專利名稱：一種利用循環(huán)流化床焙燒硫鐵礦制備二氧化硫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焙燒硫鐵礦制備二氧化硫的工藝，屬于化工原料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的焙燒硫鐵礦制備二氧化硫工藝采用鼓泡流化床。將一定細(xì)度的硫鐵礦放入溫度維持845℃～855℃左右的流化床內(nèi)，通入空氣，使床內(nèi)物料成鼓泡流化狀態(tài)，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(chǎn)出氣體中二氧化硫的濃度和產(chǎn)出固體物料中三氧化二鐵的含量，對鼓泡流化床內(nèi)溫度均勻性及氣固混合均勻性要求很高。但鼓泡流態(tài)化狀態(tài)本身特點決定了床內(nèi)物料的均勻性與氣體的均勻性都很差，相應(yīng)地床內(nèi)溫度均勻性及氣固混合均勻性也都很差，因此為了得到符合后續(xù)的制備硫酸的工藝要求的產(chǎn)品，床內(nèi)物料層厚度選得很薄，同時采用較低的流化速度。鼓泡流化床焙燒爐的單位面積產(chǎn)率很低，為了提高產(chǎn)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(tǒng)的鼓泡流化床焙燒硫鐵礦制備二氧化硫的工藝的單機產(chǎn)量是有限度的。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種利用循環(huán)流化床焙燒硫鐵礦制備二氧化硫的工藝，該方法可使床內(nèi)物料的均勻性與氣體的均勻性得到進(jìn)一步的改善，相應(yīng)地使床內(nèi)溫度均勻性及氣固混合均勻性都得到提高，從而提高產(chǎn)出氣體中二氧化硫濃度以及提高產(chǎn)出固體渣料中三氧化二鐵含量，有效提高單機產(chǎn)量。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種利用循環(huán)流化床焙燒硫鐵礦制備二氧化硫的方法，其特征在于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(huán)流化床反應(yīng)器中作為床料；2)調(diào)節(jié)流化風(fēng)量保持床料為快速流化狀態(tài)，并將床料加熱到845℃～855℃；3)通過給料系統(tǒng)將硫鐵礦持續(xù)輸入到循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，生成二氧化硫和三氧化二鐵；4)在反應(yīng)過程中，通過熱平衡系統(tǒng)，控制床料的溫度在845℃～855℃范圍內(nèi)，同時通過排渣系統(tǒng)控制排渣量，維持床層高度基本保持不變；5)在反應(yīng)過程中，通過設(shè)置在循環(huán)流化床反應(yīng)器外部的分離系統(tǒng)，將因揚析夾帶和氣流攜帶作用而飛離循環(huán)流化床反應(yīng)器的床料中的細(xì)顆粒從產(chǎn)出氣體中分離下來，并通過回料系統(tǒng)將分離下來的細(xì)顆粒送回循環(huán)流化床反應(yīng)器中繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。
本發(fā)明所述的加熱床料的方式采用油槍。所述的熱平衡系統(tǒng)采用外置床換熱器、內(nèi)置懸吊屏換熱器或膜式水冷壁換熱器。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果本發(fā)明中由于含硫鐵礦的床料處于快速流化狀態(tài)，相對于處于沸騰流化狀態(tài)的鼓泡流化床而言，床內(nèi)物料的均勻性與氣體的均勻性更好，相應(yīng)地床內(nèi)溫度均勻性及氣固混合均勻性也都很高，所以產(chǎn)出氣體中二氧化硫濃度更大以及產(chǎn)出固體渣料中三氧化二鐵含量更高，可有效提高單機產(chǎn)量。


圖1為本發(fā)明提供的焙燒硫鐵礦制備二氧化硫所用的循環(huán)流化床裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-分離系統(tǒng)；2-回料系統(tǒng)；3-給料系統(tǒng)；4-撥料風(fēng)管道；5-風(fēng)機；6-流化風(fēng)管道；7-助燃風(fēng)管道；8-排渣系統(tǒng)；9-布風(fēng)系統(tǒng)；10-循環(huán)流化床反應(yīng)器；11-內(nèi)置懸吊屏式熱平衡系統(tǒng)。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的工藝方法作進(jìn)一步的說明。
圖1為本發(fā)明提供的焙燒硫鐵礦制備二氧化硫所用的循環(huán)流化床裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置主要包括循環(huán)流化床反應(yīng)器10，設(shè)置在循環(huán)流化床反應(yīng)器外部的分離系統(tǒng)1、回料系統(tǒng)2、給料系統(tǒng)3、排渣系統(tǒng)8、風(fēng)機5以及布風(fēng)系統(tǒng)9。在循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有內(nèi)置懸吊屏式熱平衡系統(tǒng)11，熱平衡系統(tǒng)也可采用外置床換熱器或膜式水冷壁換熱器。分離系統(tǒng)一般采用旋風(fēng)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(tǒng)3放入循環(huán)流化床反應(yīng)器10中作為床料。啟動風(fēng)機5，通過流化風(fēng)管道6調(diào)節(jié)流化風(fēng)量使床料處于快速流化狀態(tài)。利用油槍從床上或者床下將床料加熱到845℃～855℃。然后通過給料系統(tǒng)3將硫鐵礦持續(xù)輸入到循環(huán)流化床反應(yīng)器10內(nèi)。撥料風(fēng)管道4輸送來的空氣輔助硫鐵礦進(jìn)入流化床反應(yīng)器，并使硫鐵礦受熱分解產(chǎn)生的硫蒸汽處于高氧濃度氣氛中進(jìn)行快速氧化反應(yīng)，以防止硫蒸汽逸出流化床反應(yīng)器。