硫酸渣在燒結工藝過程中脫硫分析

孟祥福

摘 要：燒結生產工藝過程控制中，由于硫酸渣中硫的存在形式以及與其他物料結合方式不同，在去除方法和效果也有差別，以硫化物和有機物形態存在時較易去除，以硫酸鹽形態存在時不易去除。燒結工藝過程中，影響燒結脫硫的主要因素有：燒結礦堿度、燃料用量、燒結的溫度、保溫時間等。本文通過改變硫酸渣的燒結溫度的方法，檢測燒結之后硫酸渣硫含量的方法。證明提高燒結溫度對燒結脫硫有利。

關鍵詞：硫酸渣；燒結溫度；脫硫率

1.影響燒結脫硫的因素

影響燒結過程順利脫硫的主要因素有：適宜的燒結溫度、充足的反應表面、良好的擴散條件和充分的氧化氣氛。

（1）燃料用量和性質的影響

燃料用量的多少，直接關系著燒結過程中產生的物理溫度和燒結氣氛，因此，它是影響脫硫的主要因素。當燃料用量不足時，燒結溫度較低，對分解脫硫不利；隨燃料用量增加，料層溫度提高，有利于脫硫、硫酸鹽的分解；但燃料配比超過一定范圍時，則因溫度太高或還原性氣氛增強，使液相和FeO增多，而FeS在有FeO存在時，組成易熔共晶FeO-FeS，其熔化溫度從1170～1190℃降至940℃，表面渣化。這樣因O2的體積分數降低而不利于硫的氧化，又使O2和SO2的擴散條件變壞，均惡化脫硫條件，導致脫硫率降低。

（2）礦粉粒度及性質的影響

礦粉粒度主要影響料層透氣性和混合料的造球能力，從而影響礦石內部氣體（如O2、SO2等）的擴散條件，還影響參與脫硫反應的表面積大小。粒度較小時，硫化物分解或氧化的比表面積大，有利于脫硫反應；但粒度過細或混合制粒不好時，嚴重惡化料層透氣性，通過料層的空氣抽入量減少，氧量不足，不利于O2的供應和SO2等產物及時排出，同時造成燒結不均，產生很多夾生料，返礦率升高：粒度過大時，雖然外擴散條件改善，但內擴散和傳熱條件變壞，反應比表面積減小，均不利于脫硫。

（3）硫酸渣堿度和添加物性質的影響

隨著燒結堿度的升高，硫酸渣中硫含量明顯升高，燒結脫硫率明顯下降。這是因為硫酸渣中添加熔劑（白灰或石灰石）后，由于生成低熔點物質，使其熔化溫度降低，液相數量增多，惡化了擴散條件；同時，因為當堿度提高時，熔劑分解后產生的渣量使料層透氣性改善，燒結速度加快，但是高溫持續時間縮短，對脫硫不利；在高溫下，CaO和CaCO3有很強的吸硫能力，吸收硫后生成的CaS殘留在硫酸渣中，從而使硫酸渣中硫含量升高。

礦粉品位越低時，硫酸渣堿度越高，加入的熔劑量愈多，對脫硫影響愈大。而添加物性質不同，對脫硫率的影響也不同。在堿度相同時，添加消石灰和生石灰時，因其粒度極細，比表面積較大，吸收S、SO2、SO3的能力更強，對脫硫率的影響更大。在燒結料中添加MgO能提高燒結料的軟化溫度，對脫硫也是有利的。添加劑CaF2能降低難熔物熔點對脫硫有利。

（4）返礦使用量對脫硫的影響

返礦對脫硫的影響主要有兩方面：一方面對脫硫有利，是因為返礦可改善燒結透氣性；另一方面對脫硫不利，是由于返礦的使用可促進液相更多更快的生成，促使一部分硫進入硫酸渣中。所以，適宜的返礦用量要根據具體情況來定。

（5）操作因素的影響

良好的燒結操作制度能提高脫硫率，操作因素包括：布料平整，厚度適宜，透氣性均勻、控制好機速，保證燒好、燒透不留生料。

2.燒結脫硫實驗結果

本文研究燒結環境中添加劑（MgO和CaF2）和燒結溫度對硫酸渣脫硫的影響，找出影響硫酸渣燒結脫硫的規律。具體研究內容如下：

燒結溫度的變化對硫酸渣燒結脫硫的影響，找出最佳燒結溫度；并分析其影響的原因。

（1）實驗原理

硫酸渣中硫的存在形式主要有：單質形式存在、硫化物形式存在、硫酸鹽形式存在。由于硫的存在形式不同，去除方式和去除效果也不同。燒結溫度對硫的去除有很大影響，以硫化物和有機物形態存在的硫在燒結時容易氧化，所以易于去除。而以硫酸鹽形態存在的硫一般分解溫度較高，燒結溫度較低時不易去除。

（2）燒結溫度對脫硫的影響

根據表1，可知隨著燒結溫度從1120℃升高到1200℃，硫酸渣中硫含量從0.376%減少到0.070%。當溫度增大到1180℃時，隨燒結溫度的升高硫酸渣中硫含量減少量為0.003%。脫硫率變化微小，溫度再升高對脫硫的影響不大。此時的燒結溫度適宜。

根據表1的實驗結果可以得到溫度對脫硫的影響曲線，曲線關系如圖1所示：

根據表圖1可知，隨著燒結溫度的升高硫酸渣的脫硫率明顯增大，當溫度達到1180℃時，曲線變得平緩，溫度再升高時，硫酸渣的脫硫率不再變化，說明這個溫度達到最佳，即最佳燒結溫度Tk。

3.結論

硫酸渣的燒結溫度在1180℃以下時，隨著燒結溫度的升高，硫酸渣的脫硫率明顯增大； 當燒結溫度達到1180℃時，隨著燒結溫度的增加，脫硫率的變化量很小；因此燒結溫度設定在1180℃時，較適宜。

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