磁鐵礦與硫鐵礦摻燒的工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐

1、磁鐵礦與硫鐵礦摻燒的工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐摘要：青海某公司在硫鐵礦焙燒制酸的生產(chǎn)過(guò)程中，因原料含硫高等因素的制約，造成硫酸產(chǎn)能過(guò)剩、燒渣中有價(jià)金屬元素銅浸出率低等問(wèn)題。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，開(kāi)展了焙燒氣氛、浸出條件試驗(yàn)及摻燒磁鐵礦工業(yè)化試驗(yàn)，達(dá)到了調(diào)整原料使用配比、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和提高有價(jià)金屬元素回收率的目的。關(guān)鍵詞：磁鐵礦；硫鐵礦；摻燒；工業(yè)化青海某冶煉化工企業(yè)有一條年處理30萬(wàn)噸硫鐵礦的生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線于2011年10月份建成投產(chǎn)。年設(shè)計(jì)生產(chǎn)硫酸40萬(wàn)噸，鐵焙砂19.84萬(wàn)噸。其生產(chǎn)工藝是將含水9%-11%硫鐵礦通過(guò)皮帶送往150M2焙燒爐沸騰焙燒，產(chǎn)出的燒渣經(jīng)進(jìn)一步浸出洗滌后，生產(chǎn)出的鐵焙砂產(chǎn)品外售。焙燒

2、過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)余熱鍋爐、旋風(fēng)收塵器及電收塵器收塵降溫后送往制酸系統(tǒng)。從電收塵器來(lái)的二氧化硫煙氣進(jìn)入凈化工序，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的增濕、降溫、除塵、除霧后，通過(guò)干燥塔將煙氣中的水分降到0.1g/Nm3以下，由SO2風(fēng)機(jī)送入轉(zhuǎn)化工序和吸收工序，生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的93%和98%酸。尾氣經(jīng)尾氣吸收塔進(jìn)一步處理后達(dá)標(biāo)排放。焙燒產(chǎn)生的煙氣中的熱量經(jīng)余熱鍋爐回收，用于汽輪機(jī)發(fā)電，汽輪機(jī)裝機(jī)容量12MW。該公司自2011年10月份投產(chǎn)以來(lái)，生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中存在一些突出問(wèn)題，主要是產(chǎn)出的鐵焙砂品質(zhì)較差（鐵焙砂產(chǎn)品含鐵59.560.5%；雜質(zhì)元素：Cu0.650.75%、Zn0.70.85%、TS1.52.5%）；燒

3、渣中含有有價(jià)金屬元素銅進(jìn)行高溫酸浸回收，但銅的浸出率較低，造成回收率很低；由于受到國(guó)際國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的影響，硫酸產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩，導(dǎo)致硫酸銷售持續(xù)低迷，量?jī)r(jià)齊跌，經(jīng)營(yíng)形勢(shì)異常嚴(yán)峻。因此，調(diào)整原料使用結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)就成為當(dāng)前公司的一項(xiàng)重要工作。針對(duì)青海某公司銅回收率低和鐵焙砂含雜質(zhì)較高的問(wèn)題，進(jìn)行了焙燒氣氛、浸出條件試驗(yàn)及摻燒磁鐵礦工業(yè)化試驗(yàn)。1.工藝系統(tǒng)現(xiàn)狀1.1 硫鐵礦原料成分表1 硫鐵礦原料成分(%)名稱CuCoZnFeSH2O目前原料指標(biāo)0.570.130.4445.0241.509.46設(shè)計(jì)原料指標(biāo)0.561-0.1245.0846.208101.2生產(chǎn)系統(tǒng)主要運(yùn)行情況硫酸系統(tǒng)投產(chǎn)以來(lái)，生

4、產(chǎn)運(yùn)行比較穩(wěn)定，各項(xiàng)工藝指標(biāo)能達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。SO2轉(zhuǎn)化率：99.8%；SO3吸收效率：99.99%；尾氣SO2排放達(dá)標(biāo)率：100%。廢水處理后合格率100%。硫酸一級(jí)品合格率100%。余熱回收系統(tǒng)投產(chǎn)運(yùn)行后，出現(xiàn)余熱鍋爐過(guò)熱區(qū)換熱面積偏大的情況,經(jīng)對(duì)第三組過(guò)熱器進(jìn)行改造和新配套了一套25 t/h的反滲透水處理系統(tǒng)后，運(yùn)行情況較為理想。綜合回收系統(tǒng)主要是回收原料中有價(jià)金屬銅。生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，但銅的浸出率只有30%左右，回收率較低。1.3當(dāng)前存在的主要問(wèn)題鐵焙砂質(zhì)量不高，目前鐵焙砂產(chǎn)品含鐵59.560.5%；雜質(zhì)元素：Cu0.650.75%、Zn0.70.85%、TS1.52.5%。綜合回收系統(tǒng)銅

5、的浸出率較低，造成銅的回收率較低。2.焙燒氣氛、浸出條件試驗(yàn)針對(duì)鐵焙砂含銅、硫雜質(zhì)較高和銅回收率低的問(wèn)題，該公司內(nèi)部通過(guò)調(diào)整焙燒氣氛及開(kāi)展相關(guān)的對(duì)比試驗(yàn)摸索提高浸出率的工藝條件，做了大量的工作。2013年7月份該公司進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，通過(guò)調(diào)整焙燒氣氛和酸浸工序工藝指標(biāo)等結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。降低焙燒溫度和提高氧濃度有利于銅的浸出；提高浸出槽硫酸濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間有利于銅的浸出（1）；但由于所用原料含硫較高，降低焙燒溫度不利于硫的回收利用。之后，該公司于2014年又進(jìn)行了生產(chǎn)調(diào)試試驗(yàn)，再一次驗(yàn)證了2013年7月份的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表2銅浸出率與焙燒溫度的關(guān)系時(shí)間段入爐礦含硫%投礦量t/

6、h沸騰層溫度焙燒爐出口溫度酸浸槽酸濃g/l銅浸出率%2013.7.25-2013.7.2932-3340650-740720-82010月13日40.582013.7.29-2013.8.328.029.74461069071075010月13日50.592013.8.3-2013.8.3024.726.7444662067069071010月12日58.332013.8.30-2013.9.1121.624.5464861065060964010月12日61.182014.1.11-2014.1.2030.39%426907109月12日50.922014.2.8-2014.2.1225.6

7、6%4466071010月12日55.762014.2.27-2014.3.1526.72%4671073010月12日49.72014.4.28-2014.5.822.46%526907359月12日48.432014.6.10-2014.6.1724.21%556407409月12日452014.7.16-2014.7.2734.84%5088089012月14日28.352014.8.7-2014.8.1122.61%5372073010月12日40.392014.9.2-2014.9.2823.24%576907509月12日40.932014.11.2-2014.11.1123.18

8、%547107259月12日44.96 同時(shí)，在化驗(yàn)室也進(jìn)行了模擬生產(chǎn)情況的實(shí)驗(yàn)，在馬弗爐內(nèi)實(shí)驗(yàn)溫度750、焙燒2小時(shí)。浸出時(shí)間2.5小時(shí)。銅的浸出率和酸度的關(guān)系如表3。表3銅浸出率與酸度的關(guān)系序號(hào)酸濃度 g/lCu2+ 濃度g/l銅浸出率%100.0010.17250.10918.053100.13221.414200.14524.975300.19731.526400.23839.147500.30750.488600.31353.919700.38561.6010800.37466.4911900.39762.64121000.48377.00131100.46276.21141200.

9、44173.50151300.44272.681）通過(guò)此次焙燒實(shí)驗(yàn)，在焙燒溫度逐漸降低的情況下，銅的浸出率逐漸提高，在610650時(shí)，銅的浸出率達(dá)到61.18%.2）隨著浸出酸濃度的增加，浸出率也明顯提高。通過(guò)調(diào)整焙燒氣氛及開(kāi)展浸出率條件試驗(yàn)，取得了一定的效果，但有價(jià)金屬元素銅的浸出率和回收率仍然處于較低的水平。為此，我們開(kāi)展了摻燒磁鐵礦的工業(yè)化試驗(yàn)。3 摻燒磁鐵礦工業(yè)試驗(yàn)為了調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高銅回收率，開(kāi)展了摻燒磁鐵礦工業(yè)化試驗(yàn)。硫鐵礦與磁鐵礦摻燒比例分別為7:3、6:4、5:5、4:6。3.1 磁鐵礦原料成分表4磁硫鐵礦成分（%）名稱CuCoZnFeSH2O磁鐵礦0.10.0750.038

10、57591112.59.483.2生產(chǎn)系統(tǒng)主要運(yùn)行情況摻燒磁鐵礦后，硫酸系統(tǒng)的工藝指標(biāo)及產(chǎn)量見(jiàn)表5。表5工藝指標(biāo)及產(chǎn)量情況硫鐵礦：磁鐵礦7:36:45:54:6礦含有效S(%)32.033.028.029.724.726.721.624.5濕基投礦量(t/h)404444464648沸層溫度()650740610690620670610650爐出口溫度()720820710750690710609640爐底壓力(KPa)14.515.015.816.216.017.016.817.2爐底風(fēng)量(m3/h)7000074000610006500060000630006100065000SO2轉(zhuǎn)化率

11、(%)99.8399.8399.8399.8999.8999.92硫酸產(chǎn)量(t/d)820850750780720750700730 1）從硫酸系統(tǒng)生產(chǎn)情況來(lái)看，在摻燒不同比例磁鐵礦時(shí)，總體較為穩(wěn)定，各項(xiàng)工藝指標(biāo)正常，轉(zhuǎn)化器熱平衡能夠較好維持，硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)可以滿足當(dāng)前摻燒生產(chǎn)運(yùn)行模式。2） 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于摻燒磁鐵礦后，投礦量由之前的40t/h提高到46t/h以上，造成天車工的勞動(dòng)強(qiáng)度及天車的運(yùn)行頻率、鋼絲繩損耗等都有所增加，但總體對(duì)生產(chǎn)影響不大。 3）由于配礦后有效硫含量明顯降低，硫酸產(chǎn)量降低40%以上。表6余熱發(fā)電系統(tǒng)工藝指標(biāo)及產(chǎn)量情況硫：磁過(guò)熱壓力（MP）過(guò)熱溫度（）平均發(fā)電（KW

12、/h）新鮮水消耗(t/h)7：33.303.504404507200196：43.203.604254315800275：52.603.204094203450404：62.403.50402407180050 余熱回收系統(tǒng)隨著原料配比的變化，焙燒入爐原料有效硫含量逐步降低，過(guò)熱蒸汽溫度由445下降到405，進(jìn)汽輪機(jī)溫度由418下降到376，發(fā)電負(fù)荷由7200KW/h大幅下降到1800KW/h（進(jìn)汽輪機(jī)溫度應(yīng)410（2）。脫鹽水用水量由575 t/d增加到1213 t/d。綜合回收系統(tǒng)在焙燒入爐原料有效硫逐步降低的情況下，焙燒爐沸騰層和煙氣出口溫度逐步降低至650左右，得益于焙燒溫度的降低，銅

13、的浸出率明顯提高，鐵焙砂產(chǎn)品含雜質(zhì)銅明顯降低，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定。主要指標(biāo)見(jiàn)表7。表7綜合回收系統(tǒng)工藝指標(biāo)及產(chǎn)率情況硫：磁銅浸出率（%）鐵焙砂含鐵（%）鐵焙砂含硫（%）鐵焙砂含銅（%）鐵焙砂產(chǎn)率（%）7：340.5861.731.890.3774.586：450.5962.171.900.2376.475：558.3361.552.230.1777.244：661.1862.162.250.1479.983.3摻燒工業(yè)化試驗(yàn)成果 摻燒磁鐵礦后，硫酸產(chǎn)量降低40%以上，由原來(lái)的3.6萬(wàn)噸/月降至2.2萬(wàn)噸/月，鐵焙砂產(chǎn)量大幅增加，由原來(lái)的1.9萬(wàn)噸/月提高至2.4萬(wàn)噸/月，有價(jià)元素銅的浸出率由原來(lái)的3

14、0%提高至60%以上，鐵焙砂中雜質(zhì)元素銅的含量由0.48%大幅降至0.15%以下，極大改善了鐵焙砂的品質(zhì)。3.4改造后存在的主要問(wèn)題及解決方案3.4.1存在的問(wèn)題雖然摻燒磁鐵礦達(dá)到了調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高銅回收率、不同程度改善鐵焙砂品質(zhì)的目的，但同時(shí)也出現(xiàn)了一些新問(wèn)題亟需解決。一是鐵焙砂含硫依然較高，影響鐵焙砂產(chǎn)品品質(zhì)，嚴(yán)重制約了鐵焙砂產(chǎn)品銷售價(jià)格；二是余熱發(fā)電負(fù)荷降低，月度發(fā)電量明顯減少，發(fā)電成本上升。3.4.2問(wèn)題產(chǎn)生的原因及解決方案 （1）鐵焙砂產(chǎn)品硫偏高原因分析及解決措施 摻燒后產(chǎn)品鐵焙砂產(chǎn)品雜質(zhì)硫偏高原因：（1）、原料硫精礦、磁鐵礦中鈣含量均遠(yuǎn)高于初設(shè)值，燒渣在用廢稀硫酸酸浸的過(guò)程中形成

