高硫鋁土礦懸浮態焙燒脫硫

陳延信，趙博，酒少武，吳鋒，韓丁

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高硫鋁土礦懸浮態焙燒脫硫

陳延信，趙博，酒少武，吳鋒，韓丁

(西安建筑科技大學 材料與礦資學院，陜西 西安，710055)

采用自主開發的高固氣比懸浮焙燒?快速冷卻裝置對貴州地區硫質量分數為1.35%的高硫鋁土礦進行850 kg/h規模的焙燒脫硫實驗。探討懸浮態焙燒對脫硫過程和焙燒礦的影響規律。對硫物相和XRD譜進行分析。研究結果表明：懸浮態低溫焙燒可實現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%(質量分數)之后，脫硫過程趨于完成；FeS2脫硫反應伴隨著金屬氧化物吸收SO2的反應，細顆粒對SO2具有更強的吸收能力；高硫鋁土礦粉料在懸浮爐內的有效停留時間約2 s，焙燒爐內溫度控制在610~640 ℃，焙燒礦中硫化物型硫質量分數可以降低到0.16%以下。低溫閃速焙燒?冷卻使得偏高領土呈高度無序的非晶相結構，相對于原料中的一水硬鋁石，焙燒礦中的α-Al2O3晶體得到細化，有利于Al2O3的溶出。

高硫鋁土礦；懸浮態焙燒；脫硫率；硫物相

我國鋁土礦儲量中高硫型鋁土礦約占資源儲量的11%，約5.6億t[1]。高硫鋁土礦是指硫質量分數大于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轉化成為SO32?，S2O32?和S22?等形態，不僅造成Na2O的損失，而且溶液中的S22?質量分數提高后會使鋼材受到腐蝕，增加溶液中鐵的質量分數，使得Al2O3溶出率和品位因為鐵的污染而下降，降低氧化鋁的產能和產品質量；生成的硫酸鹽在適宜條件下與碳酸鈉形成復鹽析出，造成蒸發和分解工序的結疤，降低了反應器的傳熱系數[2?5]。因此，在拜耳法生產氧化鋁工藝中，對礦石中的硫質量分數要求低于0.7%。目前國內外針對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；國內學者對回轉爐焙燒、沸騰爐焙燒和流化床焙燒等密相焙燒方法在實驗室中進行了較多的研究，但需在750~850 ℃焙燒10~30 min，所得焙燒礦才能夠滿足后續工段對硫質量分數的要求[6?10]。相對于密相床，在稀相懸浮態氣?固系統中，氣固兩相接觸面積大，傳熱、傳質和反應速率高。本文作者在實驗室焙燒實驗和中試探索性實驗的基礎上，開展高硫鋁土礦的懸浮態焙燒脫硫中試研究，以期得到優化的焙燒條件，在較短的焙燒時間和最低焙燒能耗下實現良好的脫硫效果，為高硫鋁土礦懸浮態焙燒連續性擴大實驗提供主要的工藝操作參數。

1 實驗

1.1 原料與燃料

高硫鋁土礦取自貴州某地，礦石經破碎粉磨后，水分質量分數為2.6%，篩分結果顯示粒徑75 μm篩下量占45.2%，125 μm篩上量占20.5%。表1所示為原料的化學元素分析結果，所用儀器為德國布魯克公司S4?Pioneer型X線熒光光譜儀，S質量分數采用硫酸鋇重量法測定。物相分析所用儀器為日本理學(RIGAKU)生產的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，結合化學元素分析結果對原料進行礦物相定量分析，各礦物相質量分數如表2所示。實驗所用燃料為神府煤田粉煤，表3所示為煤粉的工業分析結果。