硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法和系统，其中方法包括：(1)对硫铁矿进行细磨处理，以便得到硫铁矿粉；(2)将所述硫铁矿粉与水、粘结剂和添加剂进行混合成型处理，以便得到混合球团；(3)将所述混合球团供给至链篦机进行烘干、第一预热和第二预热，以便得到预热球团；(4)将所述预热球团供给至回转窑进行氧化焙烧处理，以便得到氧化焙烧球团和含硫烟气；(5)利用所述含硫烟气制酸，以便得到硫酸和除酸烟气；(6)将所述氧化焙烧球团供给至气基竖炉内与还原气体进行直接还原处理，以便得到含锌烟气和直接还原铁产物。利用该方法可以有效提高硫铁矿中硫回收率，缩短工艺流程，有效利用焙烧后氧化球团生产高品质直接还原铁，提高资源利用率，为生产高端铸件、高等级钢提供优质原料。

Method and system for preparing sulphuric acid and direct reduced iron from pyrite

【技术实现步骤摘要】
硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法和系统
本专利技术属于化工冶金
，具体而言，本专利技术涉及硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法和系统。
技术介绍
随着现代工业技术的进步和发展，对矿产资源的需求量越来越大，但矿产资源是不可再生的，由于开采的不断进行，矿产资源日渐枯竭。资源枯竭和资源需求增长的矛盾越来越突出，所以，有效利用已有的矿产资源是当今社会发展的重要课题。硫铁矿是由铁和硫组成，在现有技术经济条件下，可有效利用的只是其中的硫，而其中的铁在利用硫的同时，成为硫酸渣，渣中铁的含量从30％到65％不等，这种硫酸渣可以作为炼铁的原料。因硫酸渣中含有一定数量的锌和硫，而锌、和硫是对高炉炼铁过程危害特别大的有害元素，因而限制了硫酸渣作为炼铁原料的应用范围和数量，现有技术硫酸渣添加量不能超过铁矿石15％。大部分硫酸渣作为水泥厂的生产原料和固体废弃物污染环境，使大量的宝贵铁资源白白浪费，另一方面我国的铁矿石资源严重不足，每年需要从国外进口10亿吨铁矿石以满足我国钢铁企业的需求。我国铁矿石(A+B+C+D)资源保有储量463.7亿吨，铁金属152.95亿吨，其中A+B+C级矿石中铁金属量73亿吨。硫铁矿保有储量46亿吨，其中包含20亿吨铁金属，在利用硫铁矿中硫的同时，如能综合利用其中的铁资源，相当于为我国增加了30％的保有铁矿资源，具有良好的经济和社会效益。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法和系统，利用该方法和系统可以有效提高硫铁矿中硫回收率，缩短工艺流程，有效利用焙烧渣生产高品质直接还原铁，提高资源利用率，为生产高端铸件、高等级钢提供优质原料。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法，根据本专利技术的具体实施例，该方法包括：(1)对硫铁矿进行细磨处理，以便得到硫铁矿粉；(2)将所述硫铁矿粉与水、粘结剂和添加剂进行混合成型处理，以便得到混合球团；(3)将所述混合球团供给至链篦机进行烘干、第一预热和第二预热，以便得到预热球团；(4)将所述预热球团供给至回转窑进行氧化焙烧处理，以便得到氧化焙烧球团和含硫烟气；(5)利用所述含硫烟气制酸，以便得到硫酸和除酸烟气；(6)将所述氧化焙烧球团供给至气基竖炉内与还原气体进行直接还原处理，以便得到含锌烟气和直接还原铁产物。由此采用本专利技术上述实施例的硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法通过对预热球团供给至回转窑进行氧化焙烧处理，可以提高锌和的逸出率，其中硫回收率可以达到99％以上，进而降低焙烧后的氧化焙烧球团中硫和锌的含量。氧化焙烧球团在气基竖炉内经过直接还原处理，可高效回收铁元素，避免和降低现有技术处理硫铁矿造成的硫、铁资源的浪费。高铁高硫品位硫铁矿经本专利技术上述实施例的方法处理后，最终获得的直接还原铁产物可作为电炉炼钢的优质原料。低铁低硫品位硫铁矿经本专利技术上述实施例的方法处理后，可作为高炉炼铁原料，吨铁焦比至少可降低4％-6％，产量至少提高5％-7％。另外，根据本专利技术上述实施例的硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，硫铁矿粉中粒径为45～75微米的颗粒占60-78重量％，粒径为75-150微米的颗粒占6-15重量％，粒径为10-45微米的颗粒占16-25重量％。在本专利技术的一些实施例中，所述硫铁矿粉、所述水、所述粘结剂和所述添加剂的质量比为100：(4.5-11)：(0.5-1.5)：(0.5-1.5)，优选100:(6-8)：(0.5-1.5)：(0.5-1.5)。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述硫铁矿粉、所述水、所述粘结剂和所述添加剂的质量比为100：(4.5-11)：(0.5-1.5)：(0.5-1.5)，优选100:(6-8)：(0.5-1.5)：(0.5-1.5)。在本专利技术的一些实施例中，所述混合球团中粒径为10-18mm的部分不低于90重量％，优选粒径为10-14mm的部分不低于90重量％。在本专利技术的一些实施例中，所述添加剂为氧化钙和/或氟化钙，任选地，所述添加剂为氧化钙和氟化钙，且所述氧化钙和所述氟化钙的质量比为(4-7)：(1-3)。在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，所述烘干是在100-400摄氏度下进行5-10分钟完成的；所述第一预热是在400-600摄氏度下进行3-5分钟完成的；所述第二预热是在600-1200摄氏度下进行3-5分钟完成的；所述氧化焙烧处理是在1150-1250摄氏度下进行5-10分钟完成的。在本专利技术的一些实施例中，步骤(5)可以进一步包括：(5-1)利用空气对所述含硫烟气进行余热回收，以便得到高温空气和降温后的含硫烟气；(5-2)利用所述降温后的含硫烟气制酸，以便得到硫酸和除酸烟气；(5-3)将所述高温空气供给至链篦机对所述混合球团进行烘干和第一预热。在本专利技术的一些实施例中，所述还原气体中氢气和一氧化碳的总体积不低于80％。在本专利技术的一些实施例中，所述还原气体的入炉温度为750-900摄氏度，所述气基竖炉内的压力为0.1-0.45MPa，所述直接还原处理的时间为3.5-5.5小时。根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提出了一种实施前面实施例的硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法的系统，根据本专利技术的具体实施例，该系统包括：磨矿装置，所述磨矿装置具有硫铁矿入口和硫铁矿粉出口；混合装置，所述混合装置具有硫铁矿粉入口、水入口、粘结剂入口、添加剂入口和混合物料出口，所述硫铁矿粉入口与所述硫铁矿粉出口相连；成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；链篦机，所述链篦机具有混合球团入口和预热球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；回转窑，所述回转窑具有预热球团入口、含硫烟气出口和氧化焙烧球团出口，所述预热球团入口与所述预热球团出口相连，所述含硫烟气出口与制酸系统相连；气基竖炉，所述气基竖炉具有氧化焙烧球团入口、还原气体入口、含锌烟气出口和直接还原铁产物出口，所述氧化焙烧球团入口与所述氧化焙烧球团出口相连。由此采用本专利技术上述实施例的硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的系统通过对预热球团供给至回转窑进行氧化焙烧处理，可以提高锌和的逸出率，其中硫回收率可以达到99％以上，进而降低焙烧后的氧化焙烧球团中硫和锌的含量。氧化焙烧球团在气基竖炉内经过直接还原处理，可高效回收铁元素，避免和降低现有技术处理硫铁矿造成的硫、铁资源的浪费。高铁高硫品位硫铁矿经本专利技术上述实施例的系统处理后，最终获得的直接还原铁产物可作为电炉炼钢的优质原料。低铁低硫品位硫铁矿经本专利技术上述实施例的系统处理后，可作为高炉炼铁原料，吨铁焦比至少可降低4％-6％，产量至少提高5％-7％。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法的流程图。图2是根据本专利技术一个实施例的硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的系统的结构示意图。图3是根据本专利技术另一个实施例的硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的系统的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法，其特征在于，包括：(1)对硫铁矿进行细磨处理，以便得到硫铁矿粉；(2)将所述硫铁矿粉与水、粘结剂和添加剂进行混合成型处理，以便得到混合球团；(3)将所述混合球团供给至链篦机进行烘干、第一预热和第二预热，以便得到预热球团；(4)将所述预热球团供给至回转窑进行氧化焙烧处理，以便得到氧化焙烧球团和含硫烟气；(5)利用所述含硫烟气制酸，以便得到硫酸和除酸烟气；(6)将所述氧化焙烧球团供给至气基竖炉内与还原气体进行直接还原处理，以便得到含锌烟气和直接还原铁产物。

【技术特征摘要】
1.一种硫铁矿制备硫酸及直接还原铁的方法，其特征在于，包括：(1)对硫铁矿进行细磨处理，以便得到硫铁矿粉；(2)将所述硫铁矿粉与水、粘结剂和添加剂进行混合成型处理，以便得到混合球团；(3)将所述混合球团供给至链篦机进行烘干、第一预热和第二预热，以便得到预热球团；(4)将所述预热球团供给至回转窑进行氧化焙烧处理，以便得到氧化焙烧球团和含硫烟气；(5)利用所述含硫烟气制酸，以便得到硫酸和除酸烟气；(6)将所述氧化焙烧球团供给至气基竖炉内与还原气体进行直接还原处理，以便得到含锌烟气和直接还原铁产物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫铁矿粉中粒径为45～75微米的颗粒占60-78重量％，粒径为75-150微米的颗粒占6-15重量％，粒径为10-45微米的颗粒占16-25重量％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硫铁矿粉、所述水、所述粘结剂和所述添加剂的质量比为100：(4.5-11)：(0.5-1.5)：(0.5-1.5)，优选100:(6-8)：(0.5-1.5)：(0.5-1.5)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合球团中粒径为10-18mm的部分不低于90重量％，优选粒径为10-14mm的部分不低于90重量％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂为氧化钙和/或氟化钙，任选地，所述添加剂为氧化钙和氟化钙，且所述氧化钙和所述氟化钙的质量比为(4-7)：(1-3)。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述烘干是在100-400摄氏度下进行5-10分钟完成的；所述第一预热是在400-600摄氏度下进行3-5分钟完成的；所述第二预热...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓君，韩志彪，冯鲁兴，唐敬坤，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32