進(jìn)入流化床反應(yīng)器的硫鐵礦迅速被加熱并與空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，主要反應(yīng)產(chǎn)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。為了滿足后續(xù)制備硫酸的工藝要求，產(chǎn)出氣體中二氧化硫的濃度要高于13％，并要求有盡可能低的三氧化硫濃度。撥料風(fēng)量與流化風(fēng)量小于硫鐵礦氧化所需的理論空氣量，助燃風(fēng)管道7輸送助燃空氣，使過量空氣系數(shù)為1.01～1.03。為了保證產(chǎn)出固體物料的副產(chǎn)品價值，產(chǎn)出固體物料的含硫量要小于0.5％，并有盡可能低的四氧化三鐵含量。在反應(yīng)過程中，通過控制流經(jīng)熱平衡系統(tǒng)的冷卻水的流量，嚴(yán)格控制床料的溫度在845℃～855℃范圍內(nèi)。同時通過排渣系統(tǒng)8控制排渣量，來維持床層高度保持不變，保證物料在床內(nèi)的平均停留時間在60～70秒，只要嚴(yán)格控制物料的反應(yīng)溫度和停留時間，就可以保證產(chǎn)出氣體和產(chǎn)出物料滿足工藝要求。
在快速流化狀態(tài)下，床料中的細(xì)顆粒會由于揚析夾帶和氣流攜帶作用而大量飛離循環(huán)流化床反應(yīng)器，分離系統(tǒng)的作用就是將這樣的細(xì)顆粒從產(chǎn)出氣體中分離下來，并由回料系統(tǒng)輸入循環(huán)流化床反應(yīng)器中繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。
應(yīng)用本發(fā)明的設(shè)計理念，設(shè)計床高為2000mm、床截面為Φ200mm的石英玻璃的循環(huán)流化床反應(yīng)器及其附屬系統(tǒng)。
首先將平均粒徑為47微米的三氧化二鐵顆粒放入循環(huán)流化床反應(yīng)器中，使床料高度為80mm，調(diào)節(jié)流化風(fēng)量保持床料為快速流化狀態(tài)。利用碳化硅電加熱棒加熱床料到850℃，再通過給料系統(tǒng)以每分鐘24g的速率輸送硫鐵礦進(jìn)入循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。啟動熱平衡系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)熱平衡系統(tǒng)的冷卻水流率，控制床料的溫度為850℃。當(dāng)床料高度接近85mm時，打開排渣系統(tǒng)8的排渣閥門，排放床料，維持床料高度在75mm～85mm范圍內(nèi)。
試驗表明本循環(huán)流化床反應(yīng)器的焙燒脫硫率＞99.0％、燒渣含硫＜0.4％、煙氣SO2濃度＞13.5％，完全高于后續(xù)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；并且相對于處理同樣質(zhì)量流率的處于沸騰流化狀態(tài)的鼓泡流化床反應(yīng)器而言，占地面積很小。
權(quán)利要求
1.一種利用循環(huán)流化床焙燒硫鐵礦制備二氧化硫的方法，其特征在于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(huán)流化床反應(yīng)器中作為床料；2)調(diào)節(jié)流化風(fēng)量保持床料為快速流化狀態(tài)，并將床料加熱到845℃～855℃；3)通過給料系統(tǒng)將硫鐵礦持續(xù)輸入到循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，生成二氧化硫和三氧化二鐵；4)在反應(yīng)過程中，通過熱平衡系統(tǒng)，控制床料的溫度在845℃～855℃范圍內(nèi)，同時通過排渣系統(tǒng)控制排渣量，維持床層高度基本保持不變；5)在反應(yīng)過程中，通過設(shè)置在循環(huán)流化床反應(yīng)器外部的分離系統(tǒng)，將因揚析夾帶和氣流攜帶作用而飛離循環(huán)流化床反應(yīng)器的床料中的細(xì)顆粒從產(chǎn)出氣體中分離下來，并通過回料系統(tǒng)將分離下來的細(xì)顆粒送回循環(huán)流化床反應(yīng)器中繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的利用循環(huán)流化床焙燒硫鐵礦制備二氧化硫的方法，其特征在于加熱床料的方式采用油槍加熱。
3.按照權(quán)利要求1所述的利用循環(huán)流化床焙燒硫鐵礦制備二氧化硫的方法，其特征在于步驟4)中所述的熱平衡系統(tǒng)采用外置床換熱器、內(nèi)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(huán)流化床焙燒硫鐵礦制備二氧化硫的方法，屬于化工原料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以平均粒徑為40～50微米的三氧化二鐵作為床料，通過調(diào)節(jié)流化風(fēng)量，使床內(nèi)物料處于快速流化狀態(tài)，并將床料加熱到845℃～855℃。本發(fā)明相對于處于沸騰流化狀態(tài)的鼓泡流化床而言，床內(nèi)物料的均勻性與氣體的均勻性更好，相應(yīng)地床內(nèi)溫度均勻性及氣固混合均勻性也都很高，產(chǎn)出氣體中二氧化硫濃度更大以及產(chǎn)出固體渣料中三氧化二鐵含量更高，可有效提高單機產(chǎn)量。同時為保證由于揚析夾帶和攜帶而離開循環(huán)流化床反應(yīng)器的細(xì)顆粒有足夠的反應(yīng)時間，配備分離系統(tǒng)和回料系統(tǒng)，將產(chǎn)出氣體攜帶的細(xì)顆粒分離下來，并回送循環(huán)流化床反應(yīng)器中繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。
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(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)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