德興銅礦硫鐵礦資源綜合利用研究和應用

李青春,劉水發

(江西銅業集團公司徳興銅礦,江西德興 334202)

德興銅礦硫鐵礦資源綜合利用研究和應用

李青春,劉水發

(江西銅業集團公司徳興銅礦,江西德興 334202)

介紹了“廢水活化浮選、提高硫精礦品位,高品位硫精礦沸騰焙燒”工藝技術路線,工藝參數及影響其正常運行的各種因素。工藝的實施,較好地實現了硫酸渣綜合利用之目標,投產以來,系統穩定運行,硫精礦品位為49.66%,選硫作業回收率為95.42%,硫酸燒渣鐵品位為65.22%,噸酸礦耗0.678t,噸酸產渣0.45t。

廢酸活化;硫精礦;沸騰焙燒;參數;運行

1 概述

為充分發揮德興銅礦硫鐵礦資源優勢和選礦及硫酸工藝技術優勢,提高企業資源綜合利用水平和整體經濟效益,發展公司循環經濟,德興銅礦積極組織和落實硫鐵礦資源綜合利用工業試驗工作。完成了硫酸系統加料系統、沸騰爐及余熱鍋爐改造,并建成900t/d選硫試驗生產線。并于2007年8月8日及2007年8月13日分別啟動了選硫及高品位硫精礦沸騰焙燒試驗工作。通過探索與研究,選硫中試生產線及高品位硫精礦沸騰焙燒試生產分別于2007年8月29日和2007年9月8日趨于穩定。通過1年多的運行,各項平均指標為:硫精礦品位為49.66%,選硫作業回收率為95.42%;硫酸燒渣鐵品位為65.22%,燒渣殘硫0.2%以下,Cu、P、Pb、Zn、As、S iO2、Al2O3等雜質元素含量均達到了國家鐵精礦質量標準,制酸系統運行安全、環保和穩定,取得了較好的經濟效益和環境效益。

2 工藝技術路線及流程

德興銅礦硫鐵礦資源綜合利用工業試驗主要技術路線為:建設選硫中試生產線,將德興銅礦附產硫精礦硫品位從目前的30%左右(20%～38%)提升到48%以上,改造硫酸系統加料系統、沸騰爐及余熱鍋爐,在確保安全、環保、硫酸產品數質量前提下,使之能適應焙燒含硫48%以上的高品位硫精礦,并直接產出含鐵品位高于62%、且符合鋼鐵廠燒結要求的鐵精礦。

2.1 選硫中試生產線流程

選硫中試生產線工藝流程如圖1所示,即利用泗洲選礦廠一期硫精礦系統?24m濃密機對其一、二期選礦廠產出的硫精礦進行濃縮,其底流揚送到中試場(即一期老壓風機房)調漿,經過一次粗選、二次精選、一次掃選產出高品位硫精礦,高品位硫精礦經高效濃密機濃縮后,利用一期硫精礦過濾車間進行過濾,尾礦自流到?30m尾礦事故池,再揚送到一期尾礦加壓泵站。選硫中試生產線流程見圖1所示。

圖1 選硫中試生產線流程圖

2.2 高品位硫精礦沸騰焙燒流程

高品位硫精礦沸騰焙燒工藝流程如圖2所示,即采用沸騰爐沸騰焙燒,中壓廢熱鍋爐回收高溫爐氣廢熱,配置3000kW凝汽式汽輪機發電機組發電,旋風除塵、電除塵、稀酸洗滌、兩級電除霧凈化,“3+1”兩轉兩吸流程,設計生產能力為100kt/a,采用埋刮板機輸送、冷卻增濕滾筒降溫干法回收高品位硫酸渣。凈化系統廢水循環使用,產出濃度為5%～10%廢酸,送選硫中試廠使用。工藝流程圖見圖2。

圖2 高品位硫精礦沸騰焙燒工藝流程圖

2.3 硫精礦質量

試驗采用的硫精礦為高品位硫精礦沸騰焙燒中試場提供的高品位硫精礦,其產品粒度分析和多元素分析結果如表1。

3 生產裝置建設及改造主要內容

3.1 選硫中試生產線建設3.1.1 選礦工藝設備

新增?2.0×2.5m攪拌槽、SF-8m3改進型浮選機、?10m高效濃密機、給配藥設備、儲酸罐。

3.1.2 自動化儀表

(1)礦漿攪拌桶配置pH計,對礦漿的pH值進行自動檢測,并根據pH值自動調節加酸量。

(2)配置程控加藥機,根據工藝要求,實現定量給藥,同時采用自動計量裝置對礦漿流量進行計量。

(3)在給料礦漿管道上安裝濃度計,對礦漿濃度進行自動監測。

(4)?24m濃密機和?10m高效濃密機底流砂泵均采用變頻調速控制。

表1 高品位硫精礦粒度和多元素分析數據表

3.2 高品位硫精礦沸騰焙燒工藝技術改造方案及其內容3.2.1 沸騰爐改造

包括沸騰爐下料口改造(下料口抬高400mm)、沸騰爐加裝三次風裝置、沸騰爐蒸發管束改造、沸騰爐與余熱鍋爐連接煙道改造。

3.2.2 加料系統改造

根據沸騰爐下料口改造的高度,加料系統皮帶輸送機相應地抬高,進料料倉也相應地改造。

3.2.3 余熱鍋爐改造

包括鍋爐爐頂改造、過熱器蛇形管積水及對流管束防磨板更換、對流管振打連接和密封板更換、余熱鍋爐頂部防雨棚制安、第一煙道內保溫層檢查,更換部分保溫層、外護4mm鋼板更換、鍋爐汽包、冷凝器、蒸汽管、閥門檢查,更換高壓熱及部分高壓閥門、排污管改造。

