用于含硫矿石热处理的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于含硫矿石热处理的方法，其中在反应器中在氧气的存在下在600和1200℃之间的温度下煅烧矿石，使得矿石中包含的硫的1至90重量％燃烧成二氧化硫，并且所含的杂质以气态形式脱除。将所产生的并且含有二氧化硫的废气供入包含至少一个部件的气体净化中，和/或将煅烧过的矿石供入至少一个进一步处理阶段。将来自气体净化和/或处理阶段的废气和/或用于在气体净化内冷却或用于在进一步处理阶段内冷却的气体作为具有>100℃的温度的再循环气体至少部分地返回到反应器中。

METHODS AND EQUIPMENT FOR HEAT TREATMENT OF SULFUR-BEARING ORES

The present invention relates to a method for heat treatment of sulphur-bearing ores, in which ores are calcined in the presence of oxygen at temperatures between 600 and 1200 C, so that 1 to 90 wt% of sulphur contained in ores is burned to sulphur dioxide, and impurities are removed in the form of gases. The resulting waste gas containing sulphur dioxide is fed into the gas purification comprising at least one component, and/or the calcined ore is fed into at least one further treatment stage. Exhaust gases from gas purification and/or treatment stages and/or gases used for cooling in gas purification or for cooling in further treatment stages are returned to the reactor at least partially as recycled gases with temperatures greater than 100 degrees Celsius.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于含硫矿石热处理的方法和设备本专利技术涉及一种用于含硫矿石热处理的方法和设备，其中在反应器中在氧气的存在下于600和1200℃之间的温度下煅烧矿石，使得矿石中所含硫的1-90重量％被燃烧成二氧化硫，并且使所含的杂质以气态形式脱除，其中将产生的且含有二氧化硫的废气供入包含至少一个部件的气体净化中，和/或其中将煅烧过的矿石供入至少一个进一步的处理阶段。随着对原材料金属资源的日益增加的需要，特别是还越来越多地利用含铜、含钴、含金和含镍的矿石。这导致如下事实：无需花费大的努力就可以利用的资源或者同时提供高纯原材料的资源几乎被耗尽。因此，现今开发的矿石资源的特征在于较高比例的杂质，特别是已知含铜、含钴和/或含镍的矿石也包含砷和锑。在熔化矿石之前，必须大力降低这些杂质的含量。为此，通常在600和1200℃之间、优选地600至900℃的温度下加热矿石。也将该操作称为煅烧。通过这种加热，也将矿石中所含的硫燃烧成二氧化硫(SO2)，由此再一次产生热量。因此，优选地在用外部供给的燃料引燃之后，该过程能够以自热的方式进行。由于所用矿石中较高的杂质量以及与此相关的蒸发较高比例的要求，这种方法的能量要求随着矿石中的杂质量增加而增加。因此所含的硫要么不再能够允许自热过程控制，要么在此煅烧过程期间已经消耗了所含硫的很大比例，因此必须从外部向矿石的后续熔化供给更多的燃料。因此，本专利技术的一个目的是提供一种方法，利用该方法能够减少煅烧步骤期间用于杂质去除的能量需求。通过具有专利权利要求1的特征的方法解决该目的。为此将含硫的矿石供入自热运行的反应器中，并且在那里在氧气的存在下将其在600和1200℃之间、优选600和900℃之间、特别优选650和750℃之间的温度下热处理。