專利名稱：硫酸亞鐵摻燒硫鐵礦制硫酸聯(lián)產(chǎn)鐵精粉的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護中固體廢渣治理和化工生產(chǎn)的技術領域，具體涉及硫酸亞鐵摻燒硫鐵礦制硫酸聯(lián)產(chǎn)鐵精粉的方法。
背景技術：
硫酸亞鐵是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，按現(xiàn)有生產(chǎn)工藝生產(chǎn)It鈦白粉副產(chǎn)3 4t七水硫酸亞鐵，It鈦白粉副產(chǎn)廢酸濃縮析出1. (Tl. 4t 一水硫酸亞鐵。七水硫酸亞鐵以前作為商品直接外銷，但隨著硫酸法鈦白粉產(chǎn)量的急劇增長(由2000年的四萬噸增加到2010年的147. 4萬噸)，七水硫酸亞鐵廢副量大且品質(zhì)不高，加上市場容量有限，目前鈦白粉廠七水硫酸亞鐵銷售較為困難，常常出現(xiàn)壓庫問題。另外，隨著鈦白粉廠推廣廢酸濃縮回用技術，廢酸濃縮析出的一水硫酸亞鐵廢渣量逐漸增多，由于一水硫酸亞鐵廢渣中含有較多的游離硫酸雜質(zhì)，因此無害化處理困難。今后幾年將是我國硫酸法鈦白粉高速發(fā)展的時期，按目前在建擬建產(chǎn)能推測，到2015年我國硫酸法鈦白粉產(chǎn)能將達到340萬噸/年、 產(chǎn)量約230萬噸/年，屆時副產(chǎn)七水硫酸亞鐵廢渣量將超過700萬噸/年、副產(chǎn)一水硫酸亞鐵廢渣量將超過200萬噸/年。硫酸亞鐵廢渣易溶于水，難以堆存處理，廢渣中的有害雜質(zhì)易造成環(huán)境二次污染問題，如不有效處置，硫酸亞鐵廢渣將成為鈦白粉企業(yè)的生產(chǎn)“瓶頸”。我國是硫酸和鋼鐵生產(chǎn)大國，也是硫、鐵資源極度緊缺的國家，每年需進口上千萬噸的硫磺和近億噸的鐵礦石用于硫酸和鋼鐵生產(chǎn)。硫酸亞鐵廢渣中含有硫、鐵兩種資源，硫資源可以轉變?yōu)榱蛩岙a(chǎn)品，鐵資源焙燒可轉變?yōu)橹饕煞譃槿趸F或四氧化三鐵的燒渣，全鐵Df (Fe)]大于或等于60%的燒渣可用作煉鐵原料。因此，硫酸亞鐵廢渣制硫酸聯(lián)產(chǎn)高品位燒渣(通常稱鐵精粉)可回收硫、鐵資源生產(chǎn)硫酸和高附加值的鐵精粉，符合當前國家節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策。根據(jù)2011年8月發(fā)布的《鈦白粉行業(yè)清潔生產(chǎn)技術推行方案》， 提出推廣廢酸濃縮渣或硫酸亞鐵和硫精砂或硫磺混合制酸技術、爐渣選鐵技術等，其著眼點在于將廢渣中的硫轉變?yōu)閲鴥?nèi)緊缺的硫酸產(chǎn)品、將鐵轉變?yōu)闊掕F原料。硫酸法鈦白粉副產(chǎn)七水硫酸亞鐵廢渣中r (Fe) 一般17.69Γ19. 1%、r (S) 11. 09Γ11. 5%，主要雜質(zhì)是MgSO4 ；鈦白粉廢酸濃縮副產(chǎn)一水硫酸亞鐵中PF (Fe) 一般在16% 左右、w (S)在8%左右，主要雜質(zhì)是MgSO4和游離酸。硫酸亞鐵廢渣中二氧化硅含量很低， 幾乎不含磷、氟、砷等有害雜質(zhì)，少量的鈦、鎂、鈣等主要雜質(zhì)正好是煉鐵需要的元素。因此硫酸亞鐵廢渣焙燒產(chǎn)生的鐵精粉適合用作煉鐵原料。如果每年利用七水硫酸亞鐵廢渣500 萬噸、一水硫酸亞鐵廢渣200萬噸，可年產(chǎn)硫酸約220萬噸、r (Fe) ^ 60%鐵精粉近200萬噸，經(jīng)濟效益相當可觀?，F(xiàn)有硫酸亞鐵廢渣焙燒制硫酸工藝主要有兩類，一是在沸騰爐內(nèi)將硫鐵礦、 一水或無水硫酸亞鐵、硫磺混合焙燒；二是在回轉窯內(nèi)將一水或無水硫酸亞鐵、硫磺或碳還原焙燒。