[发明专利]结合短流程炼铁工艺焙烧黄铁矿资源化利用的工艺和装置

说明书

本发明公开了结合短流程炼铁工艺焙烧黄铁矿资源化利用的工艺和装置。其工艺由黄铁矿焙烧工序、流化还原工序、分离工序及熔融还原工序组成；流化还原工序为：以高品质煤气作为流体，先利用流体将铁矿粉的一部分还原海绵铁，再利用流体将烟气中的二氧化硫还原为单质硫，同时使高品质煤气的品质降低称为低品质煤气的过程，硫化还原工序中的烟气和铁矿粉由黄铁矿焙烧工序提供；熔融还原工序为：利用粉焦将熔融状态下的金属氧化物还原为单质铁和高品质煤气的过程，熔融还原工序产生的高品质煤气作为流化还原工序中作为流体的高品质煤气。本发明实现了铁、硫磺、煤气的联产，缓解了我国硫磺资源及天然气资源紧缺的现状，同时还提高了我国钢铁的年产量。

技术领域

本发明属于金属冶炼领域，特别是涉及一种结合短流程炼铁工艺焙烧黄铁矿资源化利用的工艺和装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

我国黄铁矿资源储量丰富，主要用于制备工业硫酸。但是近年来，由于环保要求的日益严格，烟气SO₂脱除技术及其资源化制备硫酸技术发展迅速，冶炼烟气及含硫废气制酸技术的到了广泛应用，导致目前我国硫酸产量过剩，又因为其存储和运输困难，过量的硫酸难以处理，对环境产生了极大影响。同时我国又是硫磺资源短缺的国家，每年硫磺进口量及消耗量位居世界前列，硫磺作为重要的化工原料之一，其市场价值和应用价值远远大于硫酸。

海绵铁是重要的金属原料，其最大用途是用于炼钢，也大量用于制造铸铁和锻铁，在工农业生产中，装备制造、铁路车辆、道路桥梁、轮船码头、房屋土建均离不开钢铁构件，钢铁的年产量代表一个国家的现代化水平。相对于传统的高炉产生的铁水，海绵铁是在铁矿石融化温度以下，直接将氧化铁还原为单质铁，在钢铁冶炼过程中加入部分海绵体，对提高钢产品品质具有很大的用途。与此同时，相对于传统的高炉炼铁+转炉炼钢工艺，短流程炼铁CO₂减排1/3，烟粉尘减排约90％，SO₂和NO_x减排95％。

若能发明一种结合短流程炼铁工艺焙烧黄铁矿资源化利用的工艺和装置，将黄铁矿冶炼工艺与短流程炼铁工艺相结合，可以实现海绵铁、硫磺、煤气三种重要工业原料的联产，不仅可以缓解我国硫磺资源及天然气资源紧缺的现状，同时还可以提高我国优质钢铁的年产量，实现黄铁矿的资源化利用。

相关研究表明：黄铁矿在煅烧过程中产生高浓度SO₂气体(5％-15％)及焙烧渣(内含30％-50％的铁)；黄铁矿焙烧渣根据渣内铁的存在形式和含量的不同，可采用不同的选矿方式进行预处理，可以得到符合炼铁工艺的铁粉矿；CO、H₂结合粉焦的催化作用可将SO₂高效还原为硫磺，同时还可以将铁的各类氧化物还原为单质海绵铁。若能发明一种结合短流程炼铁工艺焙烧黄铁矿资源化利用的工艺和装置，在最低外界物质输入和能量输入的情况下，可以实现海绵铁、硫磺、煤气三种重要工业原料联产，不仅可以缓解我国硫磺资源及天然气资源紧缺的现状，同时还可以提高我国优质钢铁的年产量，对于冶金行业具有重大意义。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明结合黄铁矿焙烧工艺中产生高浓度SO₂烟气和铁的各种氧化物，以及熔融还原炼铁过程中产生高品质煤气，提出一种结合短流程炼铁工艺焙烧黄铁矿资源化利用的工艺，并设计与之相应的装置。

本发明一方面提供了一种结合短流程炼铁工艺焙烧黄铁矿资源化利用的工艺，由黄铁矿焙烧工序、流化还原工序、分离工序及熔融还原工序组成；

所述黄铁矿焙烧工序为焙烧黄铁矿产生烟气和铁矿粉的过程；

所述流化还原工序为：以高品质煤气作为流体，先利用流体将铁矿粉的一部分还原海绵铁，再利用流体将烟气中的二氧化硫还原为单质硫，同时使高品质煤气的品质降低称为低品质煤气的过程，硫化还原工序中的烟气和铁矿粉由黄铁矿焙烧工序提供；