專利名稱：分解金屬硫酸鹽的方法
分解金屬硫酸鹽的方法發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的方法涉及冶金工業(yè)中產(chǎn)生的金屬硫酸鹽在流化床中的分 解。進(jìn)行金屬硫酸鹽的分解，使得生成的金屬氧化物以非常純凈的形式得到回收，以致它們可以;陂回收再次用于制造例如鋼的金屬合金。 特別地，使用黃鐵礦或磁黃鐵礦作為床料的形成劑(former )和燃料， 在氧化條件下分解含有鎳、鐵和鉻的硫酸鹽。發(fā)明背景在多種冶金過程中生成金屬硫酸鹽，例如在鋼酸洗過程中或者在 金屬電解精煉中進(jìn)入陽極泥。含有硫酸的混合硫酸鹽廢料本身不能用 于任何地方，并且大部分是有害的廢料。美國專利4, 824， 655描述了 一種通過含石克的金屬硫酸鹽在流化床 中的熱分解來產(chǎn)生二氧化硫的方法。該金屬硫酸鹽主要是硫酸鐵，其 包括少量其他金屬，例如鋁、鎂、鈦、錳、鉻和釩的化合物。疏酸鹽 主要來源于鈦的制造。金屬硫酸鹽的分解發(fā)生在800-110(TC的溫度 下。必須在硫酸鹽還原中使用諸如硫廢料或細(xì)粒黃鐵礦的含硫材料以 便產(chǎn)生最大可能量的二氧化硫。硫酸鹽還原所需的能量使用諸如煤、 焦炭或重燃料油等含碳燃料產(chǎn)生。大部分燃料同床料一起引入，但有 些用載氣單獨(dú)供應(yīng)。該方法中的關(guān)鍵點(diǎn)是二氧化硫的產(chǎn)生，并且沒有 提及生成的含金屬固體的使用，因此它們被浪費(fèi)掉。以這種方式產(chǎn)生 的廢料量是相當(dāng)可觀的。額外燃料的供給，特別是額外的液體或氣態(tài) 燃料的供給使得難以保持均勻調(diào)節(jié)的溫度，因?yàn)橄虼驳木植抗┙o可能 導(dǎo)致熱點(diǎn)，這會(huì)引起床的燒結(jié)。含碳燃料產(chǎn)生二氧化碳排放物，從而 目標(biāo)是減少這些排放物的量。發(fā)明目的本發(fā)明的方法的目的是避免上述方法的缺點(diǎn)?，F(xiàn)在開發(fā)的方法的 目標(biāo)是分解冶金工業(yè)中產(chǎn)生的金屬硫酸鹽，特別是含鎳的混合硫酸鹽， 使得其分解中使用的燃料在氧化時(shí)產(chǎn)生床料，因此，燃料的均勻分布 阻止熱點(diǎn)的產(chǎn)生。燃料也不含碳，因此不產(chǎn)生二氧化碳排放物。發(fā)明概述本發(fā)明的基本特征將在所附權(quán)利要求中變得顯見。本發(fā)明涉及一種用于將冶金工業(yè)中產(chǎn)生的殘留物分解成氧化物的 方法，所述殘留物包含至少一種金屬硫酸鹽。金屬硫化物的分解在流 化床加熱爐中進(jìn)行，由此從焙燒被用作床料的硫化鐵獲得分解硫酸鹽 所需的能量。焙燒在氧化條件下進(jìn)行以便形成基本不含硫的氧化物供 在鋼鐵工業(yè)中再利用，產(chǎn)生的二氧化硫被用于制造硫和/或硫酸。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，金屬硫酸鹽是混合硫酸鹽，包括鎳、 鉻和鐵的硫酸鹽。混合硫酸鹽是例如在鋼酸洗過程中產(chǎn)生的混合硫酸 鹽。依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，金屬硫酸鹽是硫酸鎳。疏酸鎳在 例如銅的電解精煉過程中形成。用作流化床料和能量產(chǎn)生體的硫化鐵是黃鐵礦和/或磁黃鐵礦。硫酸鹽的分解在800-900。C的溫度下進(jìn)行，在流化床中的停留時(shí)間大約 為1-5小時(shí)。形成的一種或多種氧化物合金中的硫濃度最高為0. 5%。發(fā)明詳述在例如鋼制造和金屬電解精煉的冶金工業(yè)中產(chǎn)生不純的硫酸鹽沉 積物，其含有鎳、鉻和鐵等的硫酸鹽。