專利名稱:用熱干燥氣體直接接觸干燥硫化物礦石的方法
本發(fā)明是關(guān)于用熱干燥氣體直接接觸干燥硫化物礦石的方法，其中硫化物礦石得到加工處理，同時產(chǎn)生含SO2的氣體。這含SO2的氣體經(jīng)接觸法制酸裝置制備硫酸，制酸過程中所得到的余熱用來加熱干燥氣體。
硫化物礦石或者金屬富集礦，如銅、鎳、鉛、錫、鐵的礦石及其任意混合物，例如粗礦砂、石灰石以及從礦渣中回收的金屬富礦，在冶煉之前往往需要經(jīng)過干燥。冶煉過程或者是在焙燒之后進(jìn)行，或者在冶煉的過程中同時進(jìn)行焙燒。由此產(chǎn)生的含SO2氣體可以經(jīng)接觸法在制酸設(shè)備中處理來制備硫酸。特別是在焙燒和冶煉同時進(jìn)行的情況下，干燥后的礦物含水量必須達(dá)到很低，以保證礦石在一定的溫度下起燃。另一方面，進(jìn)行干燥的過程中也應(yīng)該考慮到礦石的可燃性，因為必須避免礦石在干燥的過程中起燃。這可以通過合理選擇干燥氣的進(jìn)口溫度來實現(xiàn)。在選擇該進(jìn)口溫度時，要考慮到氣體中的氧含量以及氣體、固體的流動形式。通常干燥使用固體燃料燃燒所產(chǎn)生的熱煙道氣。干燥過程中蒸發(fā)水份需要大量的熱，用此需要耗費大量的一次能源。
從1983年4月出版的《冶金學(xué)》37卷第四冊299頁(“Metall”，Vol.37，No.4，April 1983，page 299)的文中可知利用接觸法制酸過程產(chǎn)生的余熱加熱干燥空氣。然后用該空氣去干燥銅礦石。該方法節(jié)約了相應(yīng)量的一次能源。但這樣節(jié)約的一次能源必須用高溫余熱來代替，這部分高溫余熱可以在以高濃度SO2氣體為原料的接觸法制酸過程中獲得，在其它情況下，該余熱可用來產(chǎn)生高壓蒸汽。
本發(fā)明的目的在于使干燥所用的高品位熱量的用量最小。
根據(jù)本發(fā)明，實現(xiàn)這一目的的方法是，使用接觸法制酸過程所產(chǎn)生的熱干燥尾氣作為干燥氣體。
這里所說的“尾氣”指的是接觸法制酸裝置中從SO2吸收塔最后一塊接觸板所排放的干燥廢氣。干燥廢氣中基本上不含SO2和SO3。該氣體的溫度通常在60～80℃，如果吸收在高溫下進(jìn)行，該出口尾氣的溫度可高達(dá)140℃以上。該尾氣僅含有少量的殘余氧氣。使用制酸過程中所產(chǎn)生的余熱對該尾氣進(jìn)行間接式加熱。
依照優(yōu)選的另一個特征，供入干燥器的尾氣速率相當(dāng)于該干燥裝置的“單位氣流額定值”(Specific gas flow rating)，用接觸法產(chǎn)生的余熱加熱所用尾氣到這樣溫度，使之有足夠的熱量供給干燥設(shè)備以蒸發(fā)礦石所含水份，并且濕的干燥用空氣離開干燥器的溫度高于其露點溫度，以免在后繼的過程中出現(xiàn)蒸汽冷凝。干燥設(shè)備的“單位氣流額定值”是指所用的干燥器氣流通道上單位截面積允許通過的最大體積流速，同時也兼顧隨輸送固體顆粒所帶走氣體的允許負(fù)荷以及用于氣體輸送的能量。干燥后的濕空氣溫度要求高于其露點溫度，即使對于吸塵器之類的后續(xù)設(shè)備也應(yīng)如此。而另一方面又要求離開干燥器的濕空氣溫度盡量可能地低，以使得隨排放的氣體和固體帶來的熱量損失最小?！敖佑|法制酸裝置所產(chǎn)生的余熱”指的是在SO2反應(yīng)過程中所不需要的那部分熱。而且該部分熱必須除去以使反應(yīng)向生成的SO3方向進(jìn)行。獲取適用的該余熱的速率依賴于原料氣中SO2的濃度以及反應(yīng)裝置所處理的氣體速率。如果礦石所含的硫量比較高，則接觸法制酸過程中產(chǎn)生的余熱足以在整套裝置中完全干燥所處理的礦石，即使在SO2氣濃度較低，例如SO2的體積百分?jǐn)?shù)為8～10%的情況下也是如此。接觸法制酸所用的原料氣中SO2濃度越高，產(chǎn)生余熱的速率也就越大。接觸法制酸裝置所生的余熱其溫度通常在150～700℃。其溫度下限主要取決于含SO3氣體的露點溫度。由于提供給干燥流程的干燥氣體其速率，溫度較高，(干燥氣溫度僅稍低于礦石燃燒所允許的最高溫度)，使得熱的利用大大地改善了。
另一個優(yōu)選的特征是，送到干燥設(shè)備的尾氣用接觸法制酸過程所產(chǎn)生的余熱進(jìn)行預(yù)熱，隨后將該氣體經(jīng)間接式換熱方式加熱至干燥器所要求的進(jìn)口溫度。這方案需要一個輔助的換熱器，當(dāng)接觸法制酸系統(tǒng)所產(chǎn)生的余熱不夠時可采用該方案，使用間接式換熱方式為的是盡可能的保留使用干燥尾氣所具有的優(yōu)點。
