磁性焙烧试验总结.pdf

磁性焙烧试验 , 总 结 南化 公司研究院 前言 硫铁矿是我国硫酸工业的主要原料 。 目 前硫酸产量的左右来自硫铁矿 , 今后虽 然冶炼烟气与硫磺等制酸的比例必有增长 , 但硫铁矿仍将在制酸原料中占有较 大的比 重 。 因此 , 对于我国来说 , 在发展硫酸工业 的同时 , 实现矿渣 的综合利用具有重大意义 。 在制酸过程中 , 硫铁矿中的铁及其它金 属转人矿渣 , 因此矿渣可炼铁与提取某些有 色金属 。 在国外 , 以硫铁矿为重要制酸原料 的国家 , 如西德 、 苏联 、 日本 、 意大利等 , 对于矿渣 的综合利用都很重视 , 发展了不少 较为成功的方法 , 如西德杜依斯堡中温氯化 法 、 日本光和精矿高温氯化法 、 意大利蒙太 卡梯尼磁化还原法等 。 我 国有关单位对于各 种利用方法也已进行了研究 , 有的已用于工 业生产 。 目前我国每年矿渣产量约万吨 , 若能充分利用 , 可炼铁达万吨以上 , 还能回收铜 、 铅 、 锌 、 金 、 银等金属 。 但是 , 目前矿渣利用途径极不合理如将高铁矿渣 用作水泥生产的熔剂 , “且大部分均被废弃 或堆存 , 造成污染 。 出现述情况的原因很 多 , 其中一个重要原因是原矿合硫 品位低 , 以致矿渣中含铁量过低 , 直接用于冶炼 , 则 技术经济指标恶化 , 成本过高 , 经 济上难以 过关 。 在国外 , 硫铁矿经过选矿 , 含硫品位普 遍较高 , 多在左右 , 故矿渣中铁含量相 应也高 , 在应用各种处理方法充分回收有色 金属之后 , 供炼铁用的渣含铁可达左右 , 质量无异于优质的铁矿石 , 因此 , 在冶炼上 不会引起技术 、 经济方面的问题 。 这样既利 制酸 , 又利冶炼 , 对于我国大型矿山的建设 , 是条重要的经验 。 另一方面进一步贯彻 “ 定 点供应 ” 的原则 , 使酸厂的矿源保持稳定 , 也便于按矿种选择相应的利用技术 , 充分 回 收硫 、 铁及有色金属 , 做到 “ 吃光用尽 ”, “ 变废为宝 ” 。 倘若不论矿山大小 , 资源贫 富 , 一律要求选矿以及要求中小型硫酸厂一 概采用前述各种矿渣利用方法 , 则在技术上 未必合理 , 经济上也未必合算 。 因此 , 用适 当的方法使贫铁矿渣中的铁得到富集 , 从而 获得合乎炼铁要求 的原料 , 也是矿渣利用的 一条不容偏废的重要途径 。 以此与选矿法互 为补充 , 就能形成矿渣利用方面 的 “ 两条腿 走路 ”, 使贫富矿渣都能获得妥善处理 。 磁 性焙烧技术正是其中一种简便的有效的使贫 铁矿渣得以利用的方法 。 所谓 “ 磁性焙烧 ” 是指在硫酸生产过程 中 , 控制硫铁矿焙烧炉内呈弱氧化性气氛 , 从而使矿渣中的铁成为具有磁性的四氧化三 铁 ‘ , 进一步通过磁选取得高品位的 铁精砂 一般含 。 国外在工业上应 用磁性焙烧技术的实例为数不少 。 如日本东 北矿化工业公司 、 瑞典波利登公 司等分别建成一万吨 年规模的工业装 置并取得长期运转的经验 。 国内在磁性焙烧 方面 。 湛江 、 杭州 、 衡阳 、 烟台 、 宁波等硫 酸厂己经取得了很多的经验 , 他们采用手工 操作 , 控制灰渣呈棕色 , 一般可使灰渣呈弱 磁性 。 通常由于原料成份及工艺设备条件的 限制 , 很难保持稳定的操作 。或 因氧量过多 , 矿渣失去磁性或因过度缺氧 , 产生升华硫 , 影响正常生产 。 此外 , 手工操作 , 导致调节 频繁 , 芳动强度很大 。 