專利名稱：高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的生產方法，屬于選冶聯合綜合處理技術領域。
背景技術：
隨著現代工業技術的進步和發展，對礦產資源的需求量越來越大，但礦產資源是不可再生的，由于開采的不斷進行，資源枯竭和資源需求增長的矛盾越來越突出，所以，有效利用已有的礦產資源是當今社會發展的重要課題。
硫鐵礦由鐵和硫組成，在現有技術經濟條件下，可有效利用的只是其中的硫，而其中的鐵在利用硫的同時，成為固體廢棄物污染環境，所以，硫鐵礦歸類于硫礦資源，而不屬于鐵礦資源一類。我國鐵礦資源保有儲量73億噸鐵金屬，硫鐵礦保有儲量46億噸，其中包含20億噸的鐵金屬，在利用硫鐵礦中硫的同時，如能采用新的工藝及技術，綜合利用其中的鐵資源，相當于為我國增加了近30％的保有鐵礦資源，具有好的經濟和社會效益。
硫鐵礦燒制硫酸是應用上百年的成熟技術，但常規的生產過程中，使用的硫鐵礦礦石含硫不高，含脈石量大，產生大量的燒渣鐵品位低，含硫高，無法有效利用，污染環境。現在的大型硫酸企業多數已改用硫磺制酸工藝，硫鐵礦的利用受到限制。由于硫磺的需求增加，國際價格上漲，硫鐵礦制硫磺的工藝又引起了人們的重視。硫鐵礦制硫磺的工藝是成熟的，但只能經濟有效回收硫鐵礦分子(FeS2)中一個硫原子，硫的利用率只有50％。對于以磁黃鐵礦(Fe7S8)形式存在的硫鐵礦，其中的硫利用困難。這是由于硫鐵礦分子中的第二個硫原子必須氧化成SO2后，再經還原劑還原才能得到硫磺，這一化學過程中的氧量難以控制，氧少時，硫化亞鐵(FeS)氧化不完全，硫的回收率低，氧多時，硫化亞鐵(FeS)氧化完全，但爐氣中的氧含量高，用還原劑還原SO2時，富余的氧將消耗大量的還原劑，生產過程經濟效益差，且由于還原反應不完全，仍有大量的SO2放空，造成環境污染和生態破壞。基于這些原因，國家已經關閉了數千家硫鐵礦制硫磺的企業。
硫鐵礦(FeS2)燒制硫酸的過程是一個放熱過程，發熱量是煤的1/3-1/2，2-3噸硫鐵礦的發熱值相當于1噸煤，若按容積發熱量計算，硫鐵礦的發熱值高于煤的發熱量。目前的硫酸燒制過程中，由于使用的硫鐵礦不純，含有大量SiO2和其它脈石礦物，含硫品位低，發熱量難以達到被很好利用的程度。但當硫鐵礦的純度提高到含硫51％以上時，即硫化鐵的純度達到95％以上時，硫鐵礦本身就成了一種有效的固體燃料。
硫鐵礦燒制硫酸產生的燒渣，是含Fe2O3和Fe3O4的混合物料，Fe2O3和Fe3O4是煉鐵的原料，然而目前使用硫鐵礦品位低，脈石含量高，粒度粗，產生的燒渣含鐵品位低，燃燒不完全導致燒渣含硫高，不能作為合格的煉鐵原料。
公知的硫酸燒渣提取鐵精礦技術，是對常規的硫鐵礦燒渣進行磁選、重選、浮選處理，獲得含鐵55％-60％，含硫小于0.4％的鐵精礦，由于常規的硫鐵礦燒渣含鐵只有35％-55％，含硫在1％-2％，可選性差，鐵的回收率只有50％-60％，資源利用率低，流程復雜，處理成本高，經濟效益和環境效益差。另一方面，硫鐵礦燒渣在燒結和高爐冶煉時容易粉化，影響燒結和高爐煉鐵，煉鐵廠也不愿意使用。
公知的利用硫鐵礦燒渣制鐵紅、混凝劑等只能利用少量的硫鐵礦燒渣，而硫鐵礦燒渣制水泥技術遠遠沒有發揮硫鐵礦中大量鐵資源的效益。