依照另一個特征，使用接觸法制酸過程，產(chǎn)生的余熱預(yù)熱供給干燥器的尾氣，隨后將其與熱煙道氣直接混合，使尾氣達(dá)到干燥器所要求的進(jìn)口溫度?；旌蠚膺M(jìn)入干燥器的體積速率相當(dāng)于該裝置的單位氣流額定值。調(diào)節(jié)進(jìn)口溫度使之有足夠的熱量提供給干燥設(shè)備以蒸發(fā)礦石所含的水分，并且離開干燥器的濕的干燥用氣體溫度高于其露點溫度。這樣，前面所提到的其它要求也能適當(dāng)滿足。煙道氣處于最高溫度時與尾氣進(jìn)行直接混合，這樣可使煙道氣的混合速率最小，由此帶入的水量也就最少。因為煙道氣為燃燒礦物燃料所產(chǎn)生，因此不可避免會帶有水份。提供給產(chǎn)生煙道氣的燃燒室的氣體是接觸法制酸裝置提供的干燥尾氣，而不用未經(jīng)干燥的二次空氣。當(dāng)接觸法制酸過程所產(chǎn)生的余熱不夠干燥礦石的情況下采取此方案。該方案能基本保留使用干燥尾氣干燥礦石所具有的優(yōu)點。
依照另一個優(yōu)選的特征，要求離開干燥設(shè)備的濕的干燥空氣溫度高出該氣體露點溫度30～70℃，在這種情況下，干燥氣體的熱利用率高，且可以避免后繼設(shè)備中出現(xiàn)冷凝。
干燥過程以在干燥器中進(jìn)行為好，所用的干燥器最好具有高的單位氣流額定值，這樣在操作的過程中，氣體的進(jìn)出口溫差可以維持較低的水平，這樣的裝置通常由下列設(shè)備組成懸浮式干燥器，流化床干燥器或轉(zhuǎn)鼓式干燥器。
本發(fā)明將參照附圖和實施例來作更詳細(xì)的說明。
圖1為流程示意圖，圖示富銅礦石的冶煉與制備硫酸相結(jié)合的流程，在該流程中，干燥礦石使用的是轉(zhuǎn)鼓式干燥器。
圖2為流化床干燥器的流程示意圖。
圖3為轉(zhuǎn)鼓式干燥器結(jié)合懸浮式干燥器的流程示意圖。
富礦石以及添加物經(jīng)供料器1進(jìn)入干燥器2，2a，2b，2c。熱尾氣經(jīng)管線3供入干燥器，載有水份的廢氣離開干燥器經(jīng)管線3進(jìn)入氣體凈化器5，隨后經(jīng)管線6去煙囪。干燥后的固體混合物經(jīng)管線7排出，與氣體凈化器5收集的固體顆粒7a一起經(jīng)管線8去銅礦冶煉爐9。冶煉是在懸浮式冶煉爐(suspension smelting furnace)中進(jìn)行的，冶煉爐后接轉(zhuǎn)化器，在冶煉過程中由吹風(fēng)爐吹進(jìn)工業(yè)用純氧。冶煉過程中產(chǎn)生的高濃度SO2氣體經(jīng)管線10進(jìn)入氣體凈化器11，為了調(diào)節(jié)O2濃度和SO2濃度到所需要的比值，還需在凈化后的氣體中摻入空氣。隨后該氣體經(jīng)管線12供給接觸法制酸裝置13制備硫酸。制酸裝置13所產(chǎn)生的尾氣經(jīng)管線14輸出，其中一部分尾氣經(jīng)管線15循環(huán)回到制酸裝置13使之得到加熱。加熱后的尾氣經(jīng)管線3供給干燥器2。如果接觸法制酸裝置13產(chǎn)生不了足夠的余熱來加熱該干燥尾氣的支流，使其達(dá)到干燥器所要求的進(jìn)口溫度，這時燃料油和一次空氣分別經(jīng)管線16和管線17進(jìn)入燃燒室18燃燒以產(chǎn)生煙道氣。
圖1表示了為轉(zhuǎn)鼓式干燥器，上有固體出料孔7和氣體出口管線4。
圖2表示出為流化床干燥器2a，其中所有的固體顆粒以及氣體經(jīng)管線4a進(jìn)入流化床床體5(bag house 5)。得到的固體顆粒經(jīng)管線7a至管線8。
圖3表示出是流化床干燥器和懸浮式干燥器聯(lián)合使用的情況，固體顆粒經(jīng)短式轉(zhuǎn)鼓2預(yù)干燥，干燥后的粒子與氣體進(jìn)入籠式研磨機(jī)2b。在那里繼續(xù)進(jìn)行干燥，并且粗固體顆粒在其中得到研磨。隨后氣固混合物進(jìn)入懸浮式干燥器2c作最后的干燥。干燥后的氣固混合物經(jīng)管道4a進(jìn)入旋風(fēng)分離器5a，大部份的固體顆粒經(jīng)旋風(fēng)分離器回收，并經(jīng)管線7送至管線8，剩余的少量固體和氣體經(jīng)管線4b送至靜電除塵器5除去灰塵。
實施例使用富銅礦，其組成以干礦計列出如下銅 25%鐵 32%硫 34.5%其濕含量為8%。
所用的添加物為礦砂和由礦渣所得的精選礦渣，其水份含量分別為8%和12%每小時所投的混合料中，富銅礦石為51800公斤，礦砂為7900公斤，精選礦渣為2600公斤，以上原料均以干料計。進(jìn)料溫度為20℃。
得到的混合物含水份為8.1%，以每小時67800公斤的速率供給干燥器。
整套裝置的接觸法制酸能力為93800公斤/小時，以上以100%的硫酸濃度計。
