專利名稱：一種對鐵礦石燒結燃料脫硫的方法
技術領域：
本發(fā)明介于冶金工程與環(huán)境工程的交叉研究領域，主要涉及一種鐵礦石燒結前對其燃料進行脫硫的方法。

背景技術：
焦炭與無煙煤是鐵礦石燒結的主要原料，其含硫量占燒結原料含硫總量的80～90％。焦炭和/或無煙煤中硫含量高會導致燒結過程中產生大量的SO2，嚴重危害大氣環(huán)境。焦炭和/或無煙煤中的硫可分為無機和有機兩種形態(tài)，其中無機硫包括硫鐵礦硫、硫酸鹽硫和單質硫；有機硫主要以硫醇(S-H)結構、硫醚類(R-S-R’)、硫蒽和二硫蒽、噻吩、硫茚結構和硫醌結構存在。工業(yè)上采用洗煤的方法降低了煤炭資源中的一部分硫含量，但煉焦生成的焦炭和無煙煤中仍然含有相當多的硫，尤其是有機硫。研究表明燒結用的焦炭含硫為0.3～1.0％，其中有機硫占60％～80％；無煙煤含硫為0.2～0.7％，其中有機硫占50～90％。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，煤炭采量增加的同時低硫煤資源日益減少，因此燒結脫硫的任務將越來越重。
燒結煙氣脫硫作為鋼鐵企業(yè)控制SO2排放的主要手段，其原理是通過堿液來吸收、固定燒結煙氣中的SO2，從而達到保護大氣環(huán)境的目的。但由于燒結煙氣量巨大、SO2濃度低、氣液相反應時間短，導致脫硫效率低而成本高，雖然排放濃度可以達到國家標準，但實際排放SO2量依然巨大。例如對低硫(小于0.06％)的鐵礦石、中高硫(大于0.91％)的燃料的燒結配料進行燒結時，其中燃料含硫量占原料含硫總量的80％～90％，按照現(xiàn)在煙氣脫硫裝置的脫硫效率為85％計算，則仍有1.2～1.35％的硫排到了大氣中。
為了改變上述狀況，本發(fā)明提出了燃料燒結前脫硫的方法，其原理是在燒結前燃料中硫濃度相對高、未轉化成氣態(tài)的條件下進行脫硫，把燒結原料的含硫量降低到非常低的程度。然后，燒結時再由添加的堿性熔劑吸收產生出來的少量SO2氣體，煙氣中的SO2濃度將會更低，即使不使用煙氣脫硫裝置，排出的煙氣中SO2濃度也會在排放標準以下，而且硫的凈排放量也會少于煙氣脫硫裝置處理過的煙氣。這種處理方法顯然是在源頭上控制污染的最佳方法。


發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、效率高、成本低、副產物可回收利用的燒結源頭脫硫方法。本法利用焦炭和無煙煤多孔疏松結構、水溶液易于滲入的特點，用堿性含鐵水溶液處理燒結用焦炭和/或無煙煤，使其含硫量降至0.1％以下。
本發(fā)明的方法具體包括如下步驟 1、將焦炭和/或無煙煤、鐵礦粉混合，放入添加了堿金屬或堿土金屬的水溶液中，浸出焦炭和/或無煙煤中的硫； 2、在焦炭和/或無煙煤中的硫浸出后，進行固液分離，所得到的固相為焦炭和/或無煙煤與鐵礦粉的混合物，經(jīng)水洗干燥后即可用于燒結配料。
進一步的，所述方法還進一步包括對堿性化合物水溶液的循環(huán)利用方法上述方法分離所得水溶液是含有可溶硫、可溶鐵的堿性混合溶液，再添加石灰和/或熟石灰沉淀回收其中的硫，所得液相繼續(xù)用于焦炭和/或無煙煤中硫的浸出。
進一步的，上述技術方案的步驟1中，優(yōu)選鐵礦粉配入質量為焦炭和/或無煙煤質量的10倍以下。
進一步的，上述技術方案的步驟1中，所述堿性化合物配入質量為焦炭和/或無煙煤質量的0.01％～50％，固/液質量比1∶0.5～1∶20之間。
進一步的，上述技術方案的步驟1中，在浸出過程中可空氣鼓入攪拌、機械攪拌或者噴淋沖洗。
本發(fā)明中，焦炭和/或無煙煤中硫分在堿性含鐵溶液中曝氧處理，生成可溶性硫的反應機理如下 2FeS2+2H2O+7O2＝2FeSO4+2H2SO4(1) FeS+2O2＝FeSO4 (2) 12FeSO4+3O2+6H2O＝4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3(3) FeSO4+2NaOH＝Na2SO4+Fe(OH)2 (4) Fe2(SO4)3+6NaOH＝3Na2SO4+2Fe(OH)3(5) S+O2+H2O＝H2SO3 (6) Fe3++R-S-R→Fe2+R-S+-R→Fe2++R-S+-R(7) Fe(OH)2++R-S-R→Fe(OH)2R-S+-R →Fe(OH)2+R-S+-R (8) Fe(OH)4-+R-S-R→Fe(OH)3R-S--R →Fe(OH)3+R-S--R (9) R-S--R →R-S- (10) R-S+-R→R-S- (11) R-S--R+R-S+-R→S0 (12) R-S-+2Na+→Na2S→2Na++S2- (13) S2-+S0→S22- (14) R-SO2-R+H2O→R-H+H2SO4 (15) RCH2SCH2R′+NaOH→RCH2+R′CH2+Na2S+H2O (16) 本發(fā)明優(yōu)勢在于直接從燒結燃料中浸出硫元素，脫硫效率高，焦炭和/或無煙煤中硫與氧化活性集團接觸時間長、固液相反應更易發(fā)生；設備、操作簡單；脫硫副產物易于回收，脫除的硫可用傳統(tǒng)的回收方法回收利用。當使用此法獲得的低硫焦炭和/或無煙煤進行燒結時，燒結過程中揮發(fā)出的硫可被配料中的石灰等吸收，即使取消煙氣脫硫裝置也不會有SO2氣體的外排，因此燒結前脫硫與煙氣脫硫相比，將擁有更大的優(yōu)勢和更廣闊的發(fā)展利用前景。

具體實施例方式 本發(fā)明在濕法堿性條件下通過添加鐵礦粉來實現(xiàn)焦炭和/或無煙煤中硫的脫除，進而有效降低燒結用燃料的含硫量。其原理是在濕法堿性條件下鐵礦粉反應形成的Fe3+、Fe(OH)3膠體、Fe(OH)2+和Fe(OH)4-絡合物及空氣中的氧氣與焦炭和/或無煙煤中的硫發(fā)生反應，通過將不可溶硫轉化為可溶硫實現(xiàn)硫的脫除。脫硫結束后所得焦炭和/或無煙煤與鐵礦粉的混合物經(jīng)水洗干燥處理，即可用于燒結工序，浸出液中硫可回收利用，所得液相可反復使用。
本發(fā)明方法所述的焦炭和/或無煙煤，是用于燒結工序的燃料，粒徑在0.2～20mm之間。所述的鐵礦粉，是用于燒結工序的含鐵礦石粉，其全鐵含量不低于40％。要保證有一定比例的小于0.5mm當量直徑的細顆粒，細顆粒的比例影響脫硫反應的速度。
實施例1將10kg焦炭顆粒(5mm左右)、5kg鐵礦石顆粒(0.5mm左右)混合，與50kg水共同加入到渦輪攪拌器中，配入1kgNaOH，連續(xù)攪拌3小時，硫的脫除率＞90％。
實施例2首次脫硫結束后分離所得液體，繼續(xù)用于處理10kg焦炭顆粒(5mm左右)、2kg鐵礦石顆粒(0.5mm左右)混合物，配入0.2kgNaCO3，在渦輪攪拌器中連續(xù)攪拌2小時，硫的脫除率＞90％。
實施例3將5kg無煙煤顆粒(5mm左右)、2.5kg鐵礦石顆粒(0.5mm左右)混合，與20kg水共同加入到渦輪攪拌器中，配入0.5kgNaCO3，連續(xù)攪拌4小時，硫的脫除率＞90％。
實施例4將5kg焦炭顆粒(5mm左右)和5kg無煙煤顆粒(5mm左右)、2.5kg鐵礦石顆粒(0.5mm左右)混合，與40kg水共同加入到渦輪攪拌器中，配入0.5kgNaOH，連續(xù)處理5小時，硫的脫除率＞90％。
權利要求
1.一種對鐵礦石燒結燃料脫硫的方法，所述方法如下
1.1將焦炭和/或無煙煤、鐵礦粉混合，放入添加了堿金屬或堿土金屬化合物的水溶液中，浸出焦炭和/或無煙煤中的硫；
1.2在焦炭和/或無煙煤中的硫浸出后，進行固液分離，所得到的固相為焦炭和/或無煙煤與鐵礦粉的混合物，經(jīng)水洗干燥后即可用于燒結配料。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種對鐵礦石燒結燃料脫硫的方法，其特征在于，所述方法還進一步包括步驟1.2分離所得水溶液是含有可溶硫、可溶鐵的堿性混合溶液，再添加石灰和/或熟石灰沉淀回收其中的硫，所得液相繼續(xù)用于焦炭和/或無煙煤中硫的浸出。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種對鐵礦石燒結燃料脫硫的方法，其特征在于所述步驟1.1中，鐵礦粉配入質量為焦炭和/或無煙煤質量的10倍以下。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種對鐵礦石燒結燃料脫硫的方法，其特征在于所述步驟1.1中，所述堿性化合物配入質量為焦炭和/或無煙煤質量的0.01％～50％，固/液質量比1∶0.5～1∶20之間。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種對鐵礦石燒結燃料脫硫的方法，其特征在于所述步驟1.1中，在浸出過程中可空氣鼓入攪拌、機械攪拌或者噴淋沖洗。
全文摘要
本發(fā)明介于冶金工程與環(huán)境工程的交叉研究領域，主要涉及一種鐵礦石燒結前對其燃料進行脫硫的方法。本發(fā)明一種對鐵礦石燒結燃料脫硫的方法，所述方法如下1、將焦炭和/或無煙煤、鐵礦粉混合，放入添加了堿金屬或堿土金屬化合物的水溶液中，浸出焦炭和/或無煙煤中的硫；2、在焦炭和/或無煙煤中的硫浸出后，進行固液分離，所得到的固相為焦炭和/或無煙煤與鐵礦粉的混合物，經(jīng)水洗干燥后即可用于燒結配料。本方法還進一步包括對堿性化合物水溶液的循環(huán)利用方法上述方法分離所得水溶液是含有可溶硫、可溶鐵的堿性混合溶液，再添加石灰和/或熟石灰沉淀回收其中的硫，所得液相繼續(xù)用于焦炭和/或無煙煤中硫的浸出。
文檔編號C10L9/02GK101798625SQ20101014872
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權日2010年4月14日
發(fā)明者嚴鵬程, 李宏, 郭洛方, 李自權 申請人:北京科技大學