基于以上技術狀況，目前大量的硫鐵礦資源中的有價成分除部分S外，其它的都沒有得到很好利用。尋找一種工藝能在利用硫元素的同時，充分利用硫鐵礦中的鐵資源，必將產生好的經濟效益和環境效益。
發明內容
本發明的目的就是針對大量的硫鐵礦資源，提供一種在利用硫鐵礦中硫元素的同時，綜合利用其中的鐵資源的生產方法。
本發明通過以下技術方案來實現(1)高純硫鐵礦細粉的制備含硫品位8％-48％的硫鐵礦礦石經破碎、磨礦，使硫鐵礦礦物與其中的其它礦物單體解離，單體解離度大于90％，采用選礦方法回收其中除硫鐵礦外的其它有價礦物后，再細磨使含硫鐵礦礦石的粒度小于0.074mm的含量達到50％-95％，硫鐵礦礦物的單體解離度達到95％，使含硫鐵礦的重量百分濃度為20％-45％的礦漿進入機械攪拌桶，在攪拌桶中加硫酸，使礦漿pH值保持在4.5-6.5，根據礦石含硫品位的高低，添加巰基類硫化礦捕收劑100克/噸-1000克/噸，葉輪轉速150-600轉/分的條件下，攪拌2-6分鐘，再加入起泡劑并將礦漿引入浮選機中，通入空氣使浮選機中的泡沫層保持在50-250mm的厚度，浮選5-10分鐘，浮選的泡沫產物在10％-25％的重量百分濃度下再經3-6次精選得高純硫鐵礦礦漿，該礦漿進入機械攪拌桶，加堿，使礦漿pH值提高到10-12，加硫化鋅礦物的活化劑硫酸銅50-300g/t，在葉輪轉速為150-600轉/分的條件下攪拌2-4分鐘，又將該礦漿引入浮選機中，通空氣使浮選機中的泡沫層保持在20-200mm的厚度，浮選4-8分鐘，泡沫產物為含Cu、Pb、Zn有色金屬硫化礦的雜質，浮選機中的槽中產物為除雜后的高純硫鐵礦礦漿，該礦漿經濃縮至45％-70％的重量百分濃度后過濾，并在150℃-350℃的溫度下干燥后得含硫鐵礦純礦物95％以上，含水分小于3％，-0.074mm含量在50％-95％，As含量小于0.3％，Pb+Zn小于1％的高純硫鐵礦細粉。
(2)高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的制備高純硫鐵礦細粉在斷面比為1-2∶1的沸騰爐中與含氧18％-25％的空氣混合富氧燃燒，空氣過剩系數為1.2-1.4，氣流速度0.10-0.65m/s，燃燒溫度850-920℃，燃燒強度4-8噸/m2.日，爐氣出口溫度850-950℃，該爐氣從沸騰爐排出后，進入余熱鍋爐生產300-450℃的發電用蒸汽，從余熱鍋爐排出的爐氣溫度控制在350-450℃，經旋風除塵器2-4級除塵和電除塵器、布袋過濾器凈化，使爐氣含塵量低于10mg/m3，達到制硫酸的標準。煙塵與爐渣合并得含鐵大于65％，含硫小于0.4％的高鐵低硫型硫鐵礦燒渣，該燒渣可直接進入直接還原煉鐵爐煉鐵。
本發明的技術原理1、硫鐵礦礦石制取高純硫鐵礦細粉的技術原理硫鐵礦在磨礦過程中，礦物表面與氧反應生成羥基化表面，該表面親水，難以與黃藥類硫化礦捕收劑反應，浮選分離不能發生，加入硫酸后，硫鐵礦表面的羥基化合物被硫酸清洗，丁基黃原酸便可以與礦物表面反應，生成疏水的雙黃藥吸附與表面，造成硫鐵礦表面疏水，從而實現硫鐵礦與其它非硫化礦的浮選分離，浮選泡沫產物經多次精選，可得高純的硫鐵礦精礦。上述的化學反應如下
中括號中的物質分子表示吸附在礦物表面的物質分子。
2、高鐵低硫型硫鐵礦燒渣制備的技術原理硫鐵礦與氧的氧化反應按下式進行