這兩種工藝。關于硫酸亞鐵制硫酸的工藝在以下專利被公開，中國專利 CN200610163864. 0和CN20101(^66371. 6中公開了利用硫酸亞鐵與碳或硫磺氧化還原反應生產(chǎn)硫酸的方法。專利CN200610163864. 0將七水硫酸亞鐵脫水生成無水硫酸亞鐵，再在回轉窯中以空氣、碳或一氧化碳作為還原劑進行熱分解。該方法存在以下問題⑴焙燒窯氣 SO2濃度低、SO3濃度偏高，難以采用二轉二吸工藝制酸且硫回收率不高；⑵用回轉窯分解硫酸亞鐵，設備熱工效率不高、碳或一氧化碳消耗大、生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟性不佳；⑶將七水硫酸亞鐵脫水生成無水硫酸亞鐵作為制酸原料，燃煤消耗量大且無水硫酸亞鐵易吸濕，運輸較為困難。專利CN20101(^66371. 6中將七水硫酸亞鐵過濾除雜后生成一水硫酸亞鐵，再脫水生成無水硫酸亞鐵，一水硫酸亞鐵或無水硫酸亞鐵與硫磺在沸騰爐內(nèi)焙燒生成氧化鐵紅和 SO2煙氣。該方法存在以下問題⑴目標產(chǎn)品為r (Fe2O3)彡94%的氧化鐵紅，無水硫酸亞鐵過濾除雜工藝流程復雜、能耗高；⑵采用傳統(tǒng)沸騰爐焙燒一水硫酸亞鐵或無水硫酸亞鐵與硫磺，硫磺易升華為硫蒸氣、硫酸亞鐵在沸騰層分解需大量吸熱，因此沸騰層難以維持、操作困難；⑶操作溫度控制在90(T95(TC，沸騰層難以維持如此高溫，沸騰爐上部擴大段存在硫磺焚燒放熱問題，爐子極易局部超過100(TC而發(fā)生燒渣結疤，影響爐子正常生產(chǎn)；⑷爐內(nèi)是還原氣氛還是氧化氣氛不明，硫酸亞鐵分解率不可能太高。基于硫、鐵資源循環(huán)利用考慮，發(fā)明人提出一種將七水硫酸亞鐵高溫轉晶為一水硫酸亞鐵，再將一水硫酸亞鐵與硫鐵礦、硫磺混合送入循環(huán)沸騰焙燒爐內(nèi)焙燒制備硫酸和鐵精粉的新技術。迄今為止，尚未見到上述方法的發(fā)明專利和研究文獻等報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有硫酸亞鐵廢渣綜合利用率不高的問題，而提供的一種利用硫酸亞鐵制備硫酸聯(lián)產(chǎn)鐵精粉的方法。本發(fā)明方法通過整合一水硫酸亞鐵、硫鐵礦、硫磺循環(huán)沸騰焙燒爐焙燒制酸技術， 實現(xiàn)了硫、鐵資源的循環(huán)利用，具有技術成熟、投資少、能耗低、生產(chǎn)成本低、硫回收率高等優(yōu)點，有效解決了硫酸亞鐵廢渣特別是廢酸濃縮副產(chǎn)一水硫酸亞鐵廢渣資源化利用困難問題，適合硫鐵礦制酸廠、硫酸法鈦白粉廠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明是按如下技術方案實現(xiàn)的
七水硫酸亞鐵經(jīng)高溫轉晶、過濾成為一水硫酸亞鐵，再經(jīng)干燥處理后作為一水硫酸亞鐵原料備用；廢酸濃縮析出的一水硫酸亞鐵廢渣經(jīng)干燥處理后作為一水硫酸亞鐵原料備用；硫鐵礦經(jīng)干燥后與固體硫磺一起送入混料設備，與一水硫酸亞鐵原料混合配料；所述混合料送入循環(huán)流化床分解爐內(nèi)，從爐底和爐側送入一次空氣和二次空氣，使一水硫酸亞鐵、硫鐵礦、硫磺在爐內(nèi)燃燒分解；所述一水硫酸亞鐵和硫鐵礦在所述分解爐內(nèi)沸騰分解， 