我院在焙烧炉系统使 用氧化错氧量分析器 , 实现炉气中氧含量 的 连续自动检测 , 并配以加料机转速的自动调 省系统 , 进行了磁性焙烧的试验研究 , 并取 得成功 。 试验过程中 , 矿渣 的磁选工作是在 马鞍山矿山研究院 、 江苏省冶金研究所的大 力协助下进行的 。 比例已值如表所述 。 表 磁性焙烧氧化焙烧氧化磁性 。 。 。 。。 门口‘口‘田 一 曰, 硫铁矿 的磁性焙烧原理 一般认为天然硫铁矿是由黄铁矿 与磁黄铁矿按不 同比例构成的混合 物 。 在焙烧炉内 , 它们与空气中的氧发生反 应 , 焙烧过程是按下述反应依次进行的 。 、 、 、 ‘ 。 显然 , 磁性焙烧就是要求焙烧过程进行 至式为止 , 其综合反应式可表示为 、 ‘ 。 、 ‘。 氧化焙烧的综合反应式则为 、 一卜 在焙烧炉内还有下列主要副反应 。 一 , 、 千 一 。。 」 一 、 ‘ 、 由上述儿个综合 反 应式 、、 、 可知 , 生成和三氧化二铁 的两种焙烧方法中 , 氧与硫 的化合 表中最后一项是表示等量 的硫和 。 按两种焙烧反应所需耗氧量的比值 。 理论上氧化焙烧仅多消耗氧或 , 它表明了磁性焙烧的工艺条件实际上是处于 一个相当狭窄的范围 , 相应的操作范围幅度 有限 。 但也表明 , 只要严格控制,比 , 得到含有四氧化三铁的磁性渣是有可能的 。 工艺流程及试验方法 磁性焙烧是在我院规模吨年硫酸 试验工段进行 的 。 焙烧部分的工艺流程见图 , 沸腾焙烧炉结构如图所示 。 试验原料为白银尾砂 , 通过热渣拌矿 , 人炉矿含水 , 含硫一般为一 , 拌渣量一般为原矿量 的一 。 矿砂通过 料斗及皮带喂料机均匀 人炉 。 为了控制 沸腾炉出口气浓的稳定 , 使焙 烧系统处于弱氧化性气氛下操作 , 采用了氧 化错氧量分析器 以下简称氧表 , 并附有以 炉气中氧含量作为被调参数 , 而把沸腾炉的 投矿量作为调节参数的自控系统 。 氧表是我 院与上海硅酸盐研究所等单位共 同协作制成 的样机 。 在第一冷却器的进口管上抽取气样 , 气 体经过净化处理后送入氧化错管 , 氧化错作 为一次发讯器 , 将氧浓度转化为毫伏讯 一号, 并由一电子 电位差计显示 , 其指示 讯号与给定值之间进行比较 , 比较后的差值 送到调韦器 , 调节器将偏差讯号按 比例 、 积分 、 微分规律运算后发 出 。 毫安的调节讯号 , 来改变皮带加料机型 调速马达的转速 , 从而改变投矿量 。 这样在 炉底鼓凤量一定的情况下就能稳定炉气中的 放空鸣 ⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯ ’’’’’’ 第第二 冷却器器器器器 鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓鬓 弩弩弩 图磁性焙烧工艺 流程图 氧浓度 , 严格控制焙烧条件 。 要使矿渣 中的铁充分磁化时 , 炉气中氧 是微量的 , 实测值为一 , 在这样低的 氧浓度范 围内 , 以炉气中氧为被调参数的调 节系统 , 是比较复杂的 。 故在氧表取样处上 方相距为米 , 设有一固定开孔 , 吸人或 鼓人少量 空气补风量为炉气量 的一 。 此处补人空气 的目的在于保持灰渣磁性的同 时 , 使炉气中有少量的氧约 , 以利于调节 。 其次 , 少量空气的补人可使炉 气中升华硫在高温条件下得以基本烧尽 。 试验期间 , 矿灰样是在炉气第一冷却器 用湿法负压抽取经测定表明 , 用此取样方 法矿灰的总铁含量与炉气各收尘器收下的矿 灰总铁含量是一致的 , 渣样在排渣箱用双 考克密闭取样 。 