陳延信，趙博，酒少武，吳鋒，韓丁

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高硫鋁土礦懸浮態(tài)焙燒脫硫

陳延信，趙博，酒少武，吳鋒，韓丁

(西安建筑科技大學(xué) 材料與礦資學(xué)院，陜西 西安，710055)

采用自主開發(fā)的高固氣比懸浮焙燒?快速冷卻裝置對(duì)貴州地區(qū)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.35%的高硫鋁土礦進(jìn)行850 kg/h規(guī)模的焙燒脫硫?qū)嶒?yàn)。探討懸浮態(tài)焙燒對(duì)脫硫過程和焙燒礦的影響規(guī)律。對(duì)硫物相和XRD譜進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明：懸浮態(tài)低溫焙燒可實(shí)現(xiàn)高硫鋁土礦的快速脫硫，升高焙燒溫度有利于提高脫硫率；硫化物型硫的殘留量降至0.08%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))之后，脫硫過程趨于完成；FeS2脫硫反應(yīng)伴隨著金屬氧化物吸收SO2的反應(yīng)，細(xì)顆粒對(duì)SO2具有更強(qiáng)的吸收能力；高硫鋁土礦粉料在懸浮爐內(nèi)的有效停留時(shí)間約2 s，焙燒爐內(nèi)溫度控制在610~640 ℃，焙燒礦中硫化物型硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以降低到0.16%以下。低溫閃速焙燒?冷卻使得偏高領(lǐng)土呈高度無序的非晶相結(jié)構(gòu)，相對(duì)于原料中的一水硬鋁石，焙燒礦中的α-Al2O3晶體得到細(xì)化，有利于Al2O3的溶出。

高硫鋁土礦；懸浮態(tài)焙燒；脫硫率；硫物相

我國(guó)鋁土礦儲(chǔ)量中高硫型鋁土礦約占資源儲(chǔ)量的11%，約5.6億t[1]。高硫鋁土礦是指硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.7%的鋁土礦，其中硫主要以黃鐵礦(FeS2)形式存在。黃鐵礦在鋁酸鈉溶液中會(huì)轉(zhuǎn)化成為SO32?，S2O32?和S22?等形態(tài)，不僅造成Na2O的損失，而且溶液中的S22?質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高后會(huì)使鋼材受到腐蝕，增加溶液中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，使得Al2O3溶出率和品位因?yàn)殍F的污染而下降，降低氧化鋁的產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量；生成的硫酸鹽在適宜條件下與碳酸鈉形成復(fù)鹽析出，造成蒸發(fā)和分解工序的結(jié)疤，降低了反應(yīng)器的傳熱系數(shù)[2?5]。因此，在拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝中，對(duì)礦石中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求低于0.7%。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)高硫鋁土礦的脫硫研究主要有濕法和火法2類，濕法研究主要是浮選除硫，每噸氧化鋁脫硫成本為160~180元。火法脫硫研究主要是通過對(duì)高硫鋁土礦的焙燒脫硫和添加劑焙燒展開的，焙燒還可以提高鋁土礦的溶出活性；國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)回轉(zhuǎn)爐焙燒、沸騰爐焙燒和流化床焙燒等密相焙燒方法在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了較多的研究，但需在750~850 ℃焙燒10~30 min，所得焙燒礦才能夠滿足后續(xù)工段對(duì)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的要求[6?10]。相對(duì)于密相床，在稀相懸浮態(tài)氣?固系統(tǒng)中，氣固兩相接觸面積大，傳熱、傳質(zhì)和反應(yīng)速率高。本文作者在實(shí)驗(yàn)室焙燒實(shí)驗(yàn)和中試探索性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開展高硫鋁土礦的懸浮態(tài)焙燒脫硫中試研究，以期得到優(yōu)化的焙燒條件，在較短的焙燒時(shí)間和最低焙燒能耗下實(shí)現(xiàn)良好的脫硫效果，為高硫鋁土礦懸浮態(tài)焙燒連續(xù)性擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)提供主要的工藝操作參數(shù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料與燃料

高硫鋁土礦取自貴州某地，礦石經(jīng)破碎粉磨后，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.6%，篩分結(jié)果顯示粒徑75 μm篩下量占45.2%，125 μm篩上量占20.5%。表1所示為原料的化學(xué)元素分析結(jié)果，所用儀器為德國(guó)布魯克公司S4?Pioneer型X線熒光光譜儀，S質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用硫酸鋇重量法測(cè)定。物相分析所用儀器為日本理學(xué)(RIGAKU)生產(chǎn)的D/MAX2200型X線衍射儀(Cu靶，掃描速率為10 (°)/min，2為5°~70°)，圖1所示為該高硫鋁土礦的XRD譜，結(jié)合化學(xué)元素分析結(jié)果對(duì)原料進(jìn)行礦物相定量分析，各礦物相質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表2所示。實(shí)驗(yàn)所用燃料為神府煤田粉煤，表3所示為煤粉的工業(yè)分析結(jié)果。