因此，将矿石中所含硫的1-90重量％、优选10-60重量％燃烧成二氧化硫，并且以气态形式脱除所含的杂质。将这样的方法称为部分煅烧。在该情形中，典型矿石的特征在于以下组成:表1:矿石的典型组成元素以重量％计的范围以重量％计的优选范围铜20-4525-35钴0-50-2硫20-3525-30砷1-152-5锑0-20.5-1铁5-2510-20通过热处理，产生含有二氧化硫以及气体杂质两者的废气，并将其供入包含至少一个部件的气体净化中。作为替代或者另外，可以将煅烧过的矿石供入至少一个进一步的处理阶段。对于自热条件，在该过程中的能量需求，将来自气体净化的一个部件(coponennt)的废气和/或来自进一步处理阶段的废气作为再循环气体供入反应器中。在不稳定的工艺条件期间，还可以使用在气体净化之前、期间和/或之后的冷却所用的气体，和/或在工艺阶段之前、期间和/或之后的冷却所用的气体作为再循环气体，或者在更优选的实施方案中在反应器中使用线圈用于传热介质。但在任何情形中，再循环气体必须具有高于100℃的温度，并且因此通过将其供入反应器来降低在给定温度范围内运行的能量需求。使用具有高入口温度的气体，减少了反应器中的能量需求，使得必须燃烧矿石中所含的较低量的硫。因此矿石的特征也在于较低含量的硫能够被更容易地煅烧。当矿石确实具有煅烧所需的足够硫时，这时根据本专利技术的工序也是优选的，因为煅烧过的矿石的特征在于较高的硫含量，这进而可以作为下游处理阶段中的内部能量供应体。然而，必须以自热的方式运行反应器，即，在稳定运行期间，不必供入燃料或者必须冷却反应器。这显著地减少了与所需设备相关的努力，因为以这种方式，不必将燃料供入反应器中。通过将足够量的硫(其也包含在矿石中)燃烧成SO2来实现自热运行。S+O2---＞SO2，ΔHR＝-297.03kJ.优选地，在这种情形中，反应器中的温度由供入的氧气量控制，因为可以燃烧的硫的量取决于可用的氧气。优选地，基于供入反应器的矿石的组成，所脱除的杂质包含0.1至10重量％、优选0.5至5重量％的砷和/或锑。砷和锑是特别地在650和750℃之间的温度下蒸发并且因此可以以气体形式排出的化合物。同时，砷和锑是剧毒的，因此必须尽可能早地从矿石中去除。优选地，矿石另外含有至少20重量％的铜、钴、金和/或镍，由此根据本专利技术的方法的进行是特别有成本有效的。此外，当反应器作为流化床反应器运行时，显示出是有利的。在这种情形中，当再循环气体作为流化气体被供入流化床时是特别有利的。一方面，预先产生用于流化床的气体量，另一方面，不存在冷流化空气使反应器冷却的问题。优选地，再循环气体具有200和500℃之间的温度，特别优选地在300和450℃之间，因为以这种方式，尽可能多的热量被引入反应器中。同时，气体温度不会太高，从而所需设备不会经受太高的温度并且因而相应地不必购买成本较高的设备。此外，当再循环气体具有3和20重量％之间的氧气比例时是有利的。当根据本专利技术进行反应工序时，这样的氧气比例足以按自热方式在所要求的温度下运行反应器。本专利技术的另一优点是由于现在必须燃烧较少量的硫以实现所要求的温度，因此必须提供用于反应的氧气量也较低。然而，通过降低氧气含量，能够可靠地避免砷氧化物和/或锑氧化物的形成，该砷氧化物和/或锑氧化物不再能够以气体状态从矿石中除去因而保留在其中并降低其品质。此外，当再循环气体是几种废气和/或用于冷却的气体的混合物时，显示是有利的。特别地，其中由于硫的燃烧将氧气含量以目标方式调节到反应器中所需温度的混合物是有利的混合物。另外，显示为有利的是，在反应器之后将矿石供入设计为熔化的工艺阶段中，并且将来自该熔化的和/或来自下游冷却的气体返回到反应器中作为再循环气体或再循环气体的组分。特别地，优点在于在非常高的温度(>1200℃)下实现熔化，使得同样来自熔体的冷却气体和/或废气的特征相应地在于高温，以及必须返回的总气体流量较小，因为其已经以非常高的能量含量为特征。这里还可以想象，在反应器之前将来自熔体的少量的非常热的冷却气体和/或废气供入，并且与新鲜空气混合，使得气体的温度不是设备部件的不必要负担，但是返回的气体流量较小，因此所需设备的设计可以特征在于较小的尺寸。本专利技术的一种优选设计的特征在于气体净化，其包含一种由包含在废气中的二氧化硫产生硫酸的过程。例如，在DE102005008109A1中描述了这种生产硫酸的过程。这样的过程释放出相对较多的能量，使得有利于以再循环气体的形式将该能量重新用于煅烧。优选地，在这种在异质催化下加入空气的过程中，首先SO2反应为SO3。在这种情形中，氧气的来源是空气。除SO3之外，从该反应中还产生贫氧的气体，其中，在本专利技术的意义上，贫氧意指氧气比例低于21体积％，优选低于18体积％。根据本专利技术，然后可以将该贫氧的气体作为再循环气体或作为再循环气体的组分返回到反应器中，使得在这里将氧气的供应最小化，因此使形成砷氧化物和/或锑氧化物的风险显著降低。当气体净化包括从SO2生产硫酸的过程时，那么，此外，显示出有利的是在至少两个阶段中用硫酸吸收SO3并且在两个相邻的阶段之间将硫酸引导通过热交换器。DE102005008109A1中也描述了这种回收过程。根据本专利技术，热交换器使用空气或其它气体，优选地具有<20体积％的氧气含量，使得将热交换器的冷却气体作为再循环气体或再循环气体的组分返回到反应器中。根据本专利技术，特别有利的是，二氧化硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于含硫矿石热处理的方法，其中在反应器中在氧气存在下在600和1200℃之间的温度下煅烧矿石，使得矿石中包含的硫的1至90重量％燃烧成二氧化硫，并且使所含的杂质以气态形式脱除，其中将所产生的并且含有二氧化硫的废气供入包含至少一个部件的气体净化中，和/或其中将煅烧过的矿石供入至少一个进一步处理阶段，其特征在于，将来自气体净化和/或处理阶段的废气和/或用于在气体净化内冷却或用于在所述进一步处理阶段内冷却的气体作为具有>100℃的温度的再循环气体至少部分地返回到反应器中，并且以自热的方式运行该反应器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.24 DE 102016105574.31.一种用于含硫矿石热处理的方法，其中在反应器中在氧气存在下在600和1200℃之间的温度下煅烧矿石，使得矿石中包含的硫的1至90重量％燃烧成二氧化硫，并且使所含的杂质以气态形式脱除，其中将所产生的并且含有二氧化硫的废气供入包含至少一个部件的气体净化中，和/或其中将煅烧过的矿石供入至少一个进一步处理阶段，其特征在于，将来自气体净化和/或处理阶段的废气和/或用于在气体净化内冷却或用于在所述进一步处理阶段内冷却的气体作为具有>100℃的温度的再循环气体至少部分地返回到反应器中，并且以自热的方式运行该反应器。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，脱除的杂质砷和/或锑的包含量在1和10重量％之间，基于所使用的含硫矿石中它们的含量，和/或所述矿石含有至少70重量％的铜、钴、金和/或镍。3.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，使用再循环气体的氧气含量作为用于控制或调控反应器中温度的命令或控制变量。4.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，使用再循环气体作为设计成流化床反应器的反应器中的流化气体，或者作为设计成回转窑的反应器中的燃烧空气。5.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，再循环气体具有100和600℃之间的温度。6.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，再循环气体具有3和20重量％之间的氧气比例。7.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，再循环气体是几种废气和/或用于冷却的气体的混合物。8.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在反应器之后将矿石供入熔体中，并且将来自该熔体的废气和/或来自其冷却下游的气体作为再循环气体或再循环气体的组分返回到反应器中。9.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·施托希，KH·道姆，J·哈默施密特，S·布罗伊纳，A·夏里托斯，J·京特纳，
申请(专利权)人：奥图泰芬兰公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI