СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ЖЕЛЕЗА Советский патент 1995 года по МПК C21B13/00 

Изобретение относится к способам переработки рудных концентратов и может быть использовано при переработке сульфидных железных концентратов.

Известен способ десульфуризации окатышей железной руды в атмосфере восстановительного газа, содержащего водород, при температурах 800-1100^оС. Сера выделяется в виде сероводорода.

Известен также способ десульфуризации руд, содержащих сульфиды металлов, включающий восстановительный обжиг при атмосферном давлении.

Процессы восстановления сульфидов и окисей железа с помощью водорода протекают при высоких температурах, что является недостатком известных способов. При этом применяется дорогостоящий и взрывоопасный водород. Кроме того, значительно более высокая температура процесса сокращает срок службы печей восстановления, так как при высоких температурах в результате увеличения реакционной способности отходящих газов происходит быстрая порча агрегата.

Цель изобретения удешевление процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки сульфидных концентратов железа, включающем восстановительный обжиг при атмосферном давлении, обжиг ведут в смеси природного газа и воздуха при объемном соотношении 2-8:1 и температуре 550-750^оС.

При этих условиях в системе природный газ воздух железный концентрат за счет протекания цепной реакции окисления природного газа возникают большие сверхравновесные концентрации свободных радикалов и атомов, которые обладают высокой реакционной способностью и взаимодействуют с концентратом, осуществляя сопряженную реакцию десульфуризации с образованием сероводорода, при значительно низких температурах. При этом образующиеся летучие соединения направляют на разложение сероводорода с образованием серы по известному способу; пропускают через барботер или скубберы, залитые поглотительными растворами для селективного улавливания сероводорода.

Очищенные отходящие газы, представляющие собой смесь непревращенного природного углеводородного газа и воздуха, могут быть использованы в энергетических целях для обогрева агрегатов. Таким образом, смесь природного углеводородного газа и воздуха в соотношении 2-8:1 обеспечивает десульфуризацию концентрата при низких температурах (550-750^оС) с образованием сероводорода, легко извлекаемого из отходящих газов как селективно, так и в виде побочных продуктов (см. таблицу). При соотношении природного газа и воздуха меньше 2: 1 в отходящих газах наблюдается появление SO₂ в количестве 20-30% от количества H₂S и одновременно 10-15% от общего количества, железо не восстанавливается и присутствует в концентрате в виде окислов.

При соотношениях выше 8:1 после обжига на поверхности образуется сажа и увеличивается содержание остаточной серы (до 2%) и снижается количество железа в продукте.

При температурах ниже 550^оС процесс десульфуризации происходит медленно и поэтому не технологичен. При температуре выше 750^оС осуществление процесса также не технологично, так как существенного изменения скорости процесса не наблюдается.

П р и м е р. Железный концентрат, содержащий, Fe 23,3; S 26,7; SiO₂ 27,4; Al₂O₃ 2,3; CaO 2,45; MgO 12,62; Cu 0,32; Zn 0,35, As 1,16, весом 1 г подвергают обжигу в атмосфере смеси природного газа с воздухом в различных соотношениях при разных температурах.

Процесс десульфуризации проводят в реакторе, выполненном из кварцевой трубки, в которую помещена кварцевая лодочка с концентратом. Реактор обогревают от электропечи. Температуру в реакторе измеряют с помощью хромель-алюминиевой термопары, помещенной в тонкостенный чехол из кварцевого стекла.

Природный газ берут непосредственно из трубопровода. Воздух в систему подают с помощью небольшого компрессора воздуходувки. Природный газ и воздух вначале поступают в смеситель. Потоки газов регулируются с помощью вентилей. За расходом природного газа и воздуха следят с помощью реометров. Газовый поток после выхода из реакционной зоны пропускают через поглотители. Непоглощенные газы выбрасываются в атмосферу.

Исследования можно проводить в широком диапазоне изменения параметров процесса: температуры, состава реагирующей смеси и скорости газового потока.

Восстановление эффективно протекает при температурах 550-750^оС вместо 800-1100^оС при известном способе десульфуризации.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает эффективную переработку сульфидных рудных концентратов железа и открывает широкие перспективы для коренного изменения и упрощения технологических решений проведения процесса десульфуризации с образованием сероводорода.

Предлагаемый способ позволяет применять более дешевый природный углеводородный газ вместо дорогостоящего и взрывоопасного водорода, природный газ примерно в 10 раз дешевле водорода. При этом температура процесса существенно понижается, что позволяет упростить условия эксплуатации и режим проведения процесса, а также увеличить срок службы аппаратуры. Кроме того, снижаются энергозатраты на подогрев агрегатов в результате использования тепла экзотермической реакции окисления природного газа в процессе восстановления.

Экономическая эффективность достигается путем снижения себестоимости.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ЖЕЛЕЗА, включающий восстановительный обжиг при атмосферном давлении, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса, его ведут в смеси природного газа и воздуха при объемном соотношении 2 8 1 и температуре 550 750^oС.