反應為放熱反應，放出的熱量為1699kcal/kg，相當于0.3-0.5kg標準然煤的發熱量，高純硫鐵礦的著火點在375-385℃之間，含硫低，粒度較粗的硫鐵礦著火點為380-420℃，硫鐵礦粒度越細，純度越高，著火點越低，化學反應速度越快，高純硫鐵礦的密度為4.9g/cm3。
以上燃燒反應所得的爐氣中SO2濃度高，已完全達到了SO2氣體制硫酸工藝的要求，采用SO2制硫酸技術原理及設備便可制得合格的硫酸。所得的爐渣為Fe2O3和Fe3O4，由于采用的是高純硫鐵礦細粉，燃燒完全，爐渣含鐵品位在65％以上，含硫小于0.4％，這樣的物料適合用作煉鐵原料。但這種爐渣孔隙率高，在燒結過程中粉化嚴重，影響燒結和高爐冶煉過程，所以不太適合用作高爐煉鐵原料，相反，這種孔隙率高的爐渣還原活性高，還原速度快，比較適合于直接還原煉鐵。高溫固態直接進入直接還原煉鐵爐中，用C、CO等煉鐵還原劑直接還原得直接還原鐵。
本發明具有以下優點1、硫鐵礦中的Fe、S元素同時得到利用，產品為高鐵低硫型硫鐵礦燒渣和硫酸，2、硫鐵礦純度提高后，單位發熱值高于普通的硫鐵礦，1m3的高純硫鐵礦細粉的發熱值相當于1.2m3標準燃煤的發熱值，該熱量可供發電廠發電；3、高純硫鐵礦雜質含量低，爐渣含鐵量大于65％，鐵品位達到煉鐵標準；4、高純硫鐵礦粉粒度細，富氧燃燒完全，硫的回收率高，爐渣含S低，達到0.4％以下，滿足煉鐵要求；5、高鐵低硫型硫鐵礦燒渣孔隙率高，還原性能好，還原速度快，適合于直接還原煉鐵，產品為直接還原鐵，硫鐵礦中的鐵資源得到充分利用；四
圖1為本發明的工藝流程圖。
五具體實施例方式實施例一硫鐵礦礦床單一硫鐵礦礦床；
(1)高純硫鐵礦細粉的制備含硫品位20％的單一硫鐵礦礦石經破碎、磨礦，使硫鐵礦礦物與其中的其它礦物單體解離，單體解離度大于95％，硫鐵礦礦石的粒度小于0.074mm的含量達到50％，其重量百分濃度為40％-45％的礦漿進入機械攪拌桶，在攪拌桶中加重量百分濃度20％的硫酸8000g/t，使礦漿pH值保持在4.5-5.5，添加丁基黃原酸鈉400g/t，葉輪轉速400-600轉/分的條件下，攪拌4-6分鐘，再加入重量百分濃度為70％的起泡劑2號油40g/t，并將礦漿引入浮選機中，通入空氣使浮選機中的泡沫層保持在100-250mm的厚度，浮選5-10分鐘，浮選的泡沫產物在20％-25％的重量百分濃度下再經5次精選得高純硫鐵礦礦漿，該礦漿經濃縮至60％-70％的重量百分濃度后過濾，并在200℃-350℃的溫度下干燥后得含硫鐵礦純礦物95％以上，含水分小于2％，-0.074mm含量在50％，As含量小于0.1％，Pb+Zn小于0.5％的高純硫鐵礦細粉。
(2)高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的制備高純硫鐵礦細粉在斷面比為2∶1的沸騰爐中與含氧18％-21％的空氣混合富氧燃燒，空氣過剩系數為1.3，氣流速度0.40-0.65m/s，燃燒溫度850-920℃，燃燒強度6-8噸/m2.日，爐氣出口溫度850-950℃，該爐氣從沸騰爐排出后，進入強迫循環式余熱鍋爐生產450℃的發電用蒸汽，從余熱鍋爐排出的爐氣溫度控制在350-450℃，經旋風除塵器2級除塵和電除塵器、布袋過濾器凈化，使爐氣含塵量低于10mg/m3，達到制硫酸的標準。煙塵與爐渣合并得含鐵大于66.5％，含硫小于0.38％的高鐵低硫型硫鐵礦燒渣，該燒渣可直接進入直接還原煉鐵爐煉鐵。
