專利名稱：粉磨制球旋窯固-固還原焙燒生產(chǎn)硫化鋇的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)硫化鋇的新工藝方法。具體地說屬于化工行業(yè)中用重晶石(BaS04)和煤(C)為原料，采用粉磨制球旋窯 固-固還原焙燒重晶石(BaS04)生產(chǎn)硫化鋇(BaS)的新工藝生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
對比文件l《一種生產(chǎn)硫化鋇的新方法》(發(fā)明專利申請 號200610050931. 8)的技術(shù)是將原料重晶石和煤按質(zhì)量比為1:0. 1-0.4 配料后粉磨至80目以上，加水制成塊狀物，放在塊狀燒結(jié)窯爐(主要是 隧道窯)中，在600-120(TC中焙燒。對比文件l對以前的傳統(tǒng)技術(shù)(見 對比文件2《無機鹽工業(yè)手冊》，化學(xué)工業(yè)出版社，天津化工研究院編， P: 176-179)有重大的創(chuàng)新，其主要的特征是將傳統(tǒng)的把原料只破碎到 2-5mm粒度就拿去還原煅燒不粉磨的工藝，改為破碎后再粉磨成為80目 以上的粉料，然后將粉料加水制成塊狀物后，在隧道窯中進行還原焙燒。 這種還原焙燒的工藝是將傳統(tǒng)的BaS04還原為BaS主要是通過 BaS04+4C0—~>BaS+4C02的固-氣反應(yīng)機理改變?yōu)橹饕峭ㄟ^ BaS04+2C_~^CaS+2C02的固-固反應(yīng)機理。通過這種方法和反應(yīng)機理使得 BaS04還原為BaS的還原率高，傳統(tǒng)方法只能將重晶石中的BaS04轉(zhuǎn)化成 BaS的還原率維持在70%左右，對比文件l的方法可以達到90%以上，提 高了 20多個百分點，使重晶石原料得到充分利用；同時，也節(jié)省了煤耗。但是，對比文件1存在的主要問題燒成得到的高質(zhì)量的產(chǎn)品在窯中 由于冷卻停留時間長，產(chǎn)品中的部分BaS被氧化從而使產(chǎn)品質(zhì)量有所降低。本發(fā)明目的為了克服對比文件l、 2的缺點，提出了一種新的工藝方法。該方法既可克服對比文件2的低還原率缺點，實現(xiàn)BaS04轉(zhuǎn)化為 BaS的高還原率，又可克服對比文件1因產(chǎn)品在燒結(jié)窯中冷卻停留時間 長，使產(chǎn)品中的部分BaS被氧化從而使產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點。采用粉磨制球旋窯固-固還原焙燒重晶石生產(chǎn)硫化鋇的新工藝生產(chǎn)方法，既可以 得到BaS04轉(zhuǎn)化為BaS的高還原率，又通過快冷方式，使BaS不被氧化 從而使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，從而大大降低投資成本和生產(chǎn)成本，得到很好的 經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，將原料重晶石和煤分別破 碎到粒度直徑5腿以下后，將重晶石和煤按質(zhì)量比1.0:0. 2-0. 8進行配 料，配料后經(jīng)混勻，再粉磨至細度達80-150目，加水制成4>5-30鵬的 球狀物，然后將料球送入旋窯中焙燒，料球經(jīng)過旋窯的烘干、預(yù)熱、高 溫?zé)?，高溫?zé)蓽囟瓤刂圃?00-1250"C，還原焙燒時間O. 5-2.0h，熟 料球從旋窯流出后進入強制冷卻機冷卻，經(jīng)破碎機破碎至所需粒度后， 包裝得粗硫化鋇產(chǎn)品，也稱為黑灰產(chǎn)品。粉磨制球旋窯固-固還原焙燒生產(chǎn)硫化鋇的工藝方法中優(yōu)化參數(shù)為 重晶石和煤按質(zhì)量1.0: 0.2-0.25的比例進行配料；配料后的混合料粉 磨至細度為110-130目；制成的球狀物直徑在cH0-20mm;高溫焙燒溫度 在1000-1250°C，還原焙燒時間在0.5-1.5h;燃料為粉煤，更適合于用 煤氣。本發(fā)明有以下特征和有益效果1、本發(fā)明與對比文件2不同，對比文件2為傳統(tǒng)的生產(chǎn)硫化鋇的生產(chǎn)工藝方法。傳統(tǒng)方法是將重晶石和煤只破碎到4)2-5鵬的粒度，不經(jīng) 過粉磨，原料顆粒較粗，重晶石中的BaS(X還原為BaS主要是通過固體 BaS04與氣體CO的化學(xué)反應(yīng)BaS04+4C0—~^BaS+4C02來還原生成BaS。