德興銅礦硫鐵礦資源綜合利用研究和應(yīng)用

李青春,劉水發(fā)

(江西銅業(yè)集團(tuán)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(yīng)用

李青春,劉水發(fā)

(江西銅業(yè)集團(tuán)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(shù)路線,工藝參數(shù)及影響其正常運(yùn)行的各種因素。工藝的實(shí)施,較好地實(shí)現(xiàn)了硫酸渣綜合利用之目標(biāo),投產(chǎn)以來,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,硫精礦品位為49.66%,選硫作業(yè)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(chǎn)渣0.45t。

廢酸活化;硫精礦;沸騰焙燒;參數(shù);運(yùn)行

1 概述

為充分發(fā)揮德興銅礦硫鐵礦資源優(yōu)勢(shì)和選礦及硫酸工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì),提高企業(yè)資源綜合利用水平和整體經(jīng)濟(jì)效益,發(fā)展公司循環(huán)經(jīng)濟(jì),德興銅礦積極組織和落實(shí)硫鐵礦資源綜合利用工業(yè)試驗(yàn)工作。完成了硫酸系統(tǒng)加料系統(tǒng)、沸騰爐及余熱鍋爐改造,并建成900t/d選硫試驗(yàn)生產(chǎn)線。并于2007年8月8日及2007年8月13日分別啟動(dòng)了選硫及高品位硫精礦沸騰焙燒試驗(yàn)工作。通過探索與研究,選硫中試生產(chǎn)線及高品位硫精礦沸騰焙燒試生產(chǎn)分別于2007年8月29日和2007年9月8日趨于穩(wěn)定。通過1年多的運(yùn)行,各項(xiàng)平均指標(biāo)為:硫精礦品位為49.66%,選硫作業(yè)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(zhì)元素含量均達(dá)到了國(guó)家鐵精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),制酸系統(tǒng)運(yùn)行安全、環(huán)保和穩(wěn)定,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

2 工藝技術(shù)路線及流程

德興銅礦硫鐵礦資源綜合利用工業(yè)試驗(yàn)主要技術(shù)路線為:建設(shè)選硫中試生產(chǎn)線,將德興銅礦附產(chǎn)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(tǒng)加料系統(tǒng)、沸騰爐及余熱鍋爐,在確保安全、環(huán)保、硫酸產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量前提下,使之能適應(yīng)焙燒含硫48%以上的高品位硫精礦,并直接產(chǎn)出含鐵品位高于62%、且符合鋼鐵廠燒結(jié)要求的鐵精礦。

2.1 選硫中試生產(chǎn)線流程

選硫中試生產(chǎn)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(tǒng)?24m濃密機(jī)對(duì)其一、二期選礦廠產(chǎn)出的硫精礦進(jìn)行濃縮,其底流揚(yáng)送到中試場(chǎng)(即一期老壓風(fēng)機(jī)房)調(diào)漿,經(jīng)過一次粗選、二次精選、一次掃選產(chǎn)出高品位硫精礦,高品位硫精礦經(jīng)高效濃密機(jī)濃縮后,利用一期硫精礦過濾車間進(jìn)行過濾,尾礦自流到?30m尾礦事故池,再揚(yáng)送到一期尾礦加壓泵站。選硫中試生產(chǎn)線流程見圖1所示。

圖1 選硫中試生產(chǎn)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(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電,旋風(fēng)除塵、電除塵、稀酸洗滌、兩級(jí)電除霧凈化,“3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸流程,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為100kt/a,采用埋刮板機(jī)輸送、冷卻增濕滾筒降溫干法回收高品位硫酸渣。凈化系統(tǒng)廢水循環(huán)使用,產(chǎn)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(zhì)量

試驗(yàn)采用的硫精礦為高品位硫精礦沸騰焙燒中試場(chǎng)提供的高品位硫精礦,其產(chǎn)品粒度分析和多元素分析結(jié)果如表1。

3 生產(chǎn)裝置建設(shè)及改造主要內(nèi)容

3.1 選硫中試生產(chǎn)線建設(shè)3.1.1 選礦工藝設(shè)備

新增?2.0×2.5m攪拌槽、SF-8m3改進(jìn)型浮選機(jī)、?10m高效濃密機(jī)、給配藥設(shè)備、儲(chǔ)酸罐。

3.1.2 自動(dòng)化儀表

(1)礦漿攪拌桶配置pH計(jì),對(duì)礦漿的pH值進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),并根據(jù)pH值自動(dòng)調(diào)節(jié)加酸量。

(2)配置程控加藥機(jī),根據(jù)工藝要求,實(shí)現(xiàn)定量給藥,同時(shí)采用自動(dòng)計(jì)量裝置對(duì)礦漿流量進(jìn)行計(jì)量。

(3)在給料礦漿管道上安裝濃度計(jì),對(duì)礦漿濃度進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

(4)?24m濃密機(jī)和?10m高效濃密機(jī)底流砂泵均采用變頻調(diào)速控制。

表1 高品位硫精礦粒度和多元素分析數(shù)據(jù)表

3.2 高品位硫精礦沸騰焙燒工藝技術(shù)改造方案及其內(nèi)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(fēng)裝置、沸騰爐蒸發(fā)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(tǒng)改造