15、硫酸鈣微溶物進(jìn)入鐵焙砂產(chǎn)品，同時(shí)原料中無(wú)效硫遠(yuǎn)高于初設(shè)值，導(dǎo)致無(wú)效硫升高。（2）、摻燒磁鐵礦之后入爐原料有效硫由42%大幅降至20%左右，焙燒環(huán)境溫度由850大幅降至650，溫度降低導(dǎo)致焙燒脫硫率降低。（3）、大量處理后的工業(yè)廢水回用作為燒渣酸浸后的洗水，但這部分回用水硬度度高達(dá)15002500mg /l（CaCO3計(jì)），洗滌過(guò)程中產(chǎn)生部分硫酸鈣沉淀進(jìn)入鐵焙砂產(chǎn)品。解決措施：針對(duì)鐵焙砂含硫較高的問(wèn)題，首先對(duì)回用的燒渣洗滌水進(jìn)行軟化，通過(guò)增加一道軟化水體的裝置，使回用水的硬度降低到500mg/l（CaCO3計(jì)），從而減少洗滌時(shí)帶入的硫酸鈣。洗完后的燒渣再次調(diào)漿后進(jìn)陶瓷過(guò)濾機(jī)進(jìn)行最后的脫水過(guò)濾，成

16、為可銷售的鐵焙砂產(chǎn)品。其次經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)探索，對(duì)水洗過(guò)后的燒渣再次調(diào)漿進(jìn)入陶瓷過(guò)濾機(jī)時(shí)，在調(diào)漿時(shí)添加濃度1.52%碳酸鈉溶液。通過(guò)以上兩項(xiàng)措施可有效降低產(chǎn)品鐵焙砂含硫在2%以內(nèi)。 （2）發(fā)電量明顯降低原因及解決措施 發(fā)電負(fù)荷降低、發(fā)電量減少的主要原因：（1）、摻燒后，入爐原料有效硫含硫及單位時(shí)間內(nèi)入爐總硫量的大幅降低，使焙燒溫度降低，總體熱量減少。（2）、因焙燒溫度降低，燒渣的粘結(jié)性增強(qiáng)，加之余熱鍋爐振打效果不好，余熱鍋爐管壁積灰嚴(yán)重，傳熱效率降低。 提高發(fā)電量的措施和辦法：（1）、減少焙燒爐冷卻管組兩組，降低余熱鍋爐上水溫度，減少蒸發(fā)量。（2）、在余熱鍋爐輻射冷卻室內(nèi)掛=2mm的不銹鋼板76m2，

17、使高溫?zé)煔庠谟酂徨仩t爐膛內(nèi)的熱量重新分布。（3）、對(duì)余熱鍋爐機(jī)械振打系統(tǒng)進(jìn)行改造，保證振打效果，確保過(guò)熱器管組上不大面積積灰，保障傳熱效率。 改造后取得的效果和效益估算：采取提高發(fā)電量的措施后，汽輪機(jī)發(fā)電負(fù)荷由以前的1800 kw/h提高到5681 kw/h，另回收飽和蒸汽冷凝水10 t/h。表8 鍋爐技改后運(yùn)行指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比表磁：硫進(jìn)鍋爐溫度（）出鍋爐溫度（）進(jìn)過(guò)熱器煙氣溫度（）投礦量（t/h）汽包壓力(Mpa)過(guò)熱蒸汽溫度（）日均發(fā)電量（kw/d）5:5717690421375520507443.282.67429409828006:4680603368352427413483.552

18、.48416402432005:5850777380350530510463.43.24464371595706:4724693410377480475483.53.05448427136344設(shè)計(jì)指標(biāo)950360383.82450254500 全年發(fā)電部分效益：（56811800）×24×320×0.36=1073.02萬(wàn)元全年飽和蒸汽回收效益：10×24×320×2=15.36萬(wàn)元全年效益總計(jì)：1088.38萬(wàn)元注：外購(gòu)電0.36元/kwh；脫鹽水處理成本2元/t。4 結(jié)論1、生產(chǎn)實(shí)踐證明此次摻燒磁鐵礦工業(yè)試驗(yàn)是成功的，如此大系統(tǒng)、大規(guī)