张运德;钟文卓如图是某水上打捞船
【摘 要】介绍了硫铁矿制酸生产铁精粉对入炉原料的要求.硫铁矿烧渣主要用于制作铁球团、炼铁.通过对3种入炉原料的具体成分、烧渣量和烧出率进行对比,提出硫铁矿制酸原料应选择含硫高、含铁高、含有害物质低的矿种.硫铁矿制酸企业应结合制酸和蒸汽产量,通过选矿、配矿和掺烧等多种手段生产经济价值较高的铁精矿. 【年(卷),期】2016(000)002
【总页数】甜菜斑蝇5页(P51-55)
跨网传输【关键词】硫铁矿;烧渣;硫酸生产;铁精粉;炼铁
【作 者】张运德;钟文卓
【作者单位】四川省化工设计院,四川成都610015;四川省化工设计院,四川成都610015
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ111.14
近几年我国硫酸产量接近90 Mt/a，是世界硫酸生产和消费的“超级大国”，占世界总产量约37%，但硫资源对外依存度高达约48%。我国属于硫铁矿资源比较丰富的国家，硫铁矿产量在17 Mt/a左右，硫铁矿制酸产量约占我国硫酸总产量24.5%，占世界硫酸产量约9%。制酸产出的烧渣约13 Mt/a。含铁质量分数约60%的烧渣，作为铁精粉可向钢铁行业提供铁资源。土压力盒
作为全球最大的钢铁消耗国和生产国，我国钢铁产量占世界总产量约50%。与此同时，我国又是全世界铁矿石消费和进口“超级大国”，其进口量见表1。
空气太阳能我国钢铁行业产能严重过剩，“十三五”需去产能100～150 Mt/a，铁矿石进口量预测仍在600 Mt/a左右，矿制酸烧渣仍有较大市场空间。受中国经济下行与世界经济疲软的影响，铁矿石价格掉至近年来最低点，2016年3月初略有回升，矿制硫酸烧渣价格也同样受其影响。w（Fe）大于60%的烧渣（铁精粉）价格在200～300元/t。
硫铁矿制酸适合我国目前国情，仍有一定发展空间。大型矿制酸多以自有原料为优势，以铁为盈利点，走精料路线，增加蒸汽产量和发电量，并调整产品结构。除铁、硫酸、蒸汽外，从系统中产出液体二氧化硫、液体三氧化硫、游离SO3质量分数65%烟酸、游离SO3质量分数20%烟酸和精制硫酸等产品，并与其下游有机、医药、生物脂等产品对接，实施清洁生产和循环经济，达到节能、降耗、减污、增效，依靠物流与有冶炼副产硫酸竞争。
笔者从硫铁矿烧渣——铁精粉作为炼铁的原料质量要求，探讨其对硫铁矿的要求。
钢铁行业将可直接用于生铁冶炼、含铁量较高的铁矿粉称为铁精矿（粉）。铁精矿的主要品质指标包括：
1）铁元素的含量。这是所有品质指标中最重要的，含铁质量分数60%以上一般被认为是高品位铁精矿。我国严重缺乏这种高品位铁矿石，几乎依赖从巴西，澳大利亚、印度进口。
2）有害成分。其主要包括硫、磷、氧化硅等。其他有害成分主要指铜、铅、锌、锡、砷、碱金属等。铁精矿的质量要求见表2。
3）铁精粉粒径。当粒径小于0.074 mm（200目）的铁精粉占65%以上时，可用于加工球团矿；粒径达到0.147～6.3 mm时，可作烧结矿原料。以上铁精粉均可作为炼铁原料。
我国铁资源除天然铁矿外，还有从有金属选矿、硫铁矿烧渣、钛白粉副产物——硫酸亚铁等回收铁精粉。主要用于制造铁球团、炼铁用的硫铁矿烧渣其化学成分要求见表3。
