一种低温焙烧脱硫法活化处理高硫铝土矿的方法技术

一种低温焙烧脱硫法活化处理高硫铝土矿的方法。一种将硫含量在1-5wt%的铝土矿进行氧化脱硫焙烧处理，使之成为适用于拜耳法生产氧化铝的原料的方法,其特征在于控制氧化脱硫温度在500~600℃范围内。具体地，在沸腾炉或回转窑内利用650~900℃的热空气加热经过干磨的矿粉。经处理后矿粉不仅硫含量降至0.5%以下，矿中的有机物也完全氧化分解，同时因焙烧温度较低避免了活性氧化铝的转型而过于稳定。焙烧后铝土矿用于拜耳法溶出时，溶出性能改善，氧化铝溶出率大于93%。对于氧化脱硫所产生的含SO2尾气，采用石灰石悬浮液循环喷雾脱硫净化或赤泥悬浮液喷雾脱硫净化处理后，可将SO2含量降至300mg/m3以下，达到排放标准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于低品质矿产资源有效利用
，主要涉及利用高硫铝土矿生产氧化铝的预脱硫技术方法。
技术介绍
氧化铝是生产金属铝的大宗原料，我国每年的产量及用量均已超过3000万吨，高居世界第一。然而，我国用来生产氧化铝的优质铝土矿资源十分有限，有约2亿吨的含硫量大于O. 7wt%的高硫一水硬铝石型铝土矿亟待开发应用。铝土矿中的硫主要以黄铁矿(FeS2)、其次以硫酸盐的形式存在，此类矿石一般共存大量的腐植酸类有机物。目前采用高硫铝土矿生产氧化铝时存在的主要问题是有机物阻碍一水硬铝石在碱液中的溶出，并且矿石中的硫会以硫酸根、亚硫酸根或硫代硫酸根的形式进入铝酸钠溶液中，从而在循环母液中积累，影响拜尔法氧化铝生产工艺控制、设备正常运行和氧化铝产品质量。国内外有关·高硫铝土矿的预处理技术中，中国专利技术专利CN102228869A揭示了采用正浮选脱硫和反浮选脱硅工艺进行同时脱硫和脱硅除去铝土矿中黄铁矿的方法，处理后精矿中硫的含量低于O. 3wt%。然而，浮选法对矿石的损耗较大，且带入的水分将造成后续蒸发工序能耗明显增力口。有研究报道采用添加钡盐过程脱硫的方法，该方法对以硫代硫酸根等非硫酸根形式存在于循环母液中的其他价态的硫的去除效果不理想。中国专利技术专利ZL200810230200. O揭示一种高硫铝土矿预处理及处理尾气中S02去除方法，该方法采用110(Tl30(TC热空气在流化床内将矿粉加热至70(T850°C进行矿粉脱硫、活化并消除有机物，将焙烧尾气通入搅拌的赤泥中用于进行S02的脱除。该方法易于与氧化铝生产工艺相结合，但存在以下问题一是采用流化床焙烧脱硫对矿粉颗粒均匀度要求苛刻，增加成本；二是所述焙烧脱硫温度过高，造成能源浪费且不利于铝的溶出；三是直接将赤泥浆作为脱硫填料塔中的填料进行焙烧尾气脱硫，气液传质效率差，容易出现阻塞。
技术实现思路
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技术实现思路
描述段落针对上述采用高硫铝土矿生产氧化铝的脱硫技术存在的问题和不足，本专利技术提供一种可与现行氧化铝生产工艺完美结合，且节能环保经济实用的高硫铝土矿脱硫预处理方法。具体地，将含硫铝土矿经干法磨碎至一定颗粒度范围，加入沸腾炉或回转窑内，鼓入65(T900°C的热空气，使矿粉加热至50(T60(TC，保持5_40分钟，处理后矿粉中硫含量降低至O. 5%以下；经过冷却的含有SO2的尾气经过采用石灰石或赤泥悬浮液喷雾处理，处理后尾气中SO2含量降低至300mg/m3以下。本专利技术所述高硫铝土矿预处理方法的特征在于 (I)控制氧化焙烧的温度为50(T600°C，不仅可以达到氧化脱硫效果，而且可彻底氧化消除矿粉中的有机物，并避免矿粉过烧与结块现象，使矿粉的溶出性能有所提高。经处理后的矿粉在20(T240°C苛性碱溶出液中的氧化铝溶出率达93%以上。(2) 采用沸腾炉有利于保持矿粉表面与热风的充分接触与快速热交换，避免过烧与结块，不足之处是所需热风的风量较大且需要严格控制；采用回转窑，可在矿粉与热风之间可以有足够长时间的进行热交换，可以有效降低热风用量，减轻除尘强度，不足之处是矿粉结块的相对几率升高。(3) 采用燃煤热风炉间接提供热风，可通过选用廉价燃煤降低热源成本；流入热风炉进风口的空气经过焙烧脱硫尾气预热后可进一步降低能耗。(4) 采用石灰石或赤泥悬浮液喷雾处理尾气中的SO2，石灰石悬浮液可以循环利用，赤泥的碱性经中和后可以用于农田复耕。