同時依靠爐外循環(huán)，使所述一水硫酸亞鐵和硫鐵礦完全分解；熱態(tài)燒渣(即鐵精粉)從所述分解爐底部排渣口排出，經(jīng)熱料冷卻器冷卻降溫后再用輸送設備送入鐵精粉料倉儲存待售；從所述分解爐頂部出來的高溫含二氧化硫煙氣進入中壓余熱鍋爐，通過加熱來自熱料冷卻器的鍋爐水產(chǎn)中壓過熱蒸汽發(fā)電，并使爐氣降溫；中壓余熱鍋爐出來的爐氣經(jīng)多級除塵設備脫除其中的煙塵，中壓余熱鍋爐、多級除塵設備收集的煙塵進熱料冷卻器降溫后，再用輸送設備送至所述鐵精粉料倉；所述除塵后的含二氧化硫煙氣送入稀酸洗凈化系統(tǒng)、干吸轉化系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸產(chǎn)品，制酸尾氣進堿洗滌塔系統(tǒng)脫硫后排空；所述硫鐵礦、硫酸亞鐵干燥熱源可以利用制酸系統(tǒng)副產(chǎn)低壓飽和蒸汽或汽輪機組發(fā)電背壓蒸汽，也可以用燃煤熱空氣；所述七水硫酸亞鐵經(jīng)高溫轉晶熱源可以利用制酸系統(tǒng)副產(chǎn)低壓飽和蒸汽或汽輪機組發(fā)電背壓蒸汽。一般地，本發(fā)明方法包括以下主要步驟
(a)鈦白粉副產(chǎn)七水硫酸亞鐵中加入過濾母液或酸洗凈化系統(tǒng)外排稀酸配漿，一般控制料漿密度1. 3 1. 4kg/L、料漿w (Fe) 13. 0% 14. 0%、料漿w (H2SO4) 2. 0% 4. 0%，通入蒸汽將料漿加熱至95 105°C并保溫3(T60min。(b)趁熱過濾分離所述料漿，過濾母液r (Fe) 7· 09Γ8. 0%,w (H2SO4) 2. 09Γ3. 0%，返回七水硫酸亞鐵制漿，濾餅送入所述干燥設備干燥處理。(c)將廢酸濃縮副產(chǎn)一水硫酸亞鐵廢渣也一并送入所述干燥設備干燥，在 95 120°C溫度下將一水硫酸亞鐵游離水脫至將r (S) > 40%硫鐵礦送入干燥設備， 在12(T16(TC溫度下將硫鐵礦水含量脫至59Γ7%。(d)所述干燥設備包括熱空氣干燥窯或蒸汽干燥機，干燥熱源包括燃煤熱空氣、制酸系統(tǒng)副產(chǎn)低壓飽和蒸汽、汽輪機組發(fā)電背壓蒸汽等。(e)將干燥后的所述一水硫酸亞鐵、硫鐵礦和固體硫磺送入所述混料設備，通過層鋪堆料、均勻混料方式將混合料混合均勻；通過調(diào)整硫磺摻燒量，所述一水硫酸亞鐵與所述 w (S) > 40%硫鐵礦可以以任何比例混料；控制入爐混合料水含量(包括結晶水和游離水) 在7. 5% 8. 0%、硫含量在30% 40% (干基)。(f)所述混合料由從底部進料口進入所述循環(huán)流化床分解爐內(nèi)，助燃空氣分兩部分從所述分解爐底部和側部加入，底部一次空氣體積量為入爐總空氣體積量859Γ95%，使混合料處于磁化焙燒狀態(tài)；側部二次空氣體積量為入爐總空氣體積量的59TlO%，以使所述分解爐上部升華硫、硫酸亞鐵充分分解。所述一水硫酸亞鐵和硫鐵礦在所述分解爐內(nèi)沸騰接觸分解，同時被分解的物料由旋風分離器收集下來，經(jīng)密封筒再返回所述分解爐內(nèi)循環(huán)分解，使硫酸亞鐵、硫鐵礦完全分解。爐內(nèi)操作溫度均維持在85(T950°C，操作氣速在2 5m/s 下運行。(g)所述分解爐底部排渣口排出的80(T85(TC熱態(tài)燒渣(即鐵精粉)進熱料冷卻器冷卻降溫至6(T10(TC，再用輸送設備送入所述鐵精粉料倉儲存待售。(h)所述分解爐出口爐氣溫度在85(T900°C，爐氣中二氧化硫體積分數(shù)在 20. 0%、氧氣體積分數(shù)在0. 89Γ1. 0%,爐氣還含有氮氣、水蒸氣及少量三氧化硫、砷、 氟；