硫铁矿烧渣——铁精粉作为硫铁矿制酸的产品之一，必然对原料提出要求，而入炉原料经高温焙烧后，其烧渣化学成分须满足GB/T 29502—2013《硫铁矿烧渣》标准。特别是一级品作为铁精粉，更要求总硫（不是有效硫）质量分数小于1%，并增加了K2O和Na2O质量分数小于或等于0.25%和锡质量分数小于或等于0.08%的要求。从清洁生产和物料平衡角度出发，硫铁矿制酸要求原料含硫高、含铁高、含有害物质低。
2.1 硫铁矿酸的主要原料
硫铁矿制酸的原料矿种有黄铁矿、磁硫铁矿、一硫化铁等，具体成分见表4。
2.2 烧渣生成量
黄铁矿、磁硫铁矿、一硫化铁的化学反应式和烧渣生成量见表5。
2.3 入炉原料、烧渣生成量及烧渣中铁与硫含量的关系
入炉原料有硫铁矿、磁硫铁矿、一硫化铁等，烧渣残硫质量分数均按0.9%计，其每吨酸耗硫量按清洁生产国内先进值341.25 kg计，其烧渣生成量、烧渣含铁量和烧出率见表6。
2.4 烧渣的有害成分与入炉原料关系
如前所述，烧渣（铁精粉）要满足钢铁行业和GB/T 29502—2013《硫铁矿烧渣》制造铁球团和炼铁要求，其有害成分要控制在表2和表3范围内。有害成分包括铜、铅、锌、锡、氧化钾、氧化钠、砷、磷、二氧化硅、硫（残余总硫）等。其中铜、铅、锌、砷等是危险废物，而铅、砷对人体毒害最大，是重金属国控污染源。
1）铜、铅、锌、锡与碱金属（钾、钠）等。此5种金属元素随入炉原料进入沸腾炉，无论焙烧气氛如何，其生成的氧化物或硫化物，均会留在湿法净化前渣、尘收集系统中（忽略电除尘器出口炉气带走量），即烧渣中。
2）砷。砷是“类金属”元素，入炉原料带入的砷，大都以气态As2O3存在于炉气中。随炉气温度的逐步降低，形成各种固态砷和砷酸盐转入烧渣中。同时炉气中某些如铅、锌等金属
氧化物，在400℃以上时与As2O3反应形成固态砷化合物，以尘的形态也转入烧渣中。通常入炉原料带入的砷，大部分转入烧渣，少部分随炉气进入湿法净化工序。
预应力混凝土管桩3）二氧化硅。原料带入的SiO2，在焙烧气氛下能与 CaO生成 CaO·SiO2（硅酸钙），与 HF生成SiF4。原料中Ca和F含量微小，可视为全部转入烧渣中。
4）磷。入炉原料中带入的磷以磷矿石的形态存在，在焙烧气氛下一般不能分解，转入烧渣中。
根据上述状况，烧渣中主要元素、有害成分与原料允许带入量的关系见表7。
从表6，7可知：要使硫铁矿烧渣w（Fe）大于或等于60%及有害成分不超标，应从以下几个方面入手：
1）走精料路线，提高入炉矿中硫、铁含量，特别是铁含量。无论上述何种矿，其铁含量应占该矿理论含量的约90%，相应硫含量在80%左右。原矿选矿后，硫含量高，有害元素相应降低，精料路线应在矿山实施。
2）选用w（Fe）/w（S）高的矿，即FeS和Fe7S8，二者都是含硫低、含铁高的矿，其w（Fe）/w（S）高于FeS2约1.25倍。吨酸实物矿耗量高，烧渣量是硫铁矿的1.8倍。与此同时，二者在焙烧释放出的热量（以每吨酸计）是硫铁矿的1.4倍以上，回收蒸汽量大。
3）配矿。将含铁低的矿与含铁高的烧渣等进行配矿，调节入炉的w（Fe）/w（S）和有害元素，以求得到合格的铁精粉，加大烧渣产量。
4）Fe3O4中w（Fe）72.41%，而Fe2O3中w（Fe）70%，焙烧气氛应为弱氧焙烧，出炉烧渣应快速冷却和增湿，避免Fe3O4被空气氧化为Fe2O3，降低烧渣Fe含量。
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