本 發(fā)明是通過將重晶石和煤經(jīng)破碎，再通過粉磨后，加水制成球狀物，使 重晶石(BaS04)與煤(C)緊密接觸，當(dāng)溫度達到800。C以上后，BaS04 與C發(fā)生固-固化學(xué)反應(yīng)BaS04+2C—~^CaS+2C02來還原生成BaS。由此看 出，本發(fā)明與對比文件2重要區(qū)別在于主要化學(xué)反應(yīng)機理不同；所需 的原料煤量不同。對比文件2中1摩爾BaS04需4摩爾C0，也即需要4 摩爾C;而本發(fā)明1摩爾BaS04只需2摩爾C 。同時，本發(fā)明是BaS04 與C的比表面積大，又固-固緊密接觸，反應(yīng)幾率大，從而BaSO,的還原 率高。而對比文件2 BaS04還原為BaS主要是通過BaS(X與CO反應(yīng)，是 固-氣反應(yīng)，在旋窯中，空氣對流大，空氣中除了CO外，還含有大量的 C02， &和02等氣體，這些氣體不僅隔絕或阻礙了 CO與BaSO,的反應(yīng)， 同時還有其他副反應(yīng)發(fā)生，BaS04還原為BaS的幾率大大小于本發(fā)明的幾 率。因此，對比文件2的BaS04還原為BaS轉(zhuǎn)化率只有709&，而本發(fā)明可 達90%以上，甚至95%以上。2、本發(fā)明與對比文件1不同，雖然本發(fā)明與對比文件1都為將重晶 石和煤原料粉磨至80目以上的粒度，比表面積大，固體之間接觸緊密， 都是固-固反應(yīng)。但是，對比文件1是制成大塊狀物(一般為建材磚塊大 小)，而本發(fā)明是制成粒度直徑小5-20腿的球狀物，對比文件l的塊狀 物堆放在隧道窯的窯車上，放入隧道窯中焙燒，由于料塊大，傳熱至料 塊內(nèi)部需要的時間長，在隧道窯中，從預(yù)熱、焙燒到冷卻所需要的時間 都較長，特別存在一個較為嚴重的問題是冷卻時間長，容易造成生成的BaS在冷卻階段又被窯內(nèi)空氣中的02把部分BaS氧化為BaS04，同時BaS 還有易與窯內(nèi)空氣中C02反應(yīng)生成BaC03。由于上述原因，雖然對比文件 1的燒成還原轉(zhuǎn)化率高，但在隧道窯中經(jīng)過較長時間的冷卻階段后，使 得最終產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。而本發(fā)明是將配料后的重晶石和煤粉磨后制成 球狀物在旋窯中通過快燒快冷的焙燒方式將重晶石中的BaS04還原為 BaS，由于制成的球狀物直徑小，傳熱快，使球狀物內(nèi)部很快達到高溫， 從而實現(xiàn)快燒、快反應(yīng)的目的。通過冷卻機的強制冷卻，使產(chǎn)品中的BaS 含量穩(wěn)定下來。由此看來，本發(fā)明既具有BaS04與C的固-固反應(yīng)使BaS04 轉(zhuǎn)化為BaS轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)勢特征，又克服了對比文件1在冷卻階段BaS 易被氧化和碳酸化的缺點。如果旋窯用煤氣或天然氣等燃氣焙燒，燃料煤的灰分不進入產(chǎn)品， 可以獲得BaS含量更高的產(chǎn)品。
具體實施例方式實施例1:實施原料重晶石BaS04含量為90.5。/。，重晶石原料采集點為貴州省天柱縣。 煤含碳量為61. 5%，灰份為21%，煤采集點為貴州省凱里市爐山鎮(zhèn)。實施方法先分別將重晶石和煤破碎至cl)20mm以下，將重晶石與煤按質(zhì)量比為 1. 00 : 0. 21配料，混勻后，用球磨機粉磨至120目，篩余量小于5%，生 料粉(按質(zhì)量計)加入12%水，用成球盤制成d)10-20mm的料球，用輸送 機將料球送入旋窯尾部，料球在旋窯中經(jīng)過烘干、預(yù)熱、焙燒，旋窯用 粉煤作燃料，燒成溫度控制在100(TC-125(TC，燒成時間30min，然后從 出口流出進入冷卻機強制冷卻，再經(jīng)破碎后進行包裝，得到粗硫化鋇(即黑灰)產(chǎn)品。生產(chǎn)一噸粗硫化鋇產(chǎn)品，總耗煤量(包括原料煤和燃料)500kg。實施結(jié)果-得到的粗硫化鋇(黑灰)產(chǎn)品，經(jīng)分析測試BaS含量為73.8%，BaS04 還原為BaS的轉(zhuǎn)化率為95°/0。 實施例2: 實施原料重晶石BaS04含量為98。/。，重晶石原料采集點為貴州省施秉縣。 煤含碳(0量為61.5%，灰份為21%，煤采集點為貴州省凱里市爐 山鎮(zhèn)。