根據(jù)沸騰爐下料口改造的高度,加料系統(tǒng)皮帶輸送機(jī)相應(yīng)地抬高,進(jìn)料料倉(cāng)也相應(yīng)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(duì)流管束防磨板更換、對(duì)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(nèi)保溫層檢查,更換部分保溫層、外護(hù)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(shù)條件

4 生產(chǎn)條件

4.1 選硫中試生產(chǎn)線工藝技術(shù)條件

選硫中試生產(chǎn)線工藝技術(shù)條件如表2所示:

表2 選硫工藝技術(shù)條件

4.2 沸騰焙燒工藝技術(shù)條件

高品位硫精礦沸騰焙燒工藝技術(shù)條件如表3所示。

5 主要工藝操作參數(shù)控制

為確保試驗(yàn)生產(chǎn)的安全環(huán)保,公司組織技術(shù)人員開展了詳細(xì)的調(diào)查研究,并依據(jù)2006年焙燒其它高品位硫精礦試驗(yàn)結(jié)果,全面分析各種影響因素和可能出現(xiàn)的情況,主要操作參數(shù)如下。

5.1 產(chǎn)能控制

德興銅礦900t/d選硫試驗(yàn)生產(chǎn)線可年生產(chǎn)12萬(wàn)t48%以上的硫精礦;硫精礦焙燒制酸裝置,年設(shè)計(jì)生產(chǎn)工業(yè)硫酸(折合100%硫酸)10萬(wàn)t,結(jié)合1年來運(yùn)行的實(shí)際情況,在確保安全、環(huán)保前提下,日產(chǎn)量應(yīng)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(yàn)中試場(chǎng)提供的高品位硫精礦水份控制12%以內(nèi)。確保入爐礦的水份穩(wěn)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(shí)際操作中,爐底壓力應(yīng)控制在18±1kPa,確保沸騰爐床層較厚,蓄熱容量大,操作穩(wěn)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(shí),操作負(fù)荷、爐氣含氧的波動(dòng)對(duì)其也會(huì)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(fēng)量控制

一次風(fēng)量控制在21500±300m3/h,二次風(fēng)量約為總風(fēng)量的13%～15%。負(fù)荷增加后,為保持底壓穩(wěn)定和保證升華硫能在沸騰爐頂部充分燃燒,需適當(dāng)加大二、三次風(fēng)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(biāo)。沸騰爐的操作一般由氧表自動(dòng)控制。根據(jù)氧表測(cè)定的爐氣中氧含量,通過變頻器自動(dòng)控制給料皮帶電機(jī)轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)投礦量。氧含量的變化對(duì)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(chǎn)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(shù)路線為硫鐵礦鐵資的綜合利用開辟了新的途徑,進(jìn)而以利用高品位硫酸渣為原料開發(fā)鐵系列產(chǎn)品創(chuàng)造了有利條件。通過對(duì)投產(chǎn)后各種工況下的燒渣成分全面分析,發(fā)現(xiàn)不同的操作條件僅對(duì)燒渣中亞鐵含量有較大的影響,而其他指標(biāo)主要取決于原料品質(zhì)。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(chǎn)原料,由于燒渣中有害雜質(zhì)含量極低,采用了細(xì)磨、多級(jí)浮選的新型生產(chǎn)工藝,使鐵紅生產(chǎn)成本大幅降低。剩余燒渣直接銷售給鋼鐵廠作煉鐵原料,經(jīng)試用,燒結(jié)效果良好,產(chǎn)品合格率高,目前供不應(yīng)求。2008年全年硫酸燒渣月度大樣平均數(shù)據(jù)見表4,煉鋼要求的原料成分與燒渣的成分對(duì)比見表5。

表4 2008年全年月度大樣平均數(shù)據(jù)

表5 煉鋼原料與硫酸渣成分

7 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

經(jīng)過整改、工藝指標(biāo)調(diào)優(yōu),該生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行,開工率達(dá)97.90%,主要工藝指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo),硫精礦品位為49.66%,選硫作業(yè)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(chǎn)渣0.45t,余熱發(fā)電量190kWh/t酸,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

8 結(jié)語(yǔ)

高品位硫精礦沸騰焙燒技術(shù)用于工業(yè)生產(chǎn),實(shí)踐證明技術(shù)上是可行的、經(jīng)濟(jì)上是合理的,回收的燒渣中雜質(zhì)含量低,是煉鋼的好原料,也是開發(fā)生產(chǎn)鐵紅等附加值高的深加工產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料,具有十分廣闊的發(fā)展前景。同時(shí),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(huán)境污染,對(duì)于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)日益困難的以硫鐵礦制酸為主業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)來說,改造使用高品位硫精礦制酸以降低成本、開發(fā)深加工產(chǎn)品、提高經(jīng)濟(jì)效益不失為一條脫困發(fā)展的新路子。

REFERENCES

[1] 硫酸工業(yè).2001,(2):46-50.

[2] 劉少武,等.硫酸生產(chǎn)技術(shù).東南大學(xué)出版社,1993.

[3] 朱俊士.選礦試驗(yàn)研究與產(chǎn)業(yè)化.冶金工業(yè)出版社,2004.

[4] 虞鈺初,等.硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).化工部硫酸工業(yè)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