一種一水硫酸鎂的製備方法與流程
2023-05-04 00:43:26
本發明涉及一種一水硫酸鎂的製備方法，具體涉及一種合理利用有效資源由七水硫酸鎂製取一水硫酸鎂的方法。
背景技術：
在鋼鐵企業內，燒結/球團是鐵礦進入高爐煉鐵之前重要的處理工序，燒結/球團可充分利用粉狀原料，擴大礦源，產品具有較均粒度、高氣孔率和足夠強度，良好的還原和造渣性能，使物料的冶金性能得到改善，有利於強化高爐煉鐵。
但是在燒結/球團生產過程中產生大量的工業廢氣，每產生一噸燒結/球團礦大約產生4000～6000m3煙氣，並且隨工藝操作狀況的變化，燒結/球團產生的煙氣溫度一般在120～180℃上下，燒結/球團煙氣通過靜電除塵器後進入煙氣脫銷/脫硫系統，脫銷/脫硫後達標排放。此部分煙氣攜帶熱量基本無直接利用的價值，但是在煙氣脫銷/脫硫工序中由於工藝需要又要消耗大量的水用於煙氣降溫。
燒結/球團電除塵器的工作原理是含塵氣體進入高壓直流電場後，氣體電離形成正、負離子附著於灰塵粒子表面，使塵粒帶電，接觸電極相反的極板放電後沉積。粒徑較大的粉塵容易捕獲到正、負離子，因此電除塵的顆粒粒徑隨電場級數的增加呈變小趨勢。通過電場而未被捕獲的顆粒主要為亞微米級的粉塵顆粒，這部分顆粒比電阻較大，從而難以被電除塵器捕集，且產生過程經過了高溫焙燒，表面疏水性強，表面能很低。
由於鎂法煙氣脫硫工藝具有脫硫效率高、脫硫產物可以資源化利用的優勢而在鋼鐵行業燒結/球團煙氣脫硫佔有較大市場份額。鎂法煙氣脫硫工藝最終脫硫產物為硫酸鎂。常見的硫酸鎂主要為七水硫酸鎂和一水硫酸鎂兩類產品，七水硫酸鎂與一水硫酸鎂相比具有含硫鎂成分較低、產品久存易結塊、與其他物料混合難度大、售價不高、市場有限等缺點，將七水硫酸鎂加工製成一水硫酸鎂可以進一步增加硫酸鎂產品的附加值。因此，如何利用燒結/球團產生的高溫煙氣的熱源將脫硫裝置生產的七水硫酸鎂製取高附加值的一水硫酸鎂具有重要的意義。
現有技術一水硫酸鎂的生產方法主要有：(1)硫酸法：用菱苦土(輕燒粉)與硫酸直接反應製得一水硫酸鎂；(2)高溫結晶法：熱熔浸法則是針對鹽湖或者海水的曬鹽苦滷，將其蒸發過程中析出的高溫鹽(mgso4含量≥30％)用氯化鎂溶液浸取，再經保溫澄清，然後通過結晶乾燥而得到一水硫酸鎂產品；(3)乾燥脫水法：主要通過升溫加熱七水硫酸鎂固體，控制對七水硫酸鎂的加熱條件，使其逐漸乾燥得到一水硫酸鎂產品。
現有的一水硫酸鎂生產方法，均需要消耗大量蒸汽乾燥去掉硫酸鎂的結晶水，存在能耗大、生產成本較高等缺陷。傳統一水硫酸鎂生產方法採用蒸汽作為乾燥熱源而不採用高溫煙氣直接乾燥七水硫酸鎂主要有兩個原因：1)煙氣中夾帶的煙塵顆粒物附著在產品表面，可能存在影響一水硫酸鎂品質的問題；2)煙氣中的酸性氣體在吸溼後，溫度降至低於酸性氣體的露點後，會存在腐蝕設備的問題。
技術實現要素：
本發明為了解決七水硫酸鎂含硫鎂成分較低、產品久存易結塊、與其他物料混合難度大、售價不高、市場有限等缺點，更為了降低能耗，節約成本，充分利用有效資源，本發明提出了一種利用鋼鐵廠燒結/球團工序中產生的煙氣熱量乾燥七水硫酸鎂製取一水硫酸鎂的方法。