主要技術指標入選單一硫鐵礦硫品位20％；高純硫鐵礦細粉質量硫鐵礦礦物含量大于95％，As小于0.1％，Pb+Zn小于0.5％，水分小于2％；高鐵低硫型硫鐵礦燒渣質量Fe含量大于66.5％，S含量小于0.38％。
實施例二硫鐵礦礦床多金屬硫鐵礦礦床；(1)高純硫鐵礦細粉的制備
含硫品位8％-12％的多金屬硫鐵礦礦石經破碎、磨礦，磨礦細度-0.074mm含量60％，使硫鐵礦礦物與其中的其它礦物單體解離，單體解離度大于90％，采用搖床重選回收其中的錫石礦物后，再細磨使含硫鐵礦礦石的粒度小于0.074mm的含量達到80％，硫鐵礦礦物的單體解離度達到95％，含硫鐵礦的重量百分濃度為25％-35％的礦漿進入機械攪拌桶，在攪拌桶中加重量百分濃度98％的硫酸3500g/t，使礦漿pH值保持在4.5-5，添加丁基黃原酸鈉300g/t，乙基黃原酸鈉100g/t，葉輪轉速150-600轉/分的條件下，攪拌2-4分鐘，再加入重量百分濃度為60％的混合醇起泡劑30g/t，并將礦漿引入浮選機中，通入空氣使浮選機中的泡沫層保持在50-200mm的厚度，浮選5-10分鐘，浮選的泡沫產物在10％-20％的重量百分濃度下再經6次精選得高純硫鐵礦礦漿，該礦漿進入機械攪拌桶，加NaOH2000g/t，CaO3000g/t，使礦漿pH值提高到11-12，在葉輪轉速為150-600轉/分的條件下攪拌2-4分鐘，又將該礦漿引入浮選機中，通空氣使浮選機中的泡沫層保持在20-200mm的厚度，浮選4-8分鐘，泡沫產物為含Cu、Pb有色金屬硫化礦的雜質，浮選機中的槽中產物為除雜后的高純硫鐵礦礦漿，該礦漿經濃縮至50％-60％的重量百分濃度后過濾，并在150℃-350℃的溫度下干燥后得含硫鐵礦純礦物95％以上，含水分小于2.5％，-0.074mm含量在80％，As含量小于0.3％，Cu小于0.2％，Pb+Zn小于0.6％的高純硫鐵礦細粉。
(2)高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的制備高純硫鐵礦細粉在斷面比為1.5∶1的沸騰爐中與含氧25％的空氣混合富氧燃燒，空氣過剩系數為1.23，氣流速度0.22-0.45m/s，燃燒溫度850-920℃，燃燒強度5-6噸/m2.日，爐氣出口溫度850-950℃，該爐氣從沸騰爐排出后，進入單氣包下聯箱式余熱鍋爐生產300-450℃的發電用蒸汽，從余熱鍋爐排出的爐氣溫度控制在350-450℃，經旋風除塵器3級除塵和電除塵器、布袋過濾器凈化，使爐氣含塵量低于10mg/m3，達到制硫酸的標準。煙塵與爐渣合并得含鐵大于66.8％，含硫小于0.36％的高鐵低硫型硫鐵礦燒渣，該燒渣可直接進入直接還原煉鐵爐煉鐵。
主要技術指標硫鐵礦硫品位8％-12％；
高純硫鐵礦細粉質量硫鐵礦礦物含量大于95％，As小于0.3％，Cu小于0.2％，Pb+Zn小于0.6％，水分小于2.5％；高鐵低硫型硫鐵礦燒渣質量Fe含量大于66.8％，S含量小于0.36％。
