[发明专利]高硫铝土矿悬浮态预热焙烧脱硫-快速冷却工艺

说明书

技术领域

本发明属于高硫铝土矿的资源化利用技术领域，特别涉及一种高硫铝土矿悬浮态预热焙烧脱硫-快速冷却工艺。

背景技术

我国高硫铝土矿(S_T＞0.7%)现有储量约5亿吨，其中的硫元素主要是以黄铁矿(FeS₂)的形式存在，导致高硫铝土矿没有在氧化铝工业生产中得以有效利用，原因是铝土矿中的硫在溶出过程中会以SO₃^2-，SO₄^2-，S^2-，S₂O₃^2-等形态存在，这些形态的硫特别是负二价硫，在循环母液中的积累不但造成铝酸钠溶液的污染，影响溶出工艺；而且会加速钢在铝酸钠溶液中的腐蚀。另外高硫铝土矿中常含有0.5%～2%的有机碳，通常以腐殖质的形态存在，腐殖质能与碱作用生成草酸钠和蚁酸钠进入溶液，过高的有机物含量使得溶液年度增大，不利于赤泥分离和晶种分解。

如果解决了高硫铝土矿用于氧化铝生产中的脱硫问题，将缓解氧化铝生产矿石资源紧张的问题。国内外针对高硫铝土矿脱硫问题做了不少研究和实践尝试，主要可分为反浮选脱硫、氧化铝生产过程中添加剂脱硫和焙烧脱硫方法。

反浮选脱硫工艺通过抑制一水硬铝石，采用黄药类捕收剂浮选含硫矿物。反浮选脱硫的关键在于黄铁矿的强化捕收、一水铝石的选择性抑制以及矿泥的选择性分散等，国内外进行反浮选脱硫研究的重点主要是各种药剂的选择和选矿流程的优化，前苏联乌拉尔工学院和我国的张廷安等学者对含硫量2%左右的铝土矿进行反浮选脱硫，氧化铝回收率92%以上，精矿中的含硫量小于0.65%。浮选法设备成本偏低、能获得较高硫含量的尾矿，但是台时产量小、工艺操作繁琐复杂、自动化程度低、劳动环境差、用水量大，外排废水会对土壤和水源造成污染，收得的硫精矿品质低，直接利用成本大。

添加剂脱硫主要有添加石灰法、添加氧化锌法、添加含钡脱硫剂法等方法。这些方法各有优点，但是很难解决高硫铝土矿中硫元素在溶出过程中对钢铁设备的腐蚀问题，且成本较高。

焙烧脱硫法是指在中低温下对高硫铝土矿进行焙烧脱硫，其中的黄铁矿被氧化成为赤铁矿，生成的SO₂进入烟气中，再通过烟气脱硫装置对烟气进行净化的方法。国内学者对回转炉焙烧、沸腾炉焙烧和流化床焙烧进行了较多的研究。吕志国、张廷安等在回转炉和流化床中对硫含量2%的高硫铝土矿中进行焙烧脱硫试验，回转炉中750℃焙烧30min，流化床中800℃焙烧10min，焙烧矿中的硫含量≤0.7%，氧化铝相对溶出率达可到93.7%；发明专利CN102897812A公布了一种低温焙烧脱硫活化处理高硫铝土矿的方法，涉及回转窑和沸腾炉两种焙烧方法，将粒径小于0.3mm的矿粉在500～600℃中焙烧5～20min，焙烧矿中的硫含量≤0.5%，氧化铝溶出率达到93%以上。上述焙烧方法得到的焙烧矿都能够满足后续氧化铝工艺的生产要求，但都存在焙烧时间长的问题，焙烧时间延长不但会增加单位产品的能耗，而且会使得一水铝石脱水形成的α-Al₂O₃晶型结构更加稳定，不利于后续氧化铝溶出率的提高。回转窑、沸腾炉和流化床都存在设备大型化困难、物料停留时间长、单机台时产能小和“过烧”或“欠烧”的缺点，铝土矿比重大，在进行沸腾炉和流化床焙烧时对操作要求严苛，回转窑中物料处于半堆积态，气固两相接触面积小，导致传热传质速率小。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高硫铝土矿悬浮态预热焙烧脱硫-快速冷却工艺，热效率高、焙烧时间短、台时产量高、能耗低，易于实现大型化，焙烧矿质量好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高硫铝土矿悬浮态预热焙烧脱硫-快速冷却工艺，包括如下步骤：

第一步，将高硫铝土矿进行破碎、粉磨和烘干后得到的粉料送入多级悬浮预热系统的最顶层预热器中，粉料与热气流在预热器内迅速完成气固换热和分离，再依次通过下层各级预热器完成预热；

第二步，预热后的粉料进入悬浮炉反应器中，在高温烟气的携带下与氧气进行快速反应，炉内温度控制范围：450℃～750℃，烟气中氧体积含量控制范围：8%～15%，出悬浮炉反应器的粉料中，二价硫化物的反应率大于60%，在物料随烟气离开反应器后，进入旋风分离器，实现气固两相分离，气体进入多级悬浮预热系统，物料进入旋风冷却系统；