一種利用循環流化床焙燒硫鐵礦製備二氧化硫的方法
2023-06-07 21:32:56
專利名稱：一種利用循環流化床焙燒硫鐵礦製備二氧化硫的方法
技術領域：
本發明涉及一種焙燒硫鐵礦製備二氧化硫的工藝，屬於化工原料製備技術領域。
背景技術：
傳統的焙燒硫鐵礦製備二氧化硫工藝採用鼓泡流化床。將一定細度的硫鐵礦放入溫度維持845℃～855℃左右的流化床內，通入空氣，使床內物料成鼓泡流化狀態，同時使硫鐵礦氧化為三氧化二鐵(含少量的四氧化三鐵)和二氧化硫(含少量的三氧化硫)。為了保證產出氣體中二氧化硫的濃度和產出固體物料中三氧化二鐵的含量，對鼓泡流化床內溫度均勻性及氣固混合均勻性要求很高。但鼓泡流態化狀態本身特點決定了床內物料的均勻性與氣體的均勻性都很差，相應地床內溫度均勻性及氣固混合均勻性也都很差，因此為了得到符合後續的製備硫酸的工藝要求的產品，床內物料層厚度選得很薄，同時採用較低的流化速度。鼓泡流化床焙燒爐的單位面積產率很低，為了提高產量，需要較大的床截面積。然而床截面積的增加，會增加空氣的不均勻性。所以傳統的鼓泡流化床焙燒硫鐵礦製備二氧化硫的工藝的單機產量是有限度的。
發明內容
針對現有技術的不足和缺陷，本發明的目的是提供一種利用循環流化床焙燒硫鐵礦製備二氧化硫的工藝，該方法可使床內物料的均勻性與氣體的均勻性得到進一步的改善，相應地使床內溫度均勻性及氣固混合均勻性都得到提高，從而提高產出氣體中二氧化硫濃度以及提高產出固體渣料中三氧化二鐵含量，有效提高單機產量。
本發明的目的是通過如下技術方案實現的一種利用循環流化床焙燒硫鐵礦製備二氧化硫的方法，其特徵在於該方法包括如下步驟1)首先將平均粒徑為40～50微米的三氧化二鐵放入循環流化床反應器中作為床料；2)調節流化風量保持床料為快速流化狀態，並將床料加熱到845℃～855℃；3)通過給料系統將硫鐵礦持續輸入到循環流化床反應器內進行連續反應，生成二氧化硫和三氧化二鐵；4)在反應過程中，通過熱平衡系統，控制床料的溫度在845℃～855℃範圍內，同時通過排渣系統控制排渣量，維持床層高度基本保持不變；5)在反應過程中，通過設置在循環流化床反應器外部的分離系統，將因揚析夾帶和氣流攜帶作用而飛離循環流化床反應器的床料中的細顆粒從產出氣體中分離下來，並通過回料系統將分離下來的細顆粒送回循環流化床反應器中繼續進行反應。
本發明所述的加熱床料的方式採用油槍。所述的熱平衡系統採用外置床換熱器、內置懸吊屏換熱器或膜式水冷壁換熱器。
本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果本發明中由於含硫鐵礦的床料處於快速流化狀態，相對於處於沸騰流化狀態的鼓泡流化床而言，床內物料的均勻性與氣體的均勻性更好，相應地床內溫度均勻性及氣固混合均勻性也都很高，所以產出氣體中二氧化硫濃度更大以及產出固體渣料中三氧化二鐵含量更高，可有效提高單機產量。
圖1為本發明提供的焙燒硫鐵礦製備二氧化硫所用的循環流化床裝置實施例的結構示意圖。
圖中1-分離系統；2-回料系統；3-給料系統；4-撥料風管道；5-風機；6-流化風管道；7-助燃風管道；8-排渣系統；9-布風系統；10-循環流化床反應器；11-內置懸吊屏式熱平衡系統。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明所述的工藝方法作進一步的說明。
圖1為本發明提供的焙燒硫鐵礦製備二氧化硫所用的循環流化床裝置實施例的結構示意圖。該裝置主要包括循環流化床反應器10，設置在循環流化床反應器外部的分離系統1、回料系統2、給料系統3、排渣系統8、風機5以及布風系統9。在循環流化床反應器內部設有內置懸吊屏式熱平衡系統11，熱平衡系統也可採用外置床換熱器或膜式水冷壁換熱器。分離系統一般採用旋風分離裝置。