本专利技术所述的高硫铝土矿预处理方法中控制氧化脱硫处理温度为500-600°C，是基于对含硫量为I 5%的闻硫招土矿的热化学行为研究基础上提出的。 在460°C左右、有氧存在条件下，？必2可以与空气中的氧气发生如式(I)所示的放热反应 FeS2 + 11/4 O2 = 1/2 Fe2O3 + 2 SO2 + 826 kj/mol(I) 同时，铝土矿中所含的少量有机物也将被完全矿化。当温度达到500°C后，矿粉中的一水铝石开始发生如式(2)所示的脱水转型活化反应 Al2O3XH2O — Al2O3 + H2O(2) 当温度高于535°C后，高硫铝土矿中的FeS2还可以在贫氧情况下快速发生如式(3)所示的自分解反应，因而在富氧情况下如式(I)所示的氧化反应就可以快速进行，不必进一步升高氧化焙烧脱硫温度。FeS2 = FeS+ St(3) 因此从理论上讲，当有氧焙烧温度达到500°C时即可实现高硫铝土矿的氧化焙烧脱硫与晶型转化活化。提高有氧焙烧温度，可以显著提高氧化焙烧脱硫与晶型转化活化的反应速率，缩短氧化脱硫与晶型转化时间，但所需能耗也随之大幅增加；如果温度过高还会使矿粉中的无定形氧化铝发生结晶化，反而不利于铝的溶出，显然将高硫铝土矿焙烧脱硫与活化处理的温度上限控制在600°C以下为妥，不宜过高。因此，本专利技术提出高硫铝土矿焙烧脱硫与活化处理的适宜温度范围为50(T60(TC，最佳温度范围为535 580°C。同时为了实现脱硫的顺利进行，矿粉预先磨碎到一定粒径，以提高反应面积，加快传质，保证硫的快速氧化。_ 本专利技术所述的低温焙烧脱硫法活化处理高硫铝土矿方法，主要包括 (I)高硫铝土矿在焙烧前破碎干磨制粉。先将硫含量在f 5wt%的高硫铝土矿进行适当干燥，然后再进行破碎干磨，这样可以减轻粘附，提高破磨效率。所需矿粉粒径范围因采用的焙烧方式不同而有所不同若采用沸腾炉，需控制矿粉粒径在O. 3mm以下，最好控制在0.075、. 18mm;采用回转窑，需控制矿粉粒径在O. 85 mm以下，最好控制在O. 3mm以下。(2)在沸腾炉或回转窑中进行高硫铝土矿的氧化焙烧脱硫与脱水转型活化反应。在沸腾炉中，通入65(T900°C的热空气对高硫铝土矿矿粉进行流态化加热焙烧，使矿粉在50(T600°C温度范围内保持5 20分钟，将其硫含量降低至O. 5%以下。推荐的最佳焙烧温度为54(T580°C。在回转窑内，通入65(T900°C的热空气对高硫铝土矿矿粉进行加热焙烧，使矿粉在50(T600°C温度范围内保持15 40分钟，将其硫含量降低至O. 5%以下。推荐的最佳焙烧温度为535 565°C。高硫铝土矿脱硫与活化所需的热风可采用多种热风炉产生。优先采用燃煤热风炉产生65(T900°C廉价的热空气，以降低热源成本。(3)采用石灰石悬浮液喷雾或赤泥悬浮液喷雾法吸收焙烧尾气中的SO2 石灰石悬浮液喷雾法吸收焙烧尾气中的SO2，具体描述如下将冷却后的焙烧尾气通入脱硫塔内，采用石灰石悬浮液喷雾液膜吸收尾气中的S02。主要发生如式(4)和式(5)所示的化学反应 CaCO3 +2H20 +2S02 = Ca(HSO3)2 +CO2 丨(4) Ca(HSO3)2 +CaCO3 + O2 = 2CaS04 丨 +CO2 丨(5) 该脱硫技术方法已在电厂烟气脱硫中广泛应用，技术成熟。该方法效率高成本低，工艺稳定性好，脱硫率>95%，可将SO2含量降低至300 mg/m3以下达标排放；该方法不足之处在于要消耗大量的石灰石粉，还要产生大量的二氧化碳气体排入大气。本专利技术提出赤泥悬浮液喷雾法吸收焙烧尾气中的SO2，将焙烧尾气冷却之后通入脱硫塔内，采用赤泥悬浮液喷雾液膜吸收脱硫。主要发生如式(6)所示的化学反应 NaOH +SO2 = NaHSO本文档来自技高网...

【技术保护点】
在此处键入权利要求项1一种高硫铝土矿预处理的方法，采用氧化脱硫方式使硫含量为1~5wt%的铝土矿经处理后硫含量低于0.5wt%，符合氧化铝生产工艺要求，其特征在于：氧化脱硫过程在沸腾炉中进行，要求矿粉粒径小于0.30？mm，以0.075~0.18mm为宜，通入650？900℃的热空气，加热矿粉至500~600℃，最佳为540~580℃，保持5~20分钟。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万平玉，钮因键，顾松青，陈咏梅，唐阳，赵博超，张羽，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：