疏酸鹽充分可溶，以致當(dāng)它們 存在時(shí)，無法從回路中將它們除去，但另外，它們所含的金屬成分應(yīng) 以環(huán)境友好的方式加以回收。如現(xiàn)有技術(shù)中所述，在流化床加熱爐中 處理硫酸鹽殘留物，尤其是在制造鈦的過程中生成的那些硫酸鹽殘留 物，但主要是為了產(chǎn)生用于制造硫酸的二氧化硫氣體?；旌狭蛩猁}沉淀物在鋼制造的酸洗階段生成，除鐵的硫酸鹽(FeSO4'H20， Fe2 (S04) 3 )之外，還含有鎳和鉻的硫酸鹽(NiS04， Cr2 (S04) 3) 及硫酸。在氧化條件下，與硫酸鎳相比，鐵硫酸鹽和硫酸鉻在低得多 的溫度下分解。硫酸鎳也可以在還原條件下在較低溫度下分解，但這 時(shí)卻存在除氧化物之外還形成硫化物的危險(xiǎn)。例如，當(dāng)目的是生產(chǎn)適 用于煉鋼廠的產(chǎn)品時(shí)，其硫含量必須相當(dāng)?shù)?，即低?.5%。銅的高溫冶金制造的最終產(chǎn)品是銅陽極，其被進(jìn)一步電解精煉成 純的陰極銅。生成的陽極泥含有陽極的雜質(zhì)，其中硫酸鎳形式的鎳是 最重要的雜質(zhì)之一。硫酸鹽分解成氧化物是吸熱反應(yīng)。在依照現(xiàn)有技術(shù)的方法中，形 成流化床加熱爐的床使得還原性含硫材料和 一 些含碳燃料與硫酸鹽混 合、?；缓笏腿爰訜釥t。另外，部分燃料被單獨(dú)供給。在現(xiàn)在開發(fā) 的方法中，分解所需的燃料充當(dāng)床料，即根本不需要單獨(dú)的含碳燃料。 諸如黃鐵礦或磁黃鐵礦的硫化鐵充當(dāng)燃料和床料，對(duì)其進(jìn)行焙燒，同 時(shí)送入床中的疏酸鹽分解成它們的氧化物。硫化鐵焙燒中發(fā)生的反應(yīng) 是顯著放熱的，以致產(chǎn)生的熱量對(duì)于硫酸鹽分解中所需的吸熱反應(yīng)是 足夠的而不需要任何額外熱量。硫酸鹽分解在800-900。C的溫度下進(jìn)行，且在流化床中的停留時(shí) 間大約為1-5小時(shí)。特別地，為了使形成氧化物的分解在合理時(shí)間內(nèi) 發(fā)生，硫酸鎳的分解要求上述溫度。本發(fā)明因此涉及一種用于分解一 種或多種金屬硫酸鹽的方法，其中硫酸鎳優(yōu)選是所述硫酸鹽中的 一種。 硫酸鹽分解是在氧化條件下進(jìn)行，以避免硫以任何形式殘留在氧化物 中。無硫氧化物適合于在例如煉鋼廠中再利用。形成的含二氧化硫的 氣體被送往硫和/或硫酸制造，然而在產(chǎn)生盡可能純的金屬氧化物而不 是二氧化硫生產(chǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)該過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。優(yōu)選將有待供應(yīng)給煉鋼廠的氧化物合金中的硫含量保持得盡量 低，因?yàn)樗鼘p少轉(zhuǎn)化中對(duì)用于硫去除的氧的需要。硫酸鹽分解所需的所有能量均以床料的形式產(chǎn)生時(shí)，可以避免將 燃料獨(dú)立供應(yīng)到床中時(shí)可能產(chǎn)生的缺點(diǎn)。獨(dú)立燃料的使用難以實(shí)施，因?yàn)殡y以將其非常均勻地供應(yīng)到流化床中使得不產(chǎn)生局部熱點(diǎn)，在所 述局部熱點(diǎn)中床料和硫酸鹽將被燒結(jié)。局部熱點(diǎn)也對(duì)設(shè)備有害。向流 化床中引入獨(dú)立的燃料是指將含碳材料，通常為原料氣供應(yīng)到床中。 含碳燃料的缺點(diǎn)是該燃料產(chǎn)生二氧化碳排放物，并且另外它還需要后 續(xù)燃燒室作為輔助設(shè)備。