例1至例3(圖1)編號 能量決定參數(shù) 例1 例2 例3煙道氣 尾氣 尾氣+煙道氣8 固體顆粒速度噸/小時 62.5 62.5 62.5殘余的水份 %水 0.3 0.3 0.3溫度 ℃ 100 80 9018 氣體速率(干氣) (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 38，330 39，960 40，600水含量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米 39 0 8干氣氣體溫度 ℃ 450 408 4234 氣體速率(干氣) (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 47，260 46，860 47，430水含量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣 179 134 140露點溫度 ℃ 64 53 54氣體溫度 ℃ 120 100 11016 燃料油速率 公斤/小時 580 … 17017 空氣燃燒速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 38，330 … 5，230(以干空氣計)水含量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣 20 … 20空氣溫度 ℃ 20 … 203 尾氣速率(為干氣) (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) … 39，961 40，603水含量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣 … 0 0尾氣溫度 ℃ … 450 405
編號 能量決定參數(shù) 例1 例2 例3煙道氣 尾氣 尾氣+煙道氣12 SO2濃度體積%SO210.5 11.2 10.5氣體速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 84，120 79，000 84，120(以干氣計)14 尾氣速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 75，540 61，830 75，540(以干氣計)尾氣溫度 ℃ 70 70 70例4至例6(圖2)編號 能量決定參數(shù) 例4 例5 例6煙道氣 尾氣 尾氣+煙道氣8 固體顆粒速度 噸/小時 62.5 62.5 62.5殘余的水份 %H2O 0.3 0.3 0.3溫度 ℃ 100 95 9518 氣體速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 57，140 59，310 39，000(以干氣計)含水量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣 34 0 2氣體溫度 ℃ 320 314 3154 氣體速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 66，596 66，280 66，160(以干氣計)含水量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣 127 90 93
編號 能量決定參數(shù) 例4 例5 例6煙道氣 尾氣 尾氣+煙道氣露點溫度 ℃ 52 46 47氣體溫度 ℃ 100 95 9516 燃料油速率 公斤/小時 610 … 5217 空氣燃燒速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 57，625 … 1，610(以干氣計)含水量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方干氣 20 20空氣溫度 ℃ 20 203 尾氣速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) … 59，310 57，500(以干氣計)含水量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣 … 0 0尾氣溫度 ℃ … 320 28912 SO2濃度體積%SO210.5 11.8 10.5氣體速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 84，120 74，610 84，120(以干氣計)14 尾氣速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 75，540 61，380 75，540(以干氣計)尾氣溫度 ℃ 70 70 70
