分解金屬硫酸鹽的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分解金屬硫酸鹽的方法。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。
【專利說明】分解金屬硫酸鹽的方法
[0001]本申請是 優(yōu)先權(quán)日:為2005年11月18日、發(fā)明名稱為“分解金屬硫酸鹽的方法”的中國發(fā)明專利申請第200680042952.3號(國際申請?zhí)朠CT/FI2006/000361)的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]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，以致它們可以被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。

【背景技術(shù)】
[0003]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。
[0004]美國專利4，824, 655描述了一種通過含硫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。硫酸鹽主要來源于鈦的制造。金屬硫酸鹽的分解發(fā)生在800-1100°C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，但有些用載氣單獨供應(yīng)。該方法中的關(guān)鍵點是二氧化硫的產(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，因為向床的局部供給可能導(dǎo)致熱點，這會引起床的燒結(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。
[0005]發(fā)明目的
[0006]本發(fā)明的方法的目的是避免上述方法的缺點?，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產(chǎn)生床料，因此，燃料的均勻分布阻止熱點的產(chǎn)生。燃料也不含碳，因此不產(chǎn)生二氧化碳排放物。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的基本特征將在所附權(quán)利要求中變得顯見。
[0008]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。
[0009]依照本發(fā)明的一個實施方案，金屬硫酸鹽是混合硫酸鹽，包括鎳、鉻和鐵的硫酸鹽?；旌狭蛩猁}是例如在鋼酸洗過程中產(chǎn)生的混合硫酸鹽。
[0010]依照本發(fā)明的另一個實施方案，金屬硫酸鹽是硫酸鎳。硫酸鎳在例如銅的電解精煉過程中形成。
[0011]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間大約為1-5小時。形成的一種或多種氧化物合金中的硫濃度最高為0.5 %。

【具體實施方式】
[0012]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。硫酸鹽充分可溶，以致當(dāng)它們存在時，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。
[0013]混合硫酸鹽沉淀物在鋼制造的酸洗階段生成，除鐵的硫酸鹽(FeSO4.H2O,Fe2(SO4)3)之外，還含有鎳和鉻的硫酸鹽(NiSO4, Cr2 (SO4)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，但這時卻存在除氧化物之外還形成硫化物的危險。例如，當(dāng)目的是生產(chǎn)適用于煉鋼廠的產(chǎn)品時，其硫含量必須相當(dāng)?shù)?，即低?.5%。
[0014]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。
[0015]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、粒化然后送入加熱爐。另外，部分燃料被單獨供給。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，對其進(jìn)行焙燒，同時送入床中的硫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。
[0016]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間大約為1-5小時。特別地，為了使形成氧化物的分解在合理時間內(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)上對該過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0017]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，因為它將減少轉(zhuǎn)化中對用于硫去除的氧的需要。
[0018]硫酸鹽分解所需的所有能量均以床料的形式產(chǎn)生時，可以避免將燃料獨立供應(yīng)到床中時可能產(chǎn)生的缺點。獨立燃料的使用難以實施，因為難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，在所述局部熱點中床料和硫酸鹽將被燒結(jié)。局部熱點也對設(shè)備有害。向流化床中引入獨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。
[0019]將鐵硫化物用作硫酸鹽流化床分解中的能量產(chǎn)生體時，容易控制床的關(guān)閉，并且硫酸鹽供給中的故障也不會引起問題。使用鐵硫化物時，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，這時硫化物燃燒并且會發(fā)生熱點、熔融相和燒結(jié)。
[0020]實施例
[0021]實施例1
[0022]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小時之后，從加熱爐中取出的氧化鎳的硫濃度為0.34%，且3小時之后為0.15%，因此其非常適合于在鋼鐵工業(yè)中再利用。
[0023]實施例2
[0024]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Fel2.8%、Crl.8%、Nil.8%、Mo0.08%和S0444.4%。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0.2m/s的速度進(jìn)行流化。1.5小時之后，從加熱爐中取出的氧化物混合物的硫濃度為0.32%，且3小時之后為0.17%，因此其非常適合于在鋼鐵工業(yè)中再利用。
[0025]綜上所述，本發(fā)明提供了如下優(yōu)選技術(shù)方案:
[0026]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。
[0027]2、根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于所述金屬硫酸鹽是包括鎳、鉻和鐵的硫酸鹽的混合硫酸鹽。
[0028]3、根據(jù)技術(shù)方案I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-鐵硫酸鹽。
[0029]4、根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于所述金屬硫酸鹽是硫酸鎳。
[0030]5、根據(jù)技術(shù)方案I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。
[0031]6、根據(jù)技術(shù)方案1-5中任何一項所述的方法，其特征在于所述鐵硫化物是黃鐵礦和/或磁黃鐵礦。
[0032]7、根據(jù)技術(shù)方案1-6中任何一項所述的方法，其特征在于所述硫酸鹽分解在800-900°C的溫度下進(jìn)行。
[0033]8、根據(jù)技術(shù)方案1-7中任何一項所述的方法,其特征在于分解時間為1-5小時。
[0034]9、根據(jù)技術(shù)方案1-8中任何一項所述的方法，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%。
【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以及用于硫和/或硫酸制造的二氧化硫的方法，所述殘留物包含至少一種金屬硫酸鹽，其特征在于含鎳金屬硫酸鹽的分解在800-900°C溫度下在流化床加熱爐中進(jìn)行，由此從焙燒用作加熱爐床料和燃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)行以便形成最多具有0.5%的硫的氧化物供在鋼鐵工業(yè)中再利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬硫酸鹽是包括鎳、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-鐵硫酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬硫酸鹽是硫酸鎳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1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 -5中任何一項所述的方法,其特征在于分解時間為1-5小時。
【文檔編號】C01G53/04GK104129819SQ201410333393
【公開日】2014年11月5日 申請日期: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 申請人:奧圖泰有限公司