料口和出料口。干燥裝置3用于球團(tuán)的干燥，為后續(xù)焙燒做準(zhǔn)備。

轉(zhuǎn)底爐4用于干球團(tuán)的氧化焙燒和還原焙燒，獲得金屬化球團(tuán)。

煙氣干燥催化系統(tǒng)5包括煙氣入口和煙氣出口。煙氣干燥催化系統(tǒng)5用于轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒區(qū)產(chǎn)生的煙氣的干燥和催化。

脫硫石膏制備裝置6包括煙氣入口和出料口。脫硫石膏制備裝置6盛有電石渣漿，催化后的煙氣與電石渣漿反應(yīng)生成脫硫石膏。

如圖1和圖2所示，轉(zhuǎn)底爐4包括入料口401、出料口402、煙氣出口403、擋墻404和還原劑入口407。

擋墻404位于轉(zhuǎn)底爐4的爐體內(nèi)，將爐體內(nèi)的環(huán)形空間分隔為氧化焙燒區(qū)405和還原焙燒區(qū)406，轉(zhuǎn)底爐入料口401位于氧化焙燒區(qū)405，轉(zhuǎn)底爐出料口402位于還原焙燒區(qū)406，煙氣出口403位于氧化焙燒區(qū)405，還原劑入口407位于還原焙燒區(qū)406遠(yuǎn)離出料口端的爐頂。

干球團(tuán)在氧化焙燒區(qū)405脫硫氧化產(chǎn)生的煙氣由煙氣出口403收集，可用于制造脫硫石膏。

圖1和圖2中的虛線箭頭表示轉(zhuǎn)底爐中物料的運(yùn)動(dòng)方向。轉(zhuǎn)底爐4爐底的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)物料運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型實(shí)施例中，硫鐵礦干球團(tuán)(物料)由轉(zhuǎn)底爐入料口401進(jìn)入氧化焙燒區(qū)405，經(jīng)氧化焙燒后進(jìn)入還原焙燒區(qū)406，還原焙燒后的干球團(tuán)經(jīng)轉(zhuǎn)底爐出料口402排出轉(zhuǎn)底爐。

如圖2所示，還原劑入口407位于爐頂，便于還原劑進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐4。還原劑入口407設(shè)置在還原焙燒區(qū)406遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)底爐出料口端，與擋墻404有一定距離，使得干球團(tuán)進(jìn)入還原被燒區(qū)406時(shí)就可與還原劑接觸。

細(xì)磨機(jī)1出料口連接壓球機(jī)2入料口，壓球機(jī)2出料口連接干燥裝置3入料口，干燥裝置3出料口連接轉(zhuǎn)底爐4入料口，轉(zhuǎn)底爐4煙氣出口連接煙氣干燥催化系統(tǒng)5煙氣入口，煙氣干燥催化系統(tǒng)5煙氣出口連接脫硫石膏制備裝置6煙氣入口。

具體的，所述氧化焙燒區(qū)環(huán)形空間的弧度為150°～180°，所述轉(zhuǎn)底爐入料口與轉(zhuǎn)底爐出料口之間的扇形區(qū)域弧度為10°～15°。其中，一個(gè)擋墻設(shè)置在轉(zhuǎn)底爐入料口401與轉(zhuǎn)底爐出料口402之間的扇形區(qū)域中。

作為本實(shí)用新型實(shí)施例優(yōu)選的方案，擋墻404底部與轉(zhuǎn)底爐的爐底上表面的距離為10～20cm。擋墻404底部到轉(zhuǎn)底爐的爐底上表面的距離既要保證物料的順利通過，又要保證氧化焙燒區(qū)氣氛和還原焙燒區(qū)氣氛不互相干擾。

另一方面，如圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種利用上述系統(tǒng)制備脫硫石膏的方法，包括如下步驟：