實施方法先分別將重晶石和煤破碎至4)20腿以下，將重晶石與煤 按質(zhì)量比為1. 00 : 0. 22配料，混勻后，用球磨機粉磨至120目，篩余量 小于5%，生料粉(按質(zhì)量計)加入12%水，用成球盤制成4)10-20mm的 料球，用輸送機將料球送入旋窯尾部，料球在旋窯中經(jīng)過烘干、預(yù)熱、 焙燒，旋窯用粉煤作燃料，燒成溫度控制在100(TC-125(TC，燒成時間 30min，然后從出口流出進入冷卻機強制冷卻，再經(jīng)破碎后進行包裝，得 到粗硫化鋇(即黑灰)產(chǎn)品。生產(chǎn)一噸粗硫化鋇產(chǎn)品，總耗煤量(包括 原料煤和燃料)520kg。實施結(jié)果得到的粗硫化鋇(黑灰)產(chǎn)品，經(jīng)分析測試BaS含量為81.4%，BaS04 轉(zhuǎn)化為BaS的轉(zhuǎn)化率為94. 8%。 實施例3: 實施原料重晶石BaS04含量為95.0。/。，重晶石原料采集點為貴州省天柱縣。 煤含碳(0量為65.0%，灰份為20%。煤采集點為貴州省凱里市爐山鎮(zhèn)。實施方法先分別將重晶石和煤破碎至小20mm以下，將重晶石與煤 按質(zhì)量比為1.00 : 0.22配料，混勻后，用球磨機粉磨至120目，篩余量 小于5%，生料粉(按質(zhì)量計)加入12%水，用成球盤制成4)10-20mm的 料球，用輸送機將料球送入旋窯尾部，料球在旋窯中經(jīng)過烘干、預(yù)熱、 焙燒，旋窯用煤氣作燃料，燒成溫度控制在1000°C-1250°C，燒成時間 30min，然后從出口流出進入冷卻機強制冷卻，再經(jīng)破碎后進行包裝，得 到粗硫化鋇(即黑灰)產(chǎn)品。得到的粗硫化鋇(黑灰)產(chǎn)品，經(jīng)分析測試BaS含量為82. 3%， BaS04 轉(zhuǎn)化為BaS的轉(zhuǎn)化率為95%。由于是用煤氣作燃料，燃料煤的灰分不進 入產(chǎn)品，因此產(chǎn)品的BaS含量較好。
權(quán)利要求
1. 粉磨制球旋窯固-固還原焙燒生產(chǎn)硫化鋇的工藝方法。其特征是將重晶石和煤按質(zhì)量比1.0∶0.2-0.8進行配料，經(jīng)破碎和粉磨至80-100目，加水制成球狀物，放入旋窯中用煤粉或煤氣，在800-1250℃燒結(jié)溫度下進行還原焙燒0.5-1.5小時，經(jīng)冷卻和破碎得粗硫化鋇產(chǎn)品(黑灰)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉磨制球旋窯固-固還原焙燒生產(chǎn)硫化鋇的工 藝方法，其特征是將重晶石和煤按質(zhì)量比1.0: 0.2-0.25。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉磨制球旋窯固-固還原焙燒生產(chǎn)硫化鋇的工 藝方法，其特征是原料重晶石和煤破碎并粉磨至110-130目，加水制成4) 5-20ram的球狀物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉磨制球旋窯固-固還原焙燒生產(chǎn)硫化鋇的工 藝方法，其特征是用旋窯還原焙燒，在高溫焙燒溫度1000-1250°C，燒成時間 0. 5-1. 5h。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉磨制球旋窯固-固還原焙燒生產(chǎn)硫化鋇的工 藝方法，其特征是燒結(jié)用燃料，既適合于用粉煤，更適合于用煤氣。全文摘要
本發(fā)明涉及一種粉磨制球旋窯固-固還原焙燒生產(chǎn)硫化鋇的工藝方法。該發(fā)明是將重晶石和煤按質(zhì)量比1.0∶0.2-0.8進行配料，經(jīng)破碎和粉磨至80-100目，加水制成球狀物，放入旋窯中用煤粉或煤氣，在800-1250℃燒結(jié)溫度下進行還原焙燒0.5-1.5小時，經(jīng)冷卻和破碎得粗硫化鋇產(chǎn)品(黑灰)。它與傳統(tǒng)旋窯的生產(chǎn)方法相比，具有BaSO₄還原為BaS的轉(zhuǎn)化率高，轉(zhuǎn)化率可提高15個百分點以上，產(chǎn)品BaS含量比傳統(tǒng)方法高出10個百分點以上。
文檔編號C01B17/00GK101264867SQ20081006871
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者張西興, 朱云勤, 王君強, 胡兆平, 馬培艦, 馬武權(quán) 申請人:貴州大學(xué)