炉气中二氧化硫 、 氧 、 三氧 化硫 、 升华硫的测定均在第一冷却器同一轴 向位置取样 。 所有分析取样点 、 补风点 、 氧 表取样点位置见图 。 试验情况 、 工艺操作条件及测定数据 我院于年月开始进行磁性焙烧试 验 , 由于系统大修 , 净化等试验设备 的安装 , 以及其它因素 , 曾先后断续进行四次 。 在 年 试验测定了磁性焙烧的基本工 艺 条 件 , 考核了氧表的检测与调节性能 , 并且研 究了炉气中微量氧的分析方法年月 磁性焙烧基本成功 , 月份进行条件试验 , 、、 月份是稳定连续运转阶段 。 主要工 艺操作条件 矿料入炉矿平均含硫 , 加料机上人炉矿含硫波动范围为 士 , 水 份 。 凤料比由氧表自动调节加矿蚤 , ‘, ,扮 ⋯ 羚羚羚 ⋯⋯⋯⋯ 睡睡睡笋尹一 降降降 万万万万万万万万万万万万万万万 ‘‘‘‘ 寸寸寸寸 ,。。 写及 及 匕匕匕匕 哪岭。 ” 舅舅 撇撇 犷犷污一一一 鸿鸿鸿鸿 移移 川川川 画画 卜卜 , ,笋 雀雀一 刽 图沸腾焙烧炉 一般在一次补风后氧含量一 。 焙烧 炉炉底鼓风量标米 “ 时 , 进料量一 吨扛折含硫硫铁矿 , 一次补风量 一标米 “ 甘 , 相 当于炉气量的一 。 温度沸腾层温度一 ”、 一 次补风点温度一 “ 炉底压力一毫米水柱 。 试验数据 表 、 、 是年 、、 月份 连续稳定运转测定的数据 , 采用正压补风方 法 , 从焙烧炉底风室分出一部分空气 , 强制 补人炉出日烟道 中 , 补风量用转子流量计计 量 。 表是年月份试验测定的数据 , 曾采用负压补风方法 , 在炉 出口管道上设有 直径毫米 , 长毫米的吸入管 , 借系统 负压吸入空气 , 吸入点负压一般在毫 米水柱 , 吸人点位置同正压补风位置 。 物护曹口 蜂军 议 ︸ 赓 瑕坎丝衡幸 叹 玲 卜卜 礴 沐 。 卑醒次 镇的 创 血将 认 胜边彬侧窿泻妇锻 ‘ 壮腾脚赐叹援份 。 妞嘛彬耸恻 ‘ 言世爵劣东耸创口二之困 。洲 临 测侧息名如醒叹救品佘 次 闪 端概 , 恻 叭 恻侧闯宕挺如醚以冲救次 褥次钧 棍喇次 神次镇的 恻任耀 二 侧中 兴兴 屠屠 二二 习 习 峪匀 匀 瞬瞬 。 蝗蝗 瑞 勺勺 匀匀吧 咒咒 组组帜帜帜 劝劝劝 气州州, 一一 , , 琦琦琦 ‘、 、 迢迢 ’’ 砌砌砌 ,叫 叫 勺 一一 劝劝 一一一一 丫丫丫丫丫 七 、、、 屯二 一一 勺勺 。 一一一一 级级级级级 一一一 月二 仁 四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四四 心 匡匡匡次次 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’ 试 ” ’ 沁 一 卜 向 备 ”挂’ 灰灰灰 。。 心心水 水 空代八八 百百」色色曰 上 二 灰灰 、、 。 一 。 一 选月份数据系 天的测定平均值 。 一 在月一日 分析取样中 , 渣 被样氧化 , 所以 朴降低 灰灰灰 。。 福福李月屯屯,口勺勺,,勺乃刀 了了月 口让奋奋上 上乙任 灰灰灰 一一一 灰灰灰 一一一 渣渣渣 一 烧 , 随着炉气中氧含量的减少 , 灰浓颜 色由 红变棕 、 棕黑而至 黑色 , 相应的磁性氧化铁 含量逐渐增加而在焙烧炉内的矿渣 几乎完全 被磁化为四氧化三铁形态 , 灰 、 渣中 十 十、 测定的月平均值如表所示 。 由表可知 , 灰渣中 。 , 都属强磁性的烧渣 , 曾在弱磁场强度下用鼓 式磁选机进行磁选 , 铁的回收率 , 精矿 铁品位 , 二氧 化硅含员 。 