1、將硫鐵礦細(xì)磨至粒度≤200目的顆粒質(zhì)量百分比在80％以上，壓球，干燥后獲得干球團(tuán)，干球團(tuán)粒徑為10～20mm；

2、將干球團(tuán)送入轉(zhuǎn)底爐，先進(jìn)行氧化焙燒脫硫，后進(jìn)行還原焙燒，獲得金屬化球團(tuán)，氧化焙燒區(qū)溫度為800～1000℃，并鼓入燃料體積10～15％的氧氣，還原焙燒區(qū)溫度為1200～1300℃，轉(zhuǎn)底爐的爐底旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間為2～4h，還原劑由還原劑入口進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐，在干球團(tuán)進(jìn)入還原焙燒區(qū)時(shí)將干球團(tuán)均勻覆蓋一層還原劑，收集氧化焙燒區(qū)生產(chǎn)的煙氣；

3、脫硫石膏制備裝置盛有電石渣漿，將煙氣干燥、催化后通入電石渣漿中，獲得脫硫石膏。

作為優(yōu)選的實(shí)施方案，所述還原劑中碳的質(zhì)量成分不低于80％，所述還原劑粒度為2～5mm。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的系統(tǒng)和方法，將硫鐵礦制備球團(tuán)后，在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)完成氧化焙燒與還原焙燒；還原焙燒區(qū)充分利用氧化焙燒區(qū)干球團(tuán)顯熱，降低了能耗；硫鐵礦經(jīng)轉(zhuǎn)底爐焙燒后，金屬化率高；同時(shí)利用硫鐵礦和電石渣，將轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣用于制備脫硫石膏，全程無二次固體廢棄物。

實(shí)施例1

將某硫鐵礦磨至粒度≤200目的顆粒質(zhì)量占比83.78％，壓球(球團(tuán)粒徑15mm)，干燥后從轉(zhuǎn)底爐入料口進(jìn)入，轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒區(qū)弧度為170°，溫度控制800℃，鼓入燃料體積的12％氧氣，還原焙燒區(qū)溫度控制1200℃，爐底旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間為3h，氧化焙燒后的干球團(tuán)進(jìn)入還原焙燒區(qū)時(shí)，還原煤(C的質(zhì)量成分：81.35％，粒度3mm)從還原劑入口鋪滿干球團(tuán)，鋪滿還原煤的干球團(tuán)在還原焙燒區(qū)被還原成金屬化球團(tuán)從轉(zhuǎn)底爐出料口排出。抽取氧化焙燒區(qū)煙氣經(jīng)干燥、催化后通入電石渣漿制備脫硫石膏。

實(shí)施例2

將某硫鐵礦磨至粒度≤200目的顆粒質(zhì)量占比81.21％，壓球(球團(tuán)粒徑10mm)，干燥后從轉(zhuǎn)底爐入料口進(jìn)入，轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒區(qū)弧度為150°，溫度控制900℃，鼓入燃料體積的10％氧氣，還原焙燒區(qū)溫度控制1300℃，爐底旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間為4h，氧化焙燒后的干球團(tuán)進(jìn)入還原焙燒區(qū)時(shí)，還原煤(C的質(zhì)量成分：82.03％，粒度2mm)從還原劑入口鋪滿干球團(tuán)，鋪滿還原煤的干球團(tuán)在還原焙燒區(qū)被還原成金屬化球團(tuán)從轉(zhuǎn)底爐出料口排出。抽取氧化焙燒區(qū)煙氣經(jīng)干燥、催化后通入電石渣漿制備脫硫石膏。

實(shí)施例3

將某硫鐵礦磨至粒度≤200目的顆粒質(zhì)量占比81.55％，壓球(球團(tuán)粒徑20mm)，干燥后從轉(zhuǎn)底爐入料口進(jìn)入，轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒區(qū)弧度為170°，溫度控制1000℃，鼓入燃料體積的15％氧氣，還原焙燒區(qū)溫度控制1300℃，爐底旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間為2h，氧化焙燒后的干球團(tuán)進(jìn)入還原焙燒區(qū)時(shí)，蘭炭(C的質(zhì)量成分：83.26％，粒度3mm)從還原劑入口鋪滿干球團(tuán)，鋪滿蘭炭的干球團(tuán)在還原焙燒區(qū)被還原成金屬化球團(tuán)從轉(zhuǎn)底爐出料口排出。抽取氧化焙燒區(qū)煙氣經(jīng)干燥、催化后通入電石渣漿制備脫硫石膏。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個(gè)實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型而非限制本實(shí)用新型的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實(shí)施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實(shí)施例的全部或一部分來使用。