首先選取平均粒徑為40～50微米的三氧化二鐵通過給料系統3放入循環流化床反應器10中作為床料。啟動風機5，通過流化風管道6調節流化風量使床料處於快速流化狀態。利用油槍從床上或者床下將床料加熱到845℃～855℃。然後通過給料系統3將硫鐵礦持續輸入到循環流化床反應器10內。撥料風管道4輸送來的空氣輔助硫鐵礦進入流化床反應器，並使硫鐵礦受熱分解產生的硫蒸汽處於高氧濃度氣氛中進行快速氧化反應，以防止硫蒸汽逸出流化床反應器。進入流化床反應器的硫鐵礦迅速被加熱並與空氣進行氧化反應，主要反應產物為二氧化硫氣體和三氧化二鐵顆粒，也會有部分四氧化三鐵顆粒生成。為了滿足後續製備硫酸的工藝要求，產出氣體中二氧化硫的濃度要高於13％，並要求有儘可能低的三氧化硫濃度。撥料風量與流化風量小於硫鐵礦氧化所需的理論空氣量，助燃風管道7輸送助燃空氣，使過量空氣係數為1.01～1.03。為了保證產出固體物料的副產品價值，產出固體物料的含硫量要小於0.5％，並有儘可能低的四氧化三鐵含量。在反應過程中，通過控制流經熱平衡系統的冷卻水的流量，嚴格控制床料的溫度在845℃～855℃範圍內。同時通過排渣系統8控制排渣量，來維持床層高度保持不變，保證物料在床內的平均停留時間在60～70秒，只要嚴格控制物料的反應溫度和停留時間，就可以保證產出氣體和產出物料滿足工藝要求。
在快速流化狀態下，床料中的細顆粒會由於揚析夾帶和氣流攜帶作用而大量飛離循環流化床反應器，分離系統的作用就是將這樣的細顆粒從產出氣體中分離下來，並由回料系統輸入循環流化床反應器中繼續進行反應。
應用本發明的設計理念，設計床高為2000mm、床截面為Φ200mm的石英玻璃的循環流化床反應器及其附屬系統。
首先將平均粒徑為47微米的三氧化二鐵顆粒放入循環流化床反應器中，使床料高度為80mm，調節流化風量保持床料為快速流化狀態。利用碳化矽電加熱棒加熱床料到850℃，再通過給料系統以每分鐘24g的速率輸送硫鐵礦進入循環流化床反應器進行反應。啟動熱平衡系統，通過調節熱平衡系統的冷卻水流率，控制床料的溫度為850℃。當床料高度接近85mm時，打開排渣系統8的排渣閥門，排放床料，維持床料高度在75mm～85mm範圍內。
試驗表明本循環流化床反應器的焙燒脫硫率＞99.0％、燒渣含硫＜0.4％、煙氣SO2濃度＞13.5％，完全高於後續工藝所要求的焙燒脫硫率＞98.5％、燒渣含硫＜0.5％、煙氣SO2濃度＞13％的要求；並且相對於處理同樣質量流率的處於沸騰流化狀態的鼓泡流化床反應器而言，佔地面積很小。
權利要求
1.一種利用循環流化床焙燒硫鐵礦製備二氧化硫的方法，其特徵在於該方法包括如下步驟1)首先將平均粒徑為40～50微米的三氧化二鐵放入循環流化床反應器中作為床料；2)調節流化風量保持床料為快速流化狀態，並將床料加熱到845℃～855℃；3)通過給料系統將硫鐵礦持續輸入到循環流化床反應器內進行連續反應，生成二氧化硫和三氧化二鐵；4)在反應過程中，通過熱平衡系統，控制床料的溫度在845℃～855℃範圍內，同時通過排渣系統控制排渣量，維持床層高度基本保持不變；5)在反應過程中，通過設置在循環流化床反應器外部的分離系統，將因揚析夾帶和氣流攜帶作用而飛離循環流化床反應器的床料中的細顆粒從產出氣體中分離下來，並通過回料系統將分離下來的細顆粒送回循環流化床反應器中繼續進行反應。
2.按照權利要求1所述的利用循環流化床焙燒硫鐵礦製備二氧化硫的方法，其特徵在於加熱床料的方式採用油槍加熱。
3.按照權利要求1所述的利用循環流化床焙燒硫鐵礦製備二氧化硫的方法，其特徵在於步驟4)中所述的熱平衡系統採用外置床換熱器、內置懸吊屏換熱器或膜式水冷壁換熱器。
全文摘要
一種利用循環流化床焙燒硫鐵礦製備二氧化硫的方法，屬於化工原料製備技術領域。本發明以平均粒徑為40～50微米的三氧化二鐵作為床料，通過調節流化風量，使床內物料處於快速流化狀態，並將床料加熱到845℃～855℃。本發明相對於處於沸騰流化狀態的鼓泡流化床而言，床內物料的均勻性與氣體的均勻性更好，相應地床內溫度均勻性及氣固混合均勻性也都很高，產出氣體中二氧化硫濃度更大以及產出固體渣料中三氧化二鐵含量更高，可有效提高單機產量。同時為保證由於揚析夾帶和攜帶而離開循環流化床反應器的細顆粒有足夠的反應時間，配備分離系統和回料系統，將產出氣體攜帶的細顆粒分離下來，並回送循環流化床反應器中繼續進行反應。
文檔編號C01B17/00GK1884049SQ200610089629
公開日2006年12月27日 申請日期2006年7月7日 優先權日2006年7月7日
發明者徐五七, 左永偉, 徐光澤, 姚月亭 申請人:銅陵有色金屬(集團)公司銅冠冶化分公司