實施例三礦石類型從各選礦廠收購的中低品位硫精礦；(1)高純硫鐵礦細粉的制備含硫品位低于48％的硫鐵礦精礦磨礦，使硫鐵礦礦物與其中的其它礦物單體解離，單體解離度大于95％，粒度小于0.074mm的含量達到95％，硫鐵礦礦物含硫鐵礦的重量百分濃度為20％-30％的礦漿進入機械攪拌桶，在攪拌桶中加重量百分濃度為93％的硫酸2500g/t，使礦漿pH值保持在5-6.5，添加丁基黃原酸鈉700g/t，葉輪轉速150-400轉/分的條件下，攪拌2-4分鐘，再加入重量百分濃度為45％的松醇油起泡劑40g/t，并將礦漿引入浮選機中，通入空氣使浮選機中的泡沫層保持在150-250mm的厚度，浮選5-10分鐘，浮選的泡沫產物在10％-20％的重量百分濃度下再經3次精選得高純硫鐵礦礦漿，該礦漿進入機械攪拌桶，加固體粉末CaO5000g/t，使礦漿pH值提高到10-11，加硫化鋅礦物的活化劑硫酸銅300g/t，在葉輪轉速為150-600轉/分的條件下攪拌2-4分鐘，又將該礦漿引入浮選機中，通空氣使浮選機中的泡沫層保持在20-200mm的厚度，浮選4-8分鐘，泡沫產物為含Cu、Pb、Zn有色金屬硫化礦的雜質，浮選機中的槽中產物為除雜后的高純硫鐵礦礦漿，該礦漿經濃縮至45％-50％的重量百分濃度后過濾，并在150℃-350℃的溫度下干燥后得含硫鐵礦純礦物95％以上，含水分小于3％，-0.074mm含量在95％，As含量小于0.3％，Pb+Zn小于0.8％的高純硫鐵礦細粉。
(2)高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的制備高純硫鐵礦細粉在斷面比為1∶1的沸騰爐中與含氧18％-21％的空氣混合富氧燃燒，空氣過剩系數為1.28，氣流速度0.10-0.35m/s，燃燒溫度850-920℃，燃燒強度4-5噸/m2.日，爐氣出口溫度850-950℃，該爐氣從沸騰爐排出后，進入強迫循環式余熱鍋爐生產300-400℃的發電用蒸汽，從余熱鍋爐排出的爐氣溫度控制在350-400℃，經旋風除塵器4級除塵和電除塵器、布袋過濾器凈化，使爐氣含塵量低于10mg/m3，達到制硫酸的標準。煙塵與爐渣合并得含鐵大于65％，含硫小于0.25％的高鐵低硫型硫鐵礦燒渣，該燒渣可直接進入直接還原煉鐵爐煉鐵。
主要技術指標硫鐵礦礦物為黃鐵礦(FeS2)和磁黃鐵礦(Fe7S8)；入選硫精礦硫品位小于48％；高純硫鐵礦細粉質量硫鐵礦礦物含量大于95％，As小于0.3％，Pb+Zn小于0.8％，水分小于3％；高鐵低硫型硫鐵礦燒渣質量Fe含量大于65％，S含量小于0.25％。
權利要求
1.一種利用硫鐵礦礦石生產高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的方法，按以下步驟完成(1)高純硫鐵礦細粉的制備含硫品位8％-48％的硫鐵礦礦石經破碎、磨礦，使硫鐵礦礦物與其中的其它礦物單體解離，單體解離度大于90％，采用選礦方法回收其中除硫鐵礦外的其它有價礦物后，再細磨使含硫鐵礦礦石的粒度小于0.074mm的含量達到50％-95％，硫鐵礦礦物的單體解離度達到95％，使含硫鐵礦的重量百分濃度為20％-45％的礦漿進入機械攪拌桶，在攪拌桶中加硫酸，使礦漿pH值保持在4.5-6.5，根據礦石含硫品位的高低，添加巰基類硫化礦捕收劑100克/噸-1000克/噸，葉輪轉速150-600轉/分的條件下，攪拌2-6分鐘，再加入起泡劑并將礦漿引入浮選機