(i)爐氣進中壓余熱鍋爐和多級除塵設備降溫除塵，所述中壓余熱鍋爐優(yōu)選強制循環(huán)、 橫向沖刷、水平通道式水管鍋爐，爐氣降溫至35(T450°C進入所述多級除塵設備，所述多級除塵設備包括至少一級旋風除塵器和一級4電場的高效電除塵器，降溫至30(T35(TC的爐氣進入后續(xù)稀酸洗凈化系統(tǒng)；所述中壓余熱鍋爐和多級除塵設備收集的煙塵進入所述熱料冷卻器冷卻降溫至6(T10(TC，再用輸送設備送入所述鐵精粉料倉儲存待售。( j )所述稀酸洗凈化系統(tǒng)優(yōu)選動力波洗滌器(或湍沖洗滌塔)一填料洗滌塔一兩級電除霧器流程，凈化后爐氣送制酸系統(tǒng)；填料洗滌塔外排稀硫酸進西恩過濾器除雜后，上請液分兩路，一路返回凈化系統(tǒng)，一路送所述七水硫酸亞鐵配漿槽；所述西恩過濾器底流送污水處理站中和處理。(k)所述制酸系統(tǒng)所述制酸系統(tǒng)采用常規(guī)III I -IVII或IV I - III II “3+1” 二轉二吸工藝流程，進轉化器氣體二氧化硫與氧氣體積分數(shù)比控制在0. 9^1. 0 ；為適應GB26132-2010《硫酸工業(yè)污染物排放標準》，制酸尾氣優(yōu)選堿吸收法處理后排空。本發(fā)明方法為了減少裝置能耗，采用余熱鍋爐、熱管鍋爐或熱管省煤器、熱料冷卻機等多級換熱設備回收裝置熱能。所述余熱鍋爐回收高溫爐氣熱能產(chǎn)中壓過熱蒸汽，所述熱管鍋爐或熱管省煤器回收轉化系統(tǒng)富裕熱能產(chǎn)低壓飽和蒸汽或加熱鍋爐水，所述熱料冷卻機回收高溫熱渣熱能加熱鍋爐水。七水硫酸亞鐵高溫轉晶、一水硫酸亞鐵和硫鐵礦干燥優(yōu)選制酸系統(tǒng)副產(chǎn)低壓蒸汽或汽輪機發(fā)電背壓蒸汽作為熱源，由于充分回收了焙燒、轉化、 干吸及排渣的高、中溫位廢熱，提高熱能回收利用效率。硫鐵礦分解更完全(一般在98%以上)、渣塵殘硫極低(一般在0. 5%以下)，尾氣二氧化硫和氮氧化物含量明顯減少。在清潔化處理硫酸亞鐵的同時，體現(xiàn)了制酸裝置高效、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)越性能。本發(fā)明的有益效果開發(fā)利用硫酸亞鐵摻燒硫鐵礦制硫酸聯(lián)產(chǎn)鐵精粉技術，不僅可以解決硫酸亞鐵廢渣綜合利用問題，而且可以生產(chǎn)鈦白粉廠必需的硫酸和蒸汽，同時將硫酸亞鐵和硫鐵礦中的鐵資源轉變?yōu)閲鴥?nèi)緊缺的鐵精粉原料一方面可以大量消耗硫酸亞鐵廢渣生產(chǎn)硫酸，可實現(xiàn)鈦白粉廠內(nèi)部硫資源的循環(huán)利用，減小硫酸亞鐵廢渣堆場占地面積；另一方面，減少了硫酸生產(chǎn)對硫鐵礦資源消耗，有利于緩解鐵路運輸壓力、降低生產(chǎn)成本、保護硫鐵礦山生態(tài)環(huán)境。因此，該技術具有良好的環(huán)保效益和社會效益。2010年我國鈦白粉副產(chǎn)七水硫酸亞鐵量接近450萬噸、副產(chǎn)一水硫酸亞鐵量接近 50萬噸，而國內(nèi)硫酸產(chǎn)量達到7033萬噸、粗鋼產(chǎn)量達到6. 27億噸，因此利用硫酸亞鐵摻燒硫鐵礦制硫酸聯(lián)產(chǎn)鐵精粉有較大的市場容量。經(jīng)過簡單物料衡算，以某5萬噸鈦白粉裝置為例，廢酸濃縮回收率85%計，則每年排放七水硫酸亞鐵15萬噸、一水硫酸亞鐵6. 7萬噸， 硫酸亞鐵焙燒制酸可產(chǎn)『(H2SO4>98%硫酸10萬噸/年、r (Fe>60%鐵精粉7萬噸/年。按當前生硫酸價格400元/噸、鐵精粉700元/噸折算，并考慮折舊和公用工程消耗，該生產(chǎn)線無害化處理硫酸亞鐵的同時每年可獲得直接經(jīng)濟效益近6000萬元。因此，該技術同樣具有良好的經(jīng)濟效益。


