硫酸渣在燒結(jié)工藝過(guò)程中脫硫分析

孟祥福

摘 要：燒結(jié)生產(chǎn)工藝過(guò)程控制中，由于硫酸渣中硫的存在形式以及與其他物料結(jié)合方式不同，在去除方法和效果也有差別，以硫化物和有機(jī)物形態(tài)存在時(shí)較易去除，以硫酸鹽形態(tài)存在時(shí)不易去除。燒結(jié)工藝過(guò)程中，影響燒結(jié)脫硫的主要因素有：燒結(jié)礦堿度、燃料用量、燒結(jié)的溫度、保溫時(shí)間等。本文通過(guò)改變硫酸渣的燒結(jié)溫度的方法，檢測(cè)燒結(jié)之后硫酸渣硫含量的方法。證明提高燒結(jié)溫度對(duì)燒結(jié)脫硫有利。

關(guān)鍵詞：硫酸渣；燒結(jié)溫度；脫硫率

1.影響燒結(jié)脫硫的因素

影響燒結(jié)過(guò)程順利脫硫的主要因素有：適宜的燒結(jié)溫度、充足的反應(yīng)表面、良好的擴(kuò)散條件和充分的氧化氣氛。

（1）燃料用量和性質(zhì)的影響

燃料用量的多少，直接關(guān)系著燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的物理溫度和燒結(jié)氣氛，因此，它是影響脫硫的主要因素。當(dāng)燃料用量不足時(shí)，燒結(jié)溫度較低，對(duì)分解脫硫不利；隨燃料用量增加，料層溫度提高，有利于脫硫、硫酸鹽的分解；但燃料配比超過(guò)一定范圍時(shí)，則因溫度太高或還原性氣氛增強(qiáng)，使液相和FeO增多，而FeS在有FeO存在時(shí)，組成易熔共晶FeO-FeS，其熔化溫度從1170～1190℃降至940℃，表面渣化。這樣因O2的體積分?jǐn)?shù)降低而不利于硫的氧化，又使O2和SO2的擴(kuò)散條件變壞，均惡化脫硫條件，導(dǎo)致脫硫率降低。

（2）礦粉粒度及性質(zhì)的影響

礦粉粒度主要影響料層透氣性和混合料的造球能力，從而影響礦石內(nèi)部氣體（如O2、SO2等）的擴(kuò)散條件，還影響參與脫硫反應(yīng)的表面積大小。粒度較小時(shí)，硫化物分解或氧化的比表面積大，有利于脫硫反應(yīng)；但粒度過(guò)細(xì)或混合制粒不好時(shí)，嚴(yán)重惡化料層透氣性，通過(guò)料層的空氣抽入量減少，氧量不足，不利于O2的供應(yīng)和SO2等產(chǎn)物及時(shí)排出，同時(shí)造成燒結(jié)不均，產(chǎn)生很多夾生料，返礦率升高：粒度過(guò)大時(shí)，雖然外擴(kuò)散條件改善，但內(nèi)擴(kuò)散和傳熱條件變壞，反應(yīng)比表面積減小，均不利于脫硫。

（3）硫酸渣堿度和添加物性質(zhì)的影響

隨著燒結(jié)堿度的升高，硫酸渣中硫含量明顯升高，燒結(jié)脫硫率明顯下降。這是因?yàn)榱蛩嵩刑砑尤蹌ò谆一蚴沂┖?，由于生成低熔點(diǎn)物質(zhì)，使其熔化溫度降低，液相數(shù)量增多，惡化了擴(kuò)散條件；同時(shí)，因?yàn)楫?dāng)堿度提高時(shí)，熔劑分解后產(chǎn)生的渣量使料層透氣性改善，燒結(jié)速度加快，但是高溫持續(xù)時(shí)間縮短，對(duì)脫硫不利；在高溫下，CaO和CaCO3有很強(qiáng)的吸硫能力，吸收硫后生成的CaS殘留在硫酸渣中，從而使硫酸渣中硫含量升高。