中，通入空氣使浮選機中的泡沫層保持在50-250mm的厚度，浮選5-10分鐘，浮選的泡沫產物在10％-25％的重量百分濃度下再經3-6次精選得高純硫鐵礦礦漿，該礦漿進入機械攪拌桶，加堿，使礦漿pH值提高到10-12，加硫化鋅礦物的活化劑硫酸銅50-300克/噸，在葉輪轉速為150-600轉/分的條件下攪拌2-4分鐘，又將該礦漿引入浮選機中，通空氣使浮選機中的泡沫層保持在20-200mm的厚度，浮選4-8分鐘，泡沫產物為含Cu、Pb、Zn有色金屬硫化礦的雜質，浮選機中的槽中產物為除雜后的高純硫鐵礦礦漿，該礦漿經濃縮至45％-70％的重量百分濃度后過濾，并在150℃-350℃的溫度下干燥后得高純硫鐵礦細粉。(2)高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的制備高純硫鐵礦細粉在斷面比為1-2∶1的沸騰爐中與含氧18％-25％的空氣混合富氧燃燒，空氣過剩系數為1.2-1.4，氣流速度0.10 0.65米/秒，燃燒溫度850-920℃，燃燒強度4-8噸/m2.日，爐氣出口溫度850-950℃，該爐氣從沸騰爐排出后，進入余熱鍋爐生產300-450℃的發電用蒸汽，從余熱鍋爐排出的爐氣溫度控制在350-450℃，經旋風除塵器2-4級除塵和電除塵器、布袋過濾器凈化，使爐氣含塵量低于10mg/m3，達到制硫酸的標準。煙塵與爐渣合并得含鐵大于65％，含硫小于0.4％的高鐵低硫型硫鐵礦燒渣。
2.根據權利要求1所述的高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的生產方法，其特征是所述的硫鐵礦礦石是單一硫鐵礦礦床的礦石、多金屬硫鐵礦礦石和中低品位硫鐵礦精礦中的一種。
3.根據權利要求1所述的高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的生產方法，其特征是所述的捕收劑是丁基黃原酸鈉和乙基黃原酸鈉中的一種或兩種。
4.根據權利要求1所述的高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的生產方法，其特征是所述的起泡劑是松醇油、2號油或混合醇中的一種。
5.根據權利要求1所述的高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的生產方法，其特征是所述的堿是NaOH或CaO。
6.根據權利要求1所述的高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的生產方法，其特征是所述的余熱鍋爐是強迫循環式余熱鍋爐或單氣包下聯箱式余熱鍋爐。
全文摘要
一種利用硫鐵礦礦石生產高鐵低硫型硫鐵礦燒渣的方法，包括含硫品位8％－48％的硫鐵礦礦石經破碎、磨礦、硫鐵礦礦物浮選，3至6次精選提純，反浮選除雜得含硫鐵礦礦物95％以上的高純硫鐵礦細粉，該高純硫鐵礦細粉在沸騰爐中與空氣混合富氧燃燒，SO
文檔編號B03D1/02GK1600878SQ20041007952
公開日2005年3月30日 申請日期2004年10月25日 優先權日2004年10月25日
發明者文書明, 李明, 周興龍 申請人:昆明易明興礦冶設備有限公司, 昆明理工大學