圖1為本發(fā)明硫酸亞鐵摻燒硫鐵礦制硫酸聯(lián)產(chǎn)鐵精粉的方法實施例工藝流程示意圖。圖中1帶蒸汽加熱配漿槽，2、4干燥設備，3過濾設備，5混料設備，6循環(huán)流化床分解爐，7旋風分離器，8密封筒，9余熱鍋爐，10旋風收塵器，11電收塵器，12酸洗凈化系統(tǒng)，13干燥塔系統(tǒng)，14 SO2風機，15轉化系統(tǒng)，16吸收系統(tǒng)，17尾氣堿吸收塔系統(tǒng)，18鐵精粉料倉，19、20熱料冷卻器。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。下面用實例描敘本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些實例。在這些實例中按照本發(fā)明的方法處理七水硫酸亞鐵(干基)含有下列所示組分r(FeS04 ·7Η20)93. 17%、r(MgS04 ·7Η20) 3.32%、r (MnSO4 ·5Η20)1. 26%,ff [Al2 (SO4) 3 · 18H20] 0. 41%^ (CaSO4 ·2Η20)0. 19%、r (TiOSO4) 0. 15%、其他水不溶物(r) 1. 50%ο按照本發(fā)明的方法處理的廢酸濃縮析出一水硫酸亞鐵(干基)含有下列所示組分r (FeS04)42 . 93%,ff [Fe2 (SO4) 3]3· 81%、r (MgS04)16 . 66%、r (MnSO4)2. 85%、r [Al2 (SO4) 3]2. 43%、 w (CaSO4) 0. 84%、w (TiO2) 0. 87%、w (V2O5) 0. 62%、r [Cr2 (SO4) 3]0. 12%、w (SiO2) 0. 06%、w (K2SO4)O. 03%、r[Zr (SO4)2JO. 06%,w (ZnSO4)O. 06%、結晶水(r)10. 5%、硫酸 w (H2S04)18. 2%。本發(fā)明實施例采用如下工藝流程
七水硫酸亞鐵進圖1中的設備1，加水或過濾母液配成料漿，再加熱至95 105°c并保溫 3(T60min，之后將料漿送入設備3過濾，過濾母液(濾液)返回設備1配漿，濾餅送入設備4 與送入的一水硫酸亞鐵一起熱風干燥脫去游離水，再送入設備5。硫鐵礦經(jīng)設備2干燥脫水后送入設備5，與一水硫酸亞鐵、硫磺混合配料，混合料送入設備6沸騰焙燒，生成的高溫爐氣經(jīng)設備7、9、10、11除塵降溫后送入后續(xù)設備12、13、14、15、16、17制酸，制酸尾氣經(jīng)設備17脫硫洗滌后從煙@排空。設備7收集的煙塵經(jīng)設備8返回設備6循環(huán)分解，設備6、9、 IOUl排出的渣塵經(jīng)設備19、20冷卻降溫后送入設備18儲存。例1。某40萬噸/年硫酸亞鐵摻燒硫鐵礦制酸裝置，控制七水硫酸亞鐵高溫轉晶料漿密度1. 4kg/L、料漿鐵含量13. 5%，蒸汽加熱料漿溫度10(TC并保溫30min，趁熱過濾分離料漿，干燥濾餅和一水硫酸亞鐵作為原料備用。入爐一水硫酸亞鐵(干基)20t/h、r (S) 45%硫鐵礦(干基)20t/h、硫磺2. 6t/h ；進入循環(huán)流化床分解爐空氣(32°C)總流量(干基) 為47000m3/h (控制分解爐出口爐氣氧含量0. 89Γ1. 0%)，其中一次空氣量42000m3/h，二次風5000m3/h。分解爐出口爐氣溫度為900°C，干基組分為體積分數(shù)22. 5%、O2體積分數(shù)