表3 高、低品位硫精礦制酸工藝技術條件

4 生產條件

4.1 選硫中試生產線工藝技術條件

選硫中試生產線工藝技術條件如表2所示:

表2 選硫工藝技術條件

4.2 沸騰焙燒工藝技術條件

高品位硫精礦沸騰焙燒工藝技術條件如表3所示。

5 主要工藝操作參數控制

為確保試驗生產的安全環保,公司組織技術人員開展了詳細的調查研究,并依據2006年焙燒其它高品位硫精礦試驗結果,全面分析各種影響因素和可能出現的情況,主要操作參數如下。

5.1 產能控制

德興銅礦900t/d選硫試驗生產線可年生產12萬t48%以上的硫精礦;硫精礦焙燒制酸裝置,年設計生產工業硫酸(折合100%硫酸)10萬t,結合1年來運行的實際情況,在確保安全、環保前提下,日產量應控制在310～330t。

5.2 原料水份控制

將高品位硫精礦沸騰焙燒試驗中試場提供的高品位硫精礦水份控制12%以內。確保入爐礦的水份穩定,有利于控制沸騰層溫度。

5.3 爐底壓力控制

排渣口高度1200mm,在實際操作中,爐底壓力應控制在18±1kPa,確保沸騰爐床層較厚,蓄熱容量大,操作穩定。

5.4 焙燒溫度控制

沸騰爐操作溫度受入爐礦含硫、水分、冷卻管束傳熱面積影響很大。同時,操作負荷、爐氣含氧的波動對其也會有一定的影響。在正常情況下,只需控制好入爐礦的含硫和水分,控制沸騰層底部溫度900±50℃,頂部溫度不高于1000℃。

5.5 一、二次風量控制

一次風量控制在21500±300m3/h,二次風量約為總風量的13%～15%。負荷增加后,為保持底壓穩定和保證升華硫能在沸騰爐頂部充分燃燒,需適當加大二、三次風所占比例。

5.6 氧濃控制

爐氣中氧含量是十分重要的沸騰爐操作指標。沸騰爐的操作一般由氧表自動控制。根據氧表測定的爐氣中氧含量,通過變頻器自動控制給料皮帶電機轉速,調節投礦量。氧含量的變化對燒渣和爐氣成分影響較大。一般情況下,控制爐氣氧濃為2.0%～5.0%,抑制SO3和升華硫的產生。

6 硫酸渣的綜合利用

“廢水活化浮選、提高硫精礦品位,高品位硫精礦沸騰焙燒”工藝技術路線為硫鐵礦鐵資的綜合利用開辟了新的途徑,進而以利用高品位硫酸渣為原料開發鐵系列產品創造了有利條件。通過對投產后各種工況下的燒渣成分全面分析,發現不同的操作條件僅對燒渣中亞鐵含量有較大的影響,而其他指標主要取決于原料品質。典型的硫酸渣成分如表6-1,硫酸渣主要供給鐵紅廠作為生產原料,由于燒渣中有害雜質含量極低,采用了細磨、多級浮選的新型生產工藝,使鐵紅生產成本大幅降低。剩余燒渣直接銷售給鋼鐵廠作煉鐵原料,經試用,燒結效果良好,產品合格率高,目前供不應求。2008年全年硫酸燒渣月度大樣平均數據見表4,煉鋼要求的原料成分與燒渣的成分對比見表5。

表4 2008年全年月度大樣平均數據

表5 煉鋼原料與硫酸渣成分

7 技術經濟分析

經過整改、工藝指標調優,該生產系統實現了長周期穩定運行,開工率達97.90%,主要工藝指標均達到或優于設計指標,硫精礦品位為49.66%,選硫作業回收率為95.42%,硫酸燒渣鐵品位為65.22%,噸酸礦耗0.678t,噸酸產渣0.45t,余熱發電量190kWh/t酸,取得了較好的經濟效益。

8 結語

高品位硫精礦沸騰焙燒技術用于工業生產,實踐證明技術上是可行的、經濟上是合理的,回收的燒渣中雜質含量低,是煉鋼的好原料,也是開發生產鐵紅等附加值高的深加工產品的優質原料,具有十分廣闊的發展前景。同時,又免除了普通燒渣回收利用以及廢水處理難的問題,徹底消除了環境污染,對于生產經營日益困難的以硫鐵礦制酸為主業的生產企業來說,改造使用高品位硫精礦制酸以降低成本、開發深加工產品、提高經濟效益不失為一條脫困發展的新路子。

REFERENCES

[1] 硫酸工業.2001,(2):46-50.

[2] 劉少武,等.硫酸生產技術.東南大學出版社,1993.

[3] 朱俊士.選礦試驗研究與產業化.冶金工業出版社,2004.

[4] 虞鈺初,等.硫酸工藝設計手冊.化工部硫酸工業信息站,1994.

Research and Application Practice of Comprehensive Utilization of Pyrite C inder of Dexing CopperM ine

L IQ ING-chun,L IU Shui-fa
(Jiangxi Copper Corporation Dexing CopperMine,Dexing 334202,Jiangxi,China)

This article introduces the process and technology,parameters of high-grade sulphur concentrate roasting technology and various factors influcing its normal operation.The target of comprehensive exploitation of the sulfuric acid residue is achieved by application of the technology.The system has been stably operated since the practical application,grade of the sulphur concentrate is increased to 49.66%,floating recovery of the sulphur reaches to 95.42%,iron grade in pyrite cinder is up to 65.22%,the consumption of sulfur concentrate is 0.678 t/t-acid,residue output is 0.45 t/t-acid.

waste acid activation;pyrite concentrate;fluidized bed roasting;technological parameter;flow sheet

TF521+.4

:A

:1009-3842(2010)01-0058-04

2010-01-04