解決上述技術問題的技術方案如下：
一種一水硫酸鎂的製備方法，是利用鋼鐵廠中燒結或者球團工序中產生的煙氣作為乾燥介質，對七水硫酸鎂進行乾燥後得到；具體步驟如下：
(1)將含表面水3wt％～12wt％的七水硫酸鎂投入到乾燥器內；
(2)將來自於燒結或者球團工序中產生的高溫煙氣持續通入到步驟(1)所述的乾燥器內；此時，七水硫酸鎂吸收高溫煙氣的熱量後乾燥生成一水硫酸鎂；
(3)從乾燥器的出料口收集一水硫酸鎂。
還包括尾氣處理步驟，具體為：
經過乾燥使用後的尾氣通過除塵器回收尾氣中帶出的細粉物料，並收集到除塵器的布袋中，以降低細粉物料的損失和粉塵汙染，定期從除塵器的布袋中集取一水硫酸鎂產品；然後通入淨化系統，淨化後達標排放。
進一步地，步驟(1)中所述的乾燥器為振動流化床或旋轉窯。
進一步地，步驟(2)中所述的煙氣的溫度為120～180℃。
進一步地，步驟(2)中所述的高溫煙氣持續通入乾燥器內，控制乾燥器內部煙氣流速u≥2.5m/s。
本發明的有益效果是：
由於燒結/球團工序中產生的煙氣中顆粒物粒徑為亞微米級，且產生過程經過了高溫焙燒，表面疏水性強、表面能很低，在乾燥過程中不易積聚到被乾燥的物料表面，對被乾燥的物料質量基本無影響。
與現有的乾燥脫水製備一水硫酸鎂的生產方法相比，採用本發明方法具有下列特點：(1)適用於含水量較高的溼料七水硫酸鎂乾燥制一水硫酸鎂；(2)煙氣餘熱得到充分利用，乾燥過程不消耗蒸汽、節能效果好，能耗降低20％～35％；(3)減少了間接換熱環節，熱效率高，節省了設備投資，投資減少10％～30％；(4)採用本發明方法製備一水硫酸鎂，成本降低30％～50％，商業效果良好。
本發明是應用在鋼鐵行業的鎂法脫硫系統脫硫產物的後繼處理環節，很好的解決了傳統一水硫酸鎂生產不能直接採用高溫煙氣作為熱源的問題。1、本發明採用的是燒結或者球團工序中產生的煙氣，煙氣中顆粒物粒徑為亞微米級，且產生過程經過了高溫焙燒，表面疏水性強、表面能很低，在乾燥過程中不易積聚到被乾燥的物料表面，對被乾燥的物料質量基本無影響。2、傳統一水硫酸鎂生產採用蒸汽作為熱源，為了節約能耗，換熱後的尾氣一般低於60℃，此溫度低於煙氣中sox，本發明採用的燒結或者球團工序中產生的高溫量大且無直接利用價值，本發明通過控制乾燥器中的煙氣流速，使換熱後的煙氣溫度大於80℃，因而乾燥後的尾氣對乾燥設備不會造成腐蝕。
下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
具體實施方式
實施例1：
一種一水硫酸鎂的製備方法，包括以下步驟：
(1)將含表面水3wt％～12wt％的七水硫酸鎂投入到振動流化床內；
(2)將來自於燒結工序中產生的高溫煙氣持續通入到步驟(1)所述的振動流化床內對溼物料進行乾燥；控制乾燥器內部煙氣流速u≥2.5m/s，煙氣的溫度為180℃。此時，七水硫酸鎂吸收煙氣的熱量後乾燥生成一水硫酸鎂；
(3)從振動流化床的出料口收集一水硫酸鎂。
(4)再進行尾氣處理步驟，具體為：
經過乾燥使用後的尾氣通過除塵器回收尾氣中帶出的細粉物料，並收集到除塵器的布袋中，以降低細粉物料的損失和粉塵汙染，定期從除塵器的布袋中集取一水硫酸鎂產品；然後將最後的尾氣通入淨化系統，淨化後達標排放。
實施例2：
一種一水硫酸鎂的製備方法，包括以下步驟：
(1)將含表面水3wt％～12wt％的七水硫酸鎂投入到旋轉窯內；
(2)將來自於燒結工序中產生的高溫煙氣持續通入到步驟(1)所述的振動流化床內對溼物料進行乾燥；控制乾燥器內部煙氣流速u≥2.5m/s，煙氣的溫度為120℃。此時，七水硫酸鎂吸收煙氣的熱量後乾燥生成一水硫酸鎂；
(3)從旋轉窯的出料口收集一水硫酸鎂。
(4)再進行尾氣處理步驟，具體為：
經過乾燥使用後的尾氣通過除塵器回收尾氣中帶出的細粉物料，並收集到除塵器的布袋中，以降低細粉物料的損失和粉塵汙染，定期從除塵器的布袋中集取一水硫酸鎂產品；然後將最後的尾氣通入淨化系統，淨化後達標排放。
實施例3：
一種一水硫酸鎂的製備方法，包括以下步驟：
(1)將含表面水3wt％～12wt％的七水硫酸鎂投入到振動流化床內；
(2)將來自於球團工序中產生的高溫煙氣持續通入到步驟(1)所述的振動流化床內對溼物料進行乾燥；控制乾燥器內部煙氣流速u≥2.5m/s，煙氣的溫度為160℃，此時，七水硫酸鎂吸收煙氣的熱量後乾燥生成一水硫酸鎂；
(3)從振動流化床的出料口收集一水硫酸鎂。
(4)再進行尾氣處理步驟，具體為：
經過乾燥使用後的尾氣通過除塵器回收尾氣中帶出的細粉物料，並收集到除塵器的布袋中，以降低細粉物料的損失和粉塵汙染，定期從除塵器的布袋中集取一水硫酸鎂產品；然後將最後的尾氣通入淨化系統，淨化後達標排放。
實施例4：
一種一水硫酸鎂的製備方法，包括以下步驟：
(1)將含表面水3wt％～12wt％的七水硫酸鎂投入到振動流化床內；
(2)將來自於球團工序中產生的高溫煙氣持續通入到步驟(1)所述的振動流化床內對溼物料進行乾燥；控制乾燥器內部煙氣流速u≥2.5m/s，煙氣的溫度為135℃。此時，七水硫酸鎂吸收淨化後的煙氣的熱量後乾燥生成一水硫酸鎂；
(3)從振動流化床的出料口收集一水硫酸鎂。
(4)再進行尾氣處理步驟，具體為：
經過乾燥使用後的尾氣通過除塵器回收尾氣中帶出的細粉物料，並收集到除塵器的布袋中，以降低細粉物料的損失和粉塵汙染，定期從除塵器的布袋中集取一水硫酸鎂產品；然後將最後的尾氣通入淨化系統，淨化後達標排放。
以上四個實施例的物料乾燥前後數據如下表所示：
由於一水硫酸鎂沒有行業標準，要看其品質如何，只好從雜質和水分的角度來評測。由上表可知：一水硫酸鎂的氧化鎂含量在乾燥前和乾燥後具有很大的提高，而水分明顯降低很多，水不溶物也同樣都低於0.05％，由此可知，本發明方法製備的一水硫酸鎂純度較高，乾燥過程中沒有雜質進去，品質較好。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明做任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質上對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發明的保護範圍之內。