0.9%、SO3體積分數(shù)0. 2%、N2體積分數(shù)76. 4%。余熱鍋爐產(chǎn)3. 82MPa、450°C中壓過熱蒸汽約 45t/h。干燥塔前補充空氣49660m3/h (控制氣體中O2與SO2體積分數(shù)比1. 0)，進轉化器氣體97980m3/h,組分為SO2體積分數(shù)11. 07%、O2體積分數(shù)11. 07%、N2體積分數(shù)77. 86%。生產(chǎn) w (Fe) 60%鐵精粉27. lt/h，鐵精粉殘硫含量0. 5% ；生產(chǎn)w (H2SO4) 100%硫酸54. 3 t/h，制酸尾氣 P (SO2) < 400mg/m3。例2。某40萬噸/年硫酸亞鐵摻燒硫鐵礦制酸裝置，控制七水硫酸亞鐵高溫轉晶料漿密度1. 3kg/L、料漿鐵含量13. 0%，蒸汽加熱料漿溫度105°C并保溫30min，趁熱過濾分離料漿，干燥濾餅和一水硫酸亞鐵作為原料備用。入爐一水硫酸亞鐵(干基)20t/h、r (S) 45%硫鐵礦(干基)13. 5t/h、硫磺5. 5t/h ；進入循環(huán)流化床分解爐空氣(32°C)總流量(干基) 為45000m3/h (控制分解爐出口爐氣氧含量0. 89Γ1. 0%)，其中一次空氣量41000m3/h，二次風4000m3/h。分解爐出口爐氣溫度為850°C，干基組分為體積分數(shù)24. 3%、O2體積分數(shù)
1.0%、SO3體積分數(shù)0. 2%、N2體積分數(shù)74. 5%。余熱鍋爐產(chǎn)3. 82MPa、450°C中壓過熱蒸汽約 50t/h。干燥塔前補充空氣50300m3/h (控制氣體中O2與SO2體積分數(shù)比0. 95)，進轉化器氣體98130m3/h,組分為SO2體積分數(shù)11. 84%, O2體積分數(shù)11. 25%, N2體積分數(shù)76. 91%。生 rw (Fe) 60%鐵精粉21. Ot/h,鐵精粉殘硫含量0. 4% ；生產(chǎn)w (H2SO4) 100%硫酸52. Ot/h, 制酸尾氣 P (SO2) < 400mg/m3。例3。某50萬噸/年硫酸亞鐵摻燒硫鐵礦制酸裝置，控制七水硫酸亞鐵高溫轉晶料漿密度1. 3kg/L、料漿鐵含量13. 5%，蒸汽加熱料漿溫度95°C并保溫60min，趁熱過濾分離料漿，干燥濾餅和一水硫酸亞鐵作為原料備用。入爐一水硫酸亞鐵(干基)20t/h、r (S) 45%硫鐵礦(干基)30t/h、硫磺1. 3t/h ；進入循環(huán)流化床分解爐空氣(32°C)總流量(干基) 為62000m3/h (控制分解爐出口爐氣氧含量0. 89Γ1. 0%)，其中一次空氣量56000m3/h，二次風6000m3/h。分解爐出口爐氣溫度為950°C，干基組分為體積分數(shù)23. 6%、O2體積分數(shù)
80. 8%、SO3體積分數(shù)0. 2%、N2體積分數(shù)75. 4%。余熱鍋爐產(chǎn)3. 82MPa、450°C中壓過熱蒸汽約 55t/h。干燥塔前補充空氣62440m3/h(控制氣體中仏與SO2體積分數(shù)比0. 90)，進轉化器氣體126590m3/h,組分為SO2體積分數(shù)11. 96%、O2體積分數(shù)10. 77%、N2體積分數(shù)77. 27%。生 rw (Fe) 60%鐵精粉35. 8t/h，鐵精粉殘硫含量0. 5% ；生產(chǎn)w (H2SO4) 100%硫酸67. 8t/h， 制酸尾氣 P (SO2) < 400mg/m3。本發(fā)明實施例中，硫酸亞鐵分解率在98%以上、SO3還原率在97%以上，鐵精粉鐵含量60%以上、殘硫含量0. 5%以下，硫酸純度在98%以上。充分回收利用循環(huán)流化床分解爐和制酸系統(tǒng)余熱，生產(chǎn)過程中僅有少量廢水排放，制酸尾氣經(jīng)堿洗滌塔處理后達標排放。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制。 