[發明專利]高硫鋁土礦懸浮態預熱焙燒脫硫-快速冷卻工藝

有效

• 申請號: 201310330194.7
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103408047A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 陳延信;徐德;趙博;酒少武;吳鋒
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明屬于高硫鋁土礦的資源化利用技術領域，特別涉及一種高硫鋁土礦懸浮態預熱焙燒脫硫-快速冷卻工藝。

背景技術

我國高硫鋁土礦(S_T＞0.7%)現有儲量約5億噸，其中的硫元素主要是以黃鐵礦(FeS₂)的形式存在，導致高硫鋁土礦沒有在氧化鋁工業生產中得以有效利用，原因是鋁土礦中的硫在溶出過程中會以SO₃^2-，SO₄^2-，S^2-，S₂O₃^2-等形態存在，這些形態的硫特別是負二價硫，在循環母液中的積累不但造成鋁酸鈉溶液的污染，影響溶出工藝；而且會加速鋼在鋁酸鈉溶液中的腐蝕。另外高硫鋁土礦中常含有0.5%～2%的有機碳，通常以腐殖質的形態存在，腐殖質能與堿作用生成草酸鈉和蟻酸鈉進入溶液，過高的有機物含量使得溶液年度增大，不利于赤泥分離和晶種分解。

如果解決了高硫鋁土礦用于氧化鋁生產中的脫硫問題，將緩解氧化鋁生產礦石資源緊張的問題。國內外針對高硫鋁土礦脫硫問題做了不少研究和實踐嘗試，主要可分為反浮選脫硫、氧化鋁生產過程中添加劑脫硫和焙燒脫硫方法。

反浮選脫硫工藝通過抑制一水硬鋁石，采用黃藥類捕收劑浮選含硫礦物。反浮選脫硫的關鍵在于黃鐵礦的強化捕收、一水鋁石的選擇性抑制以及礦泥的選擇性分散等，國內外進行反浮選脫硫研究的重點主要是各種藥劑的選擇和選礦流程的優化，前蘇聯烏拉爾工學院和我國的張廷安等學者對含硫量2%左右的鋁土礦進行反浮選脫硫，氧化鋁回收率92%以上，精礦中的含硫量小于0.65%。浮選法設備成本偏低、能獲得較高硫含量的尾礦，但是臺時產量小、工藝操作繁瑣復雜、自動化程度低、勞動環境差、用水量大，外排廢水會對土壤和水源造成污染，收得的硫精礦品質低，直接利用成本大。

添加劑脫硫主要有添加石灰法、添加氧化鋅法、添加含鋇脫硫劑法等方法。這些方法各有優點，但是很難解決高硫鋁土礦中硫元素在溶出過程中對鋼鐵設備的腐蝕問題，且成本較高。

焙燒脫硫法是指在中低溫下對高硫鋁土礦進行焙燒脫硫，其中的黃鐵礦被氧化成為赤鐵礦，生成的SO₂進入煙氣中，再通過煙氣脫硫裝置對煙氣進行凈化的方法。國內學者對回轉爐焙燒、沸騰爐焙燒和流化床焙燒進行了較多的研究。呂志國、張廷安等在回轉爐和流化床中對硫含量2%的高硫鋁土礦中進行焙燒脫硫試驗，回轉爐中750℃焙燒30min，流化床中800℃焙燒10min，焙燒礦中的硫含量≤0.7%，氧化鋁相對溶出率達可到93.7%；發明專利CN102897812A公布了一種低溫焙燒脫硫活化處理高硫鋁土礦的方法，涉及回轉窯和沸騰爐兩種焙燒方法，將粒徑小于0.3mm的礦粉在500～600℃中焙燒5～20min，焙燒礦中的硫含量≤0.5%，氧化鋁溶出率達到93%以上。上述焙燒方法得到的焙燒礦都能夠滿足后續氧化鋁工藝的生產要求，但都存在焙燒時間長的問題，焙燒時間延長不但會增加單位產品的能耗，而且會使得一水鋁石脫水形成的α-Al₂O₃晶型結構更加穩定，不利于后續氧化鋁溶出率的提高。回轉窯、沸騰爐和流化床都存在設備大型化困難、物料停留時間長、單機臺時產能小和“過燒”或“欠燒”的缺點，鋁土礦比重大，在進行沸騰爐和流化床焙燒時對操作要求嚴苛，回轉窯中物料處于半堆積態，氣固兩相接觸面積小，導致傳熱傳質速率小。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高硫鋁土礦懸浮態預熱焙燒脫硫-快速冷卻工藝，熱效率高、焙燒時間短、臺時產量高、能耗低，易于實現大型化，焙燒礦質量好。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種高硫鋁土礦懸浮態預熱焙燒脫硫-快速冷卻工藝，包括如下步驟：

第一步，將高硫鋁土礦進行破碎、粉磨和烘干后得到的粉料送入多級懸浮預熱系統的最頂層預熱器中，粉料與熱氣流在預熱器內迅速完成氣固換熱和分離，再依次通過下層各級預熱器完成預熱；

第二步，預熱后的粉料進入懸浮爐反應器中，在高溫煙氣的攜帶下與氧氣進行快速反應，爐內溫度控制范圍：450℃～750℃，煙氣中氧體積含量控制范圍：8%～15%，出懸浮爐反應器的粉料中，二價硫化物的反應率大于60%，在物料隨煙氣離開反應器后，進入旋風分離器，實現氣固兩相分離，氣體進入多級懸浮預熱系統，物料進入旋風冷卻系統；