礦粉品位越低時(shí)，硫酸渣堿度越高，加入的熔劑量愈多，對(duì)脫硫影響愈大。而添加物性質(zhì)不同，對(duì)脫硫率的影響也不同。在堿度相同時(shí)，添加消石灰和生石灰時(shí)，因其粒度極細(xì)，比表面積較大，吸收S、SO2、SO3的能力更強(qiáng)，對(duì)脫硫率的影響更大。在燒結(jié)料中添加MgO能提高燒結(jié)料的軟化溫度，對(duì)脫硫也是有利的。添加劑CaF2能降低難熔物熔點(diǎn)對(duì)脫硫有利。

（4）返礦使用量對(duì)脫硫的影響

返礦對(duì)脫硫的影響主要有兩方面：一方面對(duì)脫硫有利，是因?yàn)榉档V可改善燒結(jié)透氣性；另一方面對(duì)脫硫不利，是由于返礦的使用可促進(jìn)液相更多更快的生成，促使一部分硫進(jìn)入硫酸渣中。所以，適宜的返礦用量要根據(jù)具體情況來(lái)定。

（5）操作因素的影響

良好的燒結(jié)操作制度能提高脫硫率，操作因素包括：布料平整，厚度適宜，透氣性均勻、控制好機(jī)速，保證燒好、燒透不留生料。

2.燒結(jié)脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果

本文研究燒結(jié)環(huán)境中添加劑（MgO和CaF2）和燒結(jié)溫度對(duì)硫酸渣脫硫的影響，找出影響硫酸渣燒結(jié)脫硫的規(guī)律。具體研究?jī)?nèi)容如下：

燒結(jié)溫度的變化對(duì)硫酸渣燒結(jié)脫硫的影響，找出最佳燒結(jié)溫度；并分析其影響的原因。

（1）實(shí)驗(yàn)原理

硫酸渣中硫的存在形式主要有：?jiǎn)钨|(zhì)形式存在、硫化物形式存在、硫酸鹽形式存在。由于硫的存在形式不同，去除方式和去除效果也不同。燒結(jié)溫度對(duì)硫的去除有很大影響，以硫化物和有機(jī)物形態(tài)存在的硫在燒結(jié)時(shí)容易氧化，所以易于去除。而以硫酸鹽形態(tài)存在的硫一般分解溫度較高，燒結(jié)溫度較低時(shí)不易去除。

（2）燒結(jié)溫度對(duì)脫硫的影響

根據(jù)表1，可知隨著燒結(jié)溫度從1120℃升高到1200℃，硫酸渣中硫含量從0.376%減少到0.070%。當(dāng)溫度增大到1180℃時(shí)，隨燒結(jié)溫度的升高硫酸渣中硫含量減少量為0.003%。脫硫率變化微小，溫度再升高對(duì)脫硫的影響不大。此時(shí)的燒結(jié)溫度適宜。

根據(jù)表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到溫度對(duì)脫硫的影響曲線，曲線關(guān)系如圖1所示：

根據(jù)表圖1可知，隨著燒結(jié)溫度的升高硫酸渣的脫硫率明顯增大，當(dāng)溫度達(dá)到1180℃時(shí)，曲線變得平緩，溫度再升高時(shí)，硫酸渣的脫硫率不再變化，說(shuō)明這個(gè)溫度達(dá)到最佳，即最佳燒結(jié)溫度Tk。

3.結(jié)論

硫酸渣的燒結(jié)溫度在1180℃以下時(shí)，隨著燒結(jié)溫度的升高，硫酸渣的脫硫率明顯增大； 當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1180℃時(shí)，隨著燒結(jié)溫度的增加，脫硫率的變化量很小；因此燒結(jié)溫度設(shè)定在1180℃時(shí)，較適宜。

參考文獻(xiàn)：

[1]龍紅明，劉自民等.含鐵原料來(lái)源[M].鐵礦粉燒結(jié)原理與工藝，2010.

[2]陳啟明等. 硫酸廢渣中用于制備鐵精礦的磁性物質(zhì)的分離[J].武漢化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006年4期.

[3]彭甲平.鐵礦石質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].湖南冶金，2000年3期.

[4]范振宇.煙氣循環(huán)燒結(jié)的基礎(chǔ)研究[D].中南大學(xué)，2011.

[5]臧疆文.紅云灘高硫富礦燒結(jié)脫硫小結(jié)[J].新疆鋼鐵，1994年1期.