盡管參照前述實施例對發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.硫酸亞鐵摻燒硫鐵礦制硫酸聯(lián)產(chǎn)鐵精粉的方法，其特征在于，包括以下連續(xù)步驟 七水硫酸亞鐵經(jīng)高溫轉晶、過濾成為一水硫酸亞鐵，再經(jīng)干燥處理后作為一水硫酸亞鐵原料備用；廢酸濃縮析出的一水硫酸亞鐵廢渣經(jīng)干燥處理后作為一水硫酸亞鐵原料備用； 硫鐵礦經(jīng)干燥后與固體硫磺一起送入混料設備，與一水硫酸亞鐵原料混合配料； 所述混合料送入循環(huán)流化床分解爐內(nèi)，從爐底和爐側送入一次空氣和二次空氣，使一水硫酸亞鐵、硫鐵礦、硫磺在爐內(nèi)燃燒分解；所述一水硫酸亞鐵和硫鐵礦在所述分解爐內(nèi)沸騰分解，同時依靠爐外循環(huán)，使所述一水硫酸亞鐵和硫鐵礦完全分解；熱態(tài)燒渣，即鐵精粉從所述分解爐底部排渣口排出，經(jīng)熱料冷卻器冷卻降溫后再用輸送設備送入鐵精粉料倉儲存待售；從所述分解爐頂部出來的高溫含二氧化硫煙氣進入中壓余熱鍋爐，通過加熱來自熱料冷卻器的鍋爐水產(chǎn)中壓過熱蒸汽發(fā)電，并使爐氣降溫；中壓余熱鍋爐出來的爐氣經(jīng)多級除塵設備脫除其中的煙塵，中壓余熱鍋爐、多級除塵設備收集的煙塵進熱料冷卻器降溫后，再用輸送設備送至所述鐵精粉料倉；所述除塵后的含二氧化硫煙氣送入稀酸洗凈化系統(tǒng)、干吸轉化系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸產(chǎn)品，制酸尾氣進堿洗滌塔系統(tǒng)脫硫后排空；所述硫鐵礦、硫酸亞鐵干燥熱源利用制酸系統(tǒng)副產(chǎn)低壓飽和蒸汽或汽輪機組發(fā)電背壓蒸汽，或者用燃煤熱空氣；所述七水硫酸亞鐵經(jīng)高溫轉晶熱源利用制酸系統(tǒng)副產(chǎn)低壓飽和蒸汽或汽輪機組發(fā)電背壓蒸汽。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，所述七水硫酸亞鐵經(jīng)配漿、高溫轉晶、過濾、干燥處理后作為一水硫酸亞鐵原料備用；七水硫酸亞鐵料漿密度1.3 1.41^/1、料漿『(Fe) 13. 09Γ14. 0%、料漿妒(H2SO4)2. 0% 4. 0%、料漿加熱溫度95 105°C、保溫時間3(T60min ；趁熱過濾分離所述料漿，過濾母液r (Fe) 7. 09Γ8. 0%、w (H2SO4) 2. 09Γ3. 0%，返回七水硫酸亞鐵制漿，濾餅送入所述干燥設備干燥處理。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，所述一水硫酸亞鐵采用熱空氣干燥窯或蒸汽干燥機脫水至游離水含量1%1%，干燥溫度控制95 120°C;所述r (S) > 40%硫鐵礦送入干燥設備干燥，將硫鐵礦水含量脫至59Γ7% ；干燥熱源包括燃煤熱空氣、制酸系統(tǒng)副產(chǎn)低壓飽和蒸汽、汽輪機組發(fā)電背壓蒸汽等，通過調(diào)整硫磺摻燒量，所述一水硫酸亞鐵與所述『(S) > 40%硫鐵礦以任何比例混料；控制入爐混合料中結晶水和游離水含量在7. 59Γ8. 0%、干基硫含量在30% 40%。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，所述混合料由從底部進料口進入所述循環(huán)流化床分解爐內(nèi)，助燃空氣分兩部分從所述分解爐底部和側部加入，底部一次空氣體積量為入爐總空氣體積量859Γ95%，使混合料處于磁化焙燒狀態(tài)；側部二次空氣體積量為入爐總空氣體積量的59TlO%，以使所述分解爐上部升華硫、硫酸亞鐵充分分解，所述一水硫酸亞鐵和硫鐵礦在所述分解爐內(nèi)沸騰接觸分解，同時被分解的物料由旋風分離器收集下來，經(jīng)密封筒再返回所述分解爐內(nèi)循環(huán)分解，使硫酸亞鐵、硫鐵礦完全分解，爐內(nèi)操作溫度均維持在 85(T950°C，操作氣速在2 5m/s下運行。