例7至例9(圖3)編號 能量決定參數(shù) 例7 例8 例9煙道氣 尾氣 尾氣、煙道氣8 固體顆粒速率 噸/小時 62.5 62.5 62.5殘余的水份 %水 0.3 0.3 0.3溫度 ℃ 75 75 7518 氣體速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 55，100 59，100 57，600(以干氣計)含水量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣 33 0 5氣體溫度 ℃ 300 286 3004 氣體速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 64，300 66，000 65，000(以干氣計)含水量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣 130 91 98露點溫度 ℃ 53 46 48氣體溫度 ℃ 80 80 8016 燃料油速率 公斤/小時 550 … 15717 空氣燃燒速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 55，550 … 4，740(以干氣計)含水量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣 20 … 20空氣溫度 ℃ 20 … 20
編號 能量決定參數(shù) 例7 例8 例9煙道氣 尾氣 尾氣、煙道氣3 尾氣速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) … 59，123 53，000(以干氣計)含水量 克水/標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣 … 0 0尾氣溫度 ℃ … 300 24712 SO2濃度體積%SO29.0 10.8 9.0氣體速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 97，552 81，926 97，552(以干氣計)14 尾氣速率 (標(biāo)準(zhǔn)立方米)/(小時) 84，315 68，670 84，315(以干氣計)尾氣溫度 ℃ 70 70 70本發(fā)明的優(yōu)點在于不用或少用昂貴的一次能源，由于利用了尾氣的低品位熱，使得制酸過程中得到的高品位余熱的消耗大大地降低了。
權(quán)利要求
1.熱干燥空氣直接接觸干燥硫化物礦石的方法，其中硫化物礦石隨著含SO2氣體的產(chǎn)生得到加工處理，該氣體經(jīng)接觸法制備硫酸，在制酸過程中所產(chǎn)生的余熱用于加熱干燥氣體，其特征在于，利用接觸法制酸過程中所產(chǎn)生的熱干燥尾氣作為干燥用的氣體。
2.按照權(quán)項1所述的方法，其特征在于，進(jìn)入干燥器的尾氣速率相當(dāng)于該設(shè)備的單位氣流額定值，用制酸過程中所產(chǎn)生的余熱加熱干燥尾氣到這樣使溫度，使之有足夠的熱量提供給干燥器以蒸發(fā)礦石所含的水份，并且離開干燥器的濕的干燥用氣體溫度高于其露點溫度，以免在后繼的過程中出現(xiàn)冷凝。
3.按照權(quán)項2所述的方法，其特征在于，送至干燥設(shè)備的尾氣用接觸法制酸過程中所產(chǎn)生的余熱進(jìn)行預(yù)熱，然后將其間接加熱至干燥設(shè)備所要求的進(jìn)口溫度。
4.按照權(quán)項1所述的方法，其特征在于，送至干燥設(shè)備的尾氣用接觸法制酸過程中所產(chǎn)生的余熱進(jìn)行預(yù)熱，然后與熱煙道氣直接混合將其加熱到干燥器所要求的進(jìn)口溫度，進(jìn)入干燥器的混合氣其體積流速相當(dāng)于該設(shè)備的單位氣流額定值。干燥氣的進(jìn)口溫度要適當(dāng)調(diào)整以使提供給干燥設(shè)備的熱量足以蒸發(fā)礦石所含水份，并且離開干燥器的濕的干燥用氣體的出口溫度要比其露點溫度高得多。
5.按照權(quán)項2到4中任何一項所述的方法，其特征在于，離開干燥器的濕的干燥用氣體的出口溫度高出其露點溫度30～70℃。
6.隨硫酸的制備過程處理硫化物礦石的方法，其中，硫化物礦石與熱干燥空氣接接觸得到干燥和加工處理產(chǎn)生含SO2的氣體，該氣體經(jīng)接觸法制備得到硫酸，制酸過程所產(chǎn)生的余熱用來加熱干燥用氣體，其特征在于，用接觸法制酸過程中所產(chǎn)生的熱干燥尾氣作為干燥用的氣體。
專利摘要
用接觸法制酸裝置制備硫酸的過程中得到的熱干燥尾氣直接接觸干燥硫化物礦石，將干燥后的礦石加熱并進(jìn)行冶煉，然后使從冶煉得到的含SO
文檔編號C22B1/00GK85104183SQ85104183
公開日1986年11月26日 申請日期1985年6月1日
發(fā)明者卡爾·海因斯·多爾, 烏爾里克·桑德, 阿方斯·舒爾茨, 海因里希·特勞爾森 申請人:金屬股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan