一种对铁矿石烧结燃料脱硫的方法技术

本发明专利技术介于冶金工程与环境工程的交叉研究领域，主要涉及一种铁矿石烧结前对其燃料进行脱硫的方法。本发明专利技术一种对铁矿石烧结燃料脱硫的方法，所述方法如下：１、将焦炭和／或无烟煤、铁矿粉混合，放入添加了碱金属或碱土金属化合物的水溶液中，浸出焦炭和／或无烟煤中的硫；２、在焦炭和／或无烟煤中的硫浸出后，进行固液分离，所得到的固相为焦炭和／或无烟煤与铁矿粉的混合物，经水洗干燥后即可用于烧结配料。本方法还进一步包括对碱性化合物水溶液的循环利用方法：上述方法分离所得水溶液是含有可溶硫、可溶铁的碱性混合溶液，再添加石灰和／或熟石灰沉淀回收其中的硫，所得液相继续用于焦炭和／或无烟煤中硫的浸出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术介于冶金工程与环境工程的交叉研究领域，主要涉及一种铁矿石烧结前对其燃料进行脱硫的方法。
技术介绍
焦炭与无烟煤是铁矿石烧结的主要原料，其含硫量占烧结原料含硫总量的80～90％。焦炭和/或无烟煤中硫含量高会导致烧结过程中产生大量的SO2，严重危害大气环境。焦炭和/或无烟煤中的硫可分为无机和有机两种形态，其中无机硫包括硫铁矿硫、硫酸盐硫和单质硫；有机硫主要以硫醇(S-H)结构、硫醚类(R-S-R’)、硫蒽和二硫蒽、噻吩、硫茚结构和硫醌结构存在。工业上采用洗煤的方法降低了煤炭资源中的一部分硫含量，但炼焦生成的焦炭和无烟煤中仍然含有相当多的硫，尤其是有机硫。研究表明烧结用的焦炭含硫为0.3～1.0％，其中有机硫占60％～80％；无烟煤含硫为0.2～0.7％，其中有机硫占50～90％。随着我国工业的发展，煤炭采量增加的同时低硫煤资源日益减少，因此烧结脱硫的任务将越来越重。 烧结烟气脱硫作为钢铁企业控制SO2排放的主要手段，其原理是通过碱液来吸收、固定烧结烟气中的SO2，从而达到保护大气环境的目的。但由于烧结烟气量巨大、SO2浓度低、气液相反应时间短，导致脱硫效率低而成本高，虽然排放浓度可以达到国家标准，但实际排放SO2量依然巨大。例如对低硫(小于0.06％)的铁矿石、中高硫(大于0.91％)的燃料的烧结配料进行烧结时，其中燃料含硫量占原料含硫总量的80％～90％，按照现在烟气脱硫装置的脱硫效率为85％计算，则仍有1.2～1.35％的硫排到了大气中。 为了改变上述状况，本专利技术提出了燃料烧结前脱硫的方法，其原理是在烧结前燃料中硫浓度相对高、未转化成气态的条件下进行脱硫，把烧结原料的含硫量降低到非常低的程度。然后，烧结时再由添加的碱性熔剂吸收产生出来的少量SO2气体，烟气中的SO2浓度将会更低，即使不使用烟气脱硫装置，排出的烟气中SO2浓度也会在排放标准以下，而且硫的净排放量也会少于烟气脱硫装置处理过的烟气。这种处理方法显然是在源头上控制污染的最佳方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、效率高、成本低、副产物可回收利用的烧结源头脱硫方法。本法利用焦炭和无烟煤多孔疏松结构、水溶液易于渗入的特点，用碱性含铁水溶液处理烧结用焦炭和/或无烟煤，使其含硫量降至0.1％以下。 本专利技术的方法具体包括如下步骤 1、将焦炭和/或无烟煤、铁矿粉混合，放入添加了碱金属或碱土金属的水溶液中，浸出焦炭和/或无烟煤中的硫； 2、在焦炭和/或无烟煤中的硫浸出后，进行固液分离，所得到的固相为焦炭和/或无烟煤与铁矿粉的混合物，经水洗干燥后即可用于烧结配料。 进一步的，所述方法还进一步包括对碱性化合物水溶液的循环利用方法上述方法分离所得水溶液是含有可溶硫、可溶铁的碱性混合溶液，再添加石灰和/或熟石灰沉淀回收其中的硫，所得液相继续用于焦炭和/或无烟煤中硫的浸出。 进一步的，上述技术方案的步骤1中，优选铁矿粉配入质量为焦炭和/或无烟煤质量的10倍以下。 进一步的，上述技术方案的步骤1中，所述碱性化合物配入质量为焦炭和/或无烟煤质量的0.01％～50％，固/液质量比1∶0.5～1∶20之间。 进一步的，上述技术方案的步骤1中，在浸出过程中可空气鼓入搅拌、机械搅拌或者喷淋冲洗。 