炉气中三 乳化硫的含 一量 炉气中三氧匕 硫 含量是由很 多因素决定 的 , 三氧化硫是二氧化硫在渣 、 灰中受三氧 化二铁的催化作川与氧进行反应 的生成物 。 日此炉气的温度 、 氧浓度 、 二氧化硫浓 度 、 矿渣矿灰中三氧化二铁的含量 、 炉气与矿渣 矿 ‘ 灰间的流体力学 条件和它们 的接触时间都 会 对三氧化硫的生成有影响 。 在磁性焙烧的 条件下 , 焙烧炉有的高温 , 灰渣 中磁性氧化物四氧化三铁含量很高 , 相应 的 三氧化二铁含量很少尤其是在焙烧炉内 , 几乎全是以四氧化三铁为主的矿渣 , 而且 炉气中氧含量很低 , 上述的诸因素都是对三 氧化硫的生成不利 , 使二氧化硫与氧的接触 氧化反应受到抑制 。 因此在磁性焙烧条件下 炉气中三氧化硫含量大为减少 。 三氧化硫的 测定平均值如表所示 。 表 月 一 月尸 一 ‘ , 份 , 炉气月平均值 。 。 。 。 在做性焙烧的条件下 , 炉气 中三氧化硫 含量 的减少 , 改善了炉气与矿灰的性质 , 可 获得一系列的良好效果 。 磁性焙烧与氧化焙烧相比 , 炉 产心 的 露点降低 , 这样不易在设备表面生成 冷凝酸 , 减轻了设备的腐蚀 , 尤其是对 于保护废热锅 炉较为有利 。 矿灰中不会产生过多的铁与有色金 属 的硫酸盐 , 流动性 良好 , 因而能避免在废 热锅炉的蒸发列管 、 旋风除尘器和电除尘器 极板 、 极线上的粘附 , 这就能改善废热锅炉 的传热效率 , 有助于强化旋风除尘器 、 电除 尘器的作业 。 在磁性焙烧和氧化焙烧条件下 , 我院电 除尘器除尘效率的比较如表所示 。 表 ⋯ 匕李二 甲 悬 冀早户 量 少已 ’曰、厂绍、 卜 ’ 一 厂不不了 克标米 舀 彭 ’ 廖飞效 三李 考 氧化焙烧 补。 。。 憋些 ,, 一 ‘ 『 二 料全 。 。 氧化焙烧的数据为月份平均值 , 磁性焙烧数据为月份平均值 。 炉气中三氧化硫的含量 , 是决定湿 式净化稀酸产量 的主要 因素 , 显然磁性焙烧 既能提高硫利用率 , 又可减少稀酸的生成量 , 故有利于实现封闭净化 。 一般在氧化焙烧与水洗净化的条件下 , 每吨酸排放污水量为一米 “, 总酸度 克升 , 相应的净化效率较低 。 我院磁性 焙 烧配合封闭净化试验条件 , 每吨酸排放量约 为公斤 , 总酸度为克 升 , 相应的净化 效率 炉气中原始三氧化硫少 , 相应的酸 雾含量也少 , 因而净化工序的除雾指标容易 达到较高的标准 , 在我院的冲泡电净化流程 中 , 可确保电除雾器进口酸雾 含 量克 标米 “。 这样就显著地改善了电除雾器运转 状况 , 对于保护设备 , 延 长触媒使用寿命 , 以及提高生产效率方面均有良好影响 。 。 矿渣矿灰 含硫量 硫铁矿焙烧时 , 影响灰渣残硫损失的因 素很多 , 它与原料的性质 、 矿 一 石粒度和炉子 的操作条件 如风量 、 炉温 、 焙烧强度 有关 , 并且还与炉子的结构型式有关 。 在我们的试 验条件下 , 灰渣总硫 、 有效硫以及硫烧出率 月平均值如表所示 。 表 二 一月 瓜不习 叮 ⋯ 一下下二一 ‘。 ‘ “ ⋯ ⋯ 。 “ ⋯炙召佼豁曹 燕 硫、 。。 。三 二 众 簇 ”双沉署导 二。昌 孑 芥乍吵 , 卫甘万及 夕、了专匕 ⋯ 。 ⋯ ” 。 忿。 丫 ⋯ 。 忿 稽 、 渣丫昆样的 狈足 上匕兰塑 一 一兰 ‘、、王 二 兰 、二二 、 。 二乙三 ,, 止月 二 资二 二 众所周知 , 硫铁矿的焙烧属非均相反应 , 硫化铁的焙烧反应是整个反应的控制步骤 , 它属于扩散控制 , 氧与硫化铁