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，所述分解爐出口爐氣溫度在85(T900°C，爐氣中二氧化硫體積分數(shù)在20. 0°Γ26. 0%、氧氣體積分數(shù)在0. 89Γ1. 0%。
6.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，爐氣進中壓余熱鍋爐和多級除塵設備降溫除塵，所述中壓余熱鍋爐優(yōu)選強制循環(huán)、橫向沖刷、水平通道式水管鍋爐，爐氣降溫至 35(T450°C進入所述多級除塵設備，所述多級除塵設備包括至少一級旋風除塵器和一級4 電場的高效電除塵器，降溫至30(T35(TC的爐氣進入后續(xù)稀酸洗凈化系統(tǒng)；所述中壓余熱鍋爐和多級除塵設備收集的煙塵進入所述熱料冷卻器冷卻降溫至6(TlO(rC，再用輸送設備送入所述鐵精粉料倉儲存待售。
7.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，所述制酸系統(tǒng)所述制酸系統(tǒng)采用常規(guī) IIII -IVII或IV I -IIIII “3+1”二轉二吸工藝流程，進轉化器氣體二氧化硫與氧氣的體積分數(shù)比控制在0.9 1.0 ；為適應GB^132-2010《硫酸工業(yè)污染物排放標準》，制酸尾氣優(yōu)選堿吸收法處理后排空。
8.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，所述分解爐底部排渣口排出的80(T850°C熱態(tài)燒渣即鐵精粉進熱料冷卻器，通過加熱鍋爐水降溫至6(T10(TC，再用輸送設備送入所述鐵精粉料倉儲存待售；所述中壓余熱鍋爐和多級除塵設備收集的煙塵進入所述熱料冷卻器冷卻降溫至6(T10(TC，再用輸送設備送入所述鐵精粉料倉儲存待售；加熱后的鍋爐水送入余熱鍋爐汽包產(chǎn)中壓過熱蒸汽。
全文摘要
硫酸亞鐵摻燒硫鐵礦制硫酸聯(lián)產(chǎn)鐵精粉的方法，屬于環(huán)境保護技術領域。七水硫酸亞鐵經(jīng)高溫轉晶、過濾、干燥成為一水硫酸亞鐵，再經(jīng)干燥后與鈦白粉廢酸濃縮析出一水硫酸亞鐵送入干燥設備脫除游離水，干燥后一水硫酸亞鐵、硫鐵礦和固體硫磺混料后送入循環(huán)流化床分解爐內(nèi)，通入一次、二次空氣進行循環(huán)熱分解。循環(huán)流化床分解爐頂排出的高溫含二氧化硫煙氣經(jīng)余熱鍋爐、旋風收塵器、電收塵器降溫除塵，再送入稀酸洗凈化、二轉二吸制酸系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸。循環(huán)流化床分解爐底排出的及余熱鍋爐、旋風收塵器、電收塵器收集的熱態(tài)w(Fe)≥60%鐵精粉經(jīng)熱料冷卻器冷卻降溫后送入鐵精粉料倉。本發(fā)明方法具有良好的環(huán)保效益和社會效益。
文檔編號C01B17/74GK102502527SQ201110316619
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權日2011年10月18日
發(fā)明者明素榮, 王愛群, 紀羅軍, 胡小云, 金蘇閩, 黃新 申請人:中國石油化工集團公司, 南化集團研究院