本专利技术中，焦炭和/或无烟煤中硫分在碱性含铁溶液中曝氧处理，生成可溶性硫的反应机理如下 2FeS2+2H2O+7O2＝2FeSO4+2H2SO4(1) FeS+2O2＝FeSO4 (2) 12FeSO4+3O2+6H2O＝4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3(3) FeSO4+2NaOH＝Na2SO4+Fe(OH)2 (4) Fe2(SO4)3+6NaOH＝3Na2SO4+2Fe(OH)3(5) S+O2+H2O＝H2SO3 (6) Fe3++R-S-R→Fe2+R-S+-R→Fe2++R-S+-R(7) Fe(OH)2++R-S-R→Fe(OH)2R-S+-R →Fe(OH)2+R-S+-R (8) Fe(OH)4-+R-S-R→Fe(OH)3R-S--R →Fe(OH)3+R-S--R (9) R-S--R →R-S- (10) R-S+-R→R-S- (11) R-S--R+R-S+-R→S0 (12) R-S-+2Na+→Na2S→2Na++S2- (13) S2-+S0→S22- (14) R-SO2-R+H2O→R-H+H2SO4 (15) RCH2SCH2R′+NaOH→RCH2+R′CH2+Na2S+H2O (16) 本专利技术优势在于直接从烧结燃料中浸出硫元素，脱硫效率高，焦炭和/或无烟煤中硫与氧化活性集团接触时间长、固液相反应更易发生；设备、操作简单；脱硫副产物易于回收，脱除的硫可用传统的回收方法回收利用。当使用此法获得的低硫焦炭和/或无烟煤进行烧结时，烧结过程中挥发出的硫可被配料中的石灰等吸收，即使取消烟气脱硫装置也不会有SO2气体的外排，因此烧结前脱硫与烟气脱硫相比，将拥有更大的优势和更广阔的发展利用前景。 具体实施例方式 本专利技术在湿法碱性条件下通过添加铁矿粉来实现焦炭和/或无烟煤中硫的脱除，进而有效降低烧结用燃料的含硫量。其原理是在湿法碱性条件下铁矿粉反应形成的Fe3+、Fe(OH)3胶体、Fe(OH)2+和Fe(OH)4-络合物及空气中的氧气与焦炭和/或无烟煤中的硫发生反应，通过将不可溶硫转化为可溶硫实现硫的脱除。脱硫结束后所得焦炭和/或无烟煤与铁矿粉的混合物经水洗干燥处理，即可用于烧结工序，浸出液中硫可回收利用，所得液相可反复使用。 本专利技术方法所述的焦炭和/或无烟煤，是用于烧结工序的燃料，粒径在0.2～20mm之间。所述的铁矿粉，是用于烧结工序的含铁矿石粉，其全铁含量不低于40％。要保证有一定比例的小于0.5mm当量直径的细颗粒，细颗粒的比例影响脱硫反应的速度。 实施例1将10kg焦炭颗粒(5mm左右)、5kg铁矿石颗粒(0.5mm左右)混合，与50kg水共同加入到涡轮搅拌器中，配入1kgNaOH，连续搅拌3小时，硫的脱除率＞90％。 实施例2首次脱硫结束后分离所得液体，继续用于处理10kg焦炭颗粒(5mm左右)、2kg铁矿石颗粒(0.5mm左右)混合物，配入0.2kgNaCO3，在涡轮搅拌器中连续搅拌2小时，硫的脱除率＞90％。 实施例3将5kg无烟煤颗粒(5mm左右)、2.5kg铁矿石颗粒(0.5mm左右)混合，与20kg水共同加入到涡轮搅拌器中，配入0.5kgNaCO3，连续搅拌4小时，硫的脱除率＞90％。 实施例4将5kg焦炭颗粒(5mm左右)和5kg无烟煤颗粒(5mm左右)、2.5kg铁矿石颗粒(0.5mm左右)混合，与40kg水共同加入到涡轮搅拌器中，配入0.5kgNaOH，连续处理5小时，硫的脱除率＞90％。权利要求1.，所述方法如下1.1将焦炭和/或无烟煤、铁矿粉混合，放入添加了碱金属或碱土金属化合物的水溶液中，浸出焦炭和/或无烟煤中的硫；1.2在焦炭和/或无烟煤中的硫浸出后，进行固液分离，所得到的固相为焦炭和/或无烟煤与铁矿粉的混合物，经水洗干燥后即可用于烧结配料。2.根据权利要求1所述的，其特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对铁矿石烧结燃料脱硫的方法，所述方法如下：　　１．１将焦炭和／或无烟煤、铁矿粉混合，放入添加了碱金属或碱土金属化合物的水溶液中，浸出焦炭和／或无烟煤中的硫；　　１．２在焦炭和／或无烟煤中的硫浸出后，进行固液分离，所得到的固相为焦炭和／或无烟煤与铁矿粉的混合物，经水洗干燥后即可用于烧结配料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严鹏程，李宏，郭洛方，李自权，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]