將鐵硫化物用作硫酸鹽流化床分解中的能量產(chǎn)生體時(shí)，容易控制 床的關(guān)閉，并且硫酸鹽供給中的故障也不會(huì)引起問題。使用鐵硫化物 時(shí)，操作在氧化條件下進(jìn)行，并且沒有另外的硫化物要在流化床中燃 燒。如果操作是在還原條件下進(jìn)行且存在故障，這時(shí)硫化物燃燒并且 會(huì)發(fā)生熱點(diǎn)、熔融相和燒結(jié)。實(shí)施例 實(shí)施例1使用黃鐵礦作為床料和燃料在流化床加熱爐中進(jìn)行不純硫酸鎳的分解。使用空氣作為流化空氣，并在輕微氧化條件下以0. 2m/s的速度 進(jìn)行流化。1.5小時(shí)之后，從加熱爐中取出的氧化鎳的硫濃度為0. 34%， 且3小時(shí)之后為0.15%，因此其非常適合于在鋼鐵工業(yè)中再利用。實(shí)施例2在流化床加熱爐中進(jìn)行混合硫酸鹽的分解，其中混合硫酸鹽的組 成為Fe 12.8%、 Cr 1.8%、 Ni 1.8%、 Mo 0. 08%和S04 44.4%。使用黃 鐵礦作為燃料和床料。使用空氣作為流化空氣，并在輕微氧化條件下 以0.2 m/s的速度進(jìn)行流化。1.5小時(shí)之后，從加熱爐中取出的氧化 物混合物的硫濃度為0. 32%,且3小時(shí)之后為0. 17%,因此其非常適合 于在鋼鐵工業(yè)中再利用。
權(quán)利要求
1、一種用于將冶金工業(yè)中產(chǎn)生的殘留物分解成氧化物的方法，所述殘留物包含至少一種金屬硫酸鹽，其特征在于該金屬硫酸鹽的分解在流化床加熱爐中進(jìn)行，由此從焙燒用作加熱爐床料的鐵硫化物獲得硫酸鹽分解所需的能量，分解在氧化條件下進(jìn)行以便形成基本上不含硫的氧化物供在鋼鐵工業(yè)中再利用，生成的二氧化硫用于硫和/或硫酸的制造。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬疏酸鹽是包 括鎳、鉻和鐵的硫酸鹽的混合硫酸鹽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于所述金屬硫酸鹽 是在鋼鐵工業(yè)中的酸洗過程中生成的鎳-鉻-鐵石充酸鹽。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬疏酸鹽是硫 酸鎳。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于所述金屬硫酸鹽 是銅的電解精煉中生成的硫酸鎳。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述鐵硫化物是黃鐵礦和/或磁黃鐵礦。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述硫 酸鹽分解在800-900。C的溫度下進(jìn)行。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于分解時(shí) 間為1-5小時(shí)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于流化床 加熱爐中形成的氧化物的硫濃度最高為0. 5%。
全文摘要
本發(fā)明的方法涉及冶金工業(yè)中產(chǎn)生的金屬硫酸鹽在流化床中的分解。進(jìn)行金屬硫酸鹽的分解，使得生成的金屬氧化物以非常純凈的方式得到回收，使得它們可以再循環(huán)在例如鋼等金屬合金的制造中再利用。特別地，使用黃鐵礦或磁黃鐵礦作為燃料和床料，在氧化條件下分解含有鎳、鐵和鉻的硫酸鹽。
文檔編號(hào)C01BGK101309858SQ200680042952
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者M-L·邁特薩林塔 申請(qǐng)人:奧圖泰有限公司