一种黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的装置及方法，属于金属冶炼领域，在煅烧‑煤气化反应塔内，黄铁矿在底部煅烧，煤粉及煤灰在中上部发生煤气化反应，塔底煅烧生成的铁的高价氧化物由含硫烟气携带至反应塔中上部与煤气化产生的煤气、焦炭混合，发生氧化还原反应，产物分别通过铁基高温分离器和碳基高温分离器将其分离下来并回送至氧化铁还原塔，在氧化铁还原塔中对铁的氧化物进行二级还原反应，产生还原气，得到铁渣，原煤气经过净化得到纯净煤气，硫磺冷凝器冷凝回收硫磺。实现了黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的进行，实现了黄铁矿的高效、清洁利用。

【技术实现步骤摘要】
一种黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的装置及方法
本专利技术属于金属冶炼领域，特别是涉及一种黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的装置及方法。
技术介绍
我国黄铁矿资源储量丰富，主要用于制备工业硫酸。黄铁矿的主要成分是二硫化铁，黄铁矿冶炼煅烧过程中没有实现黄铁矿的高效、清洁利用。煤气化技术是煤炭清洁、高效利用的途径之一，该技术主要用于生产城市煤气、化工合成原料气、联合循环发电用燃气等。近年来随着建材、陶瓷、玻璃等行业工业窑炉烟气排放环保标准的提高，原燃煤窑炉改为燃气，工业用燃气的需求增大，而我国天然气资源短缺，通过煤气化生产工业燃气成为必然选择。铁是重要的金属原料，其最大用途是用于炼钢，也大量用于制造铸铁和锻铁，在工农业生产中，装备制造、铁路车辆、道路桥梁、轮船码头、房屋土建均离不开钢铁构件，钢铁的年产量代表一个国家的现代化水平。专利201810099328.1一种冶炼烟气制硫磺的工艺，利用煤气化和烟气在还原炉内进行反应得到单质硫蒸汽，经过冷凝后收集硫磺。专利201210516527.0一种采用热解-还原联合技术生产硫磺的方法，硫铁矿高温热解得到硫蒸气和硫化亚铁热炉渣，热炉渣再煅烧得到氧化铁炉渣，硫蒸气回收，氧化铁炉渣经过还原炉还原得到单质铁。上述专利的工艺生产过程没有进行高效的利用。我国的硫磺资源紧缺，所以亟需一种黄铁矿高效、清洁利用同时制备得到重要资源的方法。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的第一个目的是提供一种黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的方法。对于黄铁矿煅烧产生的高浓度SO2烟气，可通过煤气化工艺产生的煤气与焦炭直接还原为单质硫蒸汽，然后依次经过除尘、降温、精除尘工艺后由硫磺回收装置回收硫磺；对于黄铁矿煅烧的固体产物，其有效成分为铁的各类氧化物(主要是Fe2O3和Fe3O4)，铁的氧化物首先经煤气进行初步还原，还原产物为铁的低价氧化物(主要为FeO)和单质铁，然后再利用煤气化产生的焦炭对低价铁的氧化物进行二次还原，以保证铁的转化率；煤气化过程产生的煤气与还原过程产生的CO气体混合后经降温、除尘、脱硫后得到高热值煤气。该过程实现了黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三种产品的联产。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的方法，具体步骤为：1)在煅烧-煤气化反应塔内，黄铁矿在底部煅烧，煤粉及煤灰在中上部发生煤气化反应，塔底煅烧生成的铁的高价氧化物由含硫烟气携带至反应塔中上部与煤气化产生的煤气、焦炭混合，发生氧化还原反应，得到原煤气和还原反应产物；2)步骤1)煅烧-煤气化反应塔烟气携带的固体颗粒，分别通过铁基高温分离器和碳基高温分离器分离下来并送至氧化铁还原塔，在氧化铁还原塔中对铁的氧化物进行二级还原反应，产生还原气，还原气分为两路，一路与原煤气混合脱硫后产生煤气，另一路返回氧化铁还原塔；3)步骤1)中的原煤气依次经过铁基高温分离器和碳基高温分离器，将气体中携带的固体分离下来，再依次进入原煤气冷却器、精除尘设备，由硫磺收集装置回收硫磺并储存在硫磺储罐；分离出单质硫蒸汽的原煤气进入脱硫装置脱除原煤气中的含硫废气，从而得到纯净高热值煤气。黄铁矿冶炼工艺和煤粉、煤灰的煤气化工艺进行结合，将两种工艺合二为一，两个反应在一个煅烧-煤气化反应塔内进行，底部得到含有高浓度SO2的气体携带高价氧化物进入煅烧-煤气化反应塔上部，同煤气、焦炭发生还原反应，得到单质硫蒸汽、低价铁的氧化物、未反应的焦炭、未反应的煤气、单质铁，低价铁的氧化物、未反应的焦炭、单质铁进入氧化铁还原塔，在氧化铁还原塔内还原反应得到含有大量CO的还原气和铁渣，单质硫蒸汽和未反应的煤气组成原煤气，原煤气经冷却得到硫磺，原煤气中的煤气经过净化和冷却后再经过脱硫装置得到净化的煤气，实现了铁、硫磺、煤气三联产。优选的，所述步骤1)中所述黄铁矿的粒径60μm-3mm，黄铁矿反应温度为600-1400℃，反应时间为5～200s，过量空气系数1～1.65。进一步优选的，所述步骤1)中所述黄铁矿的粒径80μm-2mm，黄铁矿反应温度为1000-1300℃，反应时间为30～120s，过量空气系数1.1～1.5。更进一步优选的，所述步骤1)中所述黄铁矿的粒径300μm-1mm，黄铁矿反应温度为反应时间为30～80s。优选的，所述步骤1)中煅烧-煤气化反应塔底部，黄铁矿煅烧生成的含硫烟气中SO2浓度为5％～30％，固体产物为铁的高价氧化物，高价氧化物的主要成分为Fe2O3和Fe3O4。优选的，所述步骤1)中煤粉及煤灰在煅烧-煤气化反应塔中上部反应的温度为700℃-1300℃，发生煤气化反应的产物为焦炭及煤气。进一步优选的，所述步骤1)中煤粉及煤灰在煅烧-煤气化反应塔中上部反应的温度为800℃-1100℃。优选的，所述步骤1)中含硫烟气携带高价氧化物在煅烧-煤气化反应塔中上部与焦炭和煤气反应的温度为600℃～1400℃，还原反应产物为硫蒸气、铁的低价氧化物、单质铁。进一步优选的，所述步骤1)中含硫烟气携带高价氧化物在煅烧-煤气化反应塔中上部与焦炭和煤气反应的温度为800℃～1000℃。优选的，所述步骤2)中固体颗粒的主要成分为焦炭和铁的氧化物，氧化铁还原塔中二级还原反应的温度为600℃～1400℃，还原气的主要成分为CO、CO2。进一步优选的，所述步骤2)中氧化铁还原塔中二级还原反应的温度为800℃～1000℃，优选的，所述所述步骤3)中原煤气的主要成分为煤气和单质硫蒸汽。优选的，所述原煤气冷却器中换热介质为冷却水、空气、导热油、熔盐中的一种。本专利技术的第二个目的是提供一种黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的装置。一种黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的装置，包括制焦原料储仓、黄铁矿储仓、煅烧-煤气化反应塔、氧化铁还原塔、铁基高温分离器、碳基高温分离器、原煤气冷却器、精除尘设备、硫磺收集装置、硫磺储罐、脱硫装置，制焦原料储仓与煅烧-煤气化反应塔的中上部连接，黄铁矿储仓与煅烧-煤气化反应塔的底部连接，煅烧-煤气化反应塔顶部的烟气出口依次连接铁基高温分离器、碳基高温分离器、原煤气冷却器、精除尘设备、硫磺收集装置，铁基高温分离器、碳基高温分离器的底部分别连接氧化铁还原塔，硫磺收集装置的底部连接硫磺储罐，硫磺收集装置的气体出口连接脱硫装置。优选的，煅烧-煤气化反应塔和氧化铁还原塔紧贴放置，外部设保温层，中间用高导热材料隔开。煅烧-煤气化反应塔和氧化铁还原塔设置成一体可以将煅烧-煤气化反应塔中煅烧黄铁矿的部分热量传递到氧化铁还原塔，有助于促进氧化铁还原塔中铁的氧化物与焦炭氧化还原反应的进行。优选的，氧化铁还原塔的顶部通过原煤气管道与原煤气冷却器连接，通过回还原塔管道与氧化铁还原塔的底部连接。进一步优选的，原煤气管道与回还原塔管道上设置第一控制阀门和第二控制阀门。控制阀门具有精确调节输料的作用，同时保证系统的密封性。本专利技术的有益效果：黄铁矿冶炼工艺和煤粉、煤灰的煤气化工艺进行结合，将两种工艺合二为一，利用煅烧-煤气化反应塔、氧化铁还原塔、硫磺回收装置以及原煤气提纯系统，通过精确控制各反应条件，将煤气化产生的焦炭和煤气将黄铁矿冶炼烟气中高浓度SO2还原为硫磺，同时将黄铁矿冶炼出的铁的各类氧化物还原为单质铁，剩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的方法，其特征在于：具体步骤为：1)在煅烧‑煤气化反应塔内，黄铁矿在底部煅烧，煤粉及煤灰在中上部发生煤气化反应，塔底煅烧生成的铁的高价氧化物由含硫烟气携带至反应塔中上部与煤气化产生的煤气、焦炭混合，发生氧化还原反应，得到原煤气和第一固体产物；2)步骤1)煅烧‑煤气化反应塔得到的第一固体产物，分别通过铁基高温分离器和碳基高温分离器将其分离下来并回送至氧化铁还原塔，在氧化铁还原塔中对铁的氧化物进行二级还原反应，产生还原气，还原气分为两路，一路与原煤气混合脱硫后产生煤气，另一路返回氧化铁还原塔；3)步骤1)中的原煤气依次经过铁基高温分离器和碳基高温分离器，将气体中携带的固体分离下来，再依次进入原煤气冷却器、精除尘设备，由硫磺收集装置回收硫磺并储存在硫磺储罐；分离出单质硫蒸汽的原煤气进入脱硫装置脱除原煤气中的含硫废气，从而得到纯净高热值煤气。

【技术特征摘要】
1.一种黄铁矿冶炼过程中铁、硫磺、煤气三联产的方法，其特征在于：具体步骤为：1)在煅烧-煤气化反应塔内，黄铁矿在底部煅烧，煤粉及煤灰在中上部发生煤气化反应，塔底煅烧生成的铁的高价氧化物由含硫烟气携带至反应塔中上部与煤气化产生的煤气、焦炭混合，发生氧化还原反应，得到原煤气和第一固体产物；2)步骤1)煅烧-煤气化反应塔得到的第一固体产物，分别通过铁基高温分离器和碳基高温分离器将其分离下来并回送至氧化铁还原塔，在氧化铁还原塔中对铁的氧化物进行二级还原反应，产生还原气，还原气分为两路，一路与原煤气混合脱硫后产生煤气，另一路返回氧化铁还原塔；3)步骤1)中的原煤气依次经过铁基高温分离器和碳基高温分离器，将气体中携带的固体分离下来，再依次进入原煤气冷却器、精除尘设备，由硫磺收集装置回收硫磺并储存在硫磺储罐；分离出单质硫蒸汽的原煤气进入脱硫装置脱除原煤气中的含硫废气，从而得到纯净高热值煤气。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中所述黄铁矿的粒径60μm-3mm，黄铁矿反应温度为600-1400℃，反应时间为5～200s，过量空气系数1～1.65；优选的，所述步骤1)中所述黄铁矿的粒径80μm-2mm，黄铁矿反应温度为1000-1300℃，反应时间为30～120s，过量空气系数1.1～1.5。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中煅烧-煤气化反应塔底部，黄铁矿煅烧生成的含硫烟气中SO2浓度为5％～30％，固体产物为铁的高价氧化物，高价氧化物的主要成分为Fe2O3和Fe3O4。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中煤粉及煤灰在煅烧-煤气化反应塔中上部反应的温度为700℃-1300℃，发生煤气化反应的产物为焦炭及煤气；优选的，所述步骤1)中煤粉及煤灰在煅烧-煤气化反应塔中上部反应的温度为800...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春元，夏霄，赵希强，冯太，李军，张世珍，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37