一种重晶石焙烧方法与流程

本发明涉及材料和资源利用，具体涉及一种重晶石焙烧方法

背景技术：

1、随着国内涂料工业的快速发展，据有关资料表明中国涂料产量会按平均每年5％～6％速度递增，沉淀硫酸钡占涂料组成的5％～20％(质量分数)，因此中国的沉淀硫酸钡需求空间还会增加。重晶石矿的主要成分是baso4，其在化工行业中主要作为生产钡盐的原料，是生产沉淀硫酸钡的主要原料。目前工业上通常采用传统碳热还原法还原重晶石制备碳酸钡。然而，由于焙烧温度高达1250℃，导致该方法的水溶性钡(bas)得率仅50～80％，酸溶性钡(basio3、baal2o4、bafeo3、baco3)得率达13～38％，钡渣排放量大，造成极大的资源浪费和环境污染。造成这一现象的关键在于碳还原重晶石过程有o2参与，原料中的杂质氧化物(sio2、al2o3、fe2o3)以及还原过程中产生的co2将与熟料中的bas反应生成不溶于水的酸溶性钡，同时将有少量bas重新被氧化，导致熟料中bas减少，钡渣量增加。此外，传统技术只可处理硫酸钡(含量80％以上)和硅含量达到规定的原料，无法使用低品位重晶石为原料。

2、为降低反应温度，中国专利申请cn113387381a公开了一种以重晶石精矿为原料生产工业沉淀硫酸钡的工艺，将重晶石精矿与浓硫酸按0.5～2.0:1的质量比进行混合制浆，浆料在200～400℃下进行焙烧，焙烧时间0.5～4h，制备出含硫酸钡的浆液，再进行分离处理。尽管该方法可显著降低焙烧温度，但该技术存在以下几个问题：(1)产生大量的废液，硫酸钡和硫酸反应生成硫酸氢钡，同时会产生水，这部分水含有硫酸，增加环保处理的成本；(2)对设备要求很高：由于浓硫酸具有强腐蚀性，一般的设备很难耐受，要么采用高质量的不锈钢，要么对不锈钢进行喷涂处理，因此，会增加设备的投入。(3)原料中一些酸溶性杂质比如氧化铁、氧化铝等也会和硫酸反应，进入产品中，从而增加了产品提纯的难度，尤其是铁进入产物，还会影响产物的色泽。

3、为了降低渣量，中国专利申请cn109112292a公开了一种含钒石煤与重晶石焙烧联产硫化钡及五价钒渣的方法，将重晶石、含钒石煤和焦炭按照一定比例混合，并粉碎至60-80目，将上述混合物料制成直径为10-15mm的团球状物料，将上述团球状物料在1000-1100℃下焙烧80-100分钟，再经900℃下保温2小时，将焙烧后的团球状物料在浸取池中用热水浸出硫化钡。尽管该技术在一定程度上可降低渣量，但实际上由于焙烧温度仍然较高，且石煤中含有大量的二氧化硅，实际上是在为重晶石原料中引入二氧化硅，而重晶石焙烧本来是需要高品位的原料，石煤的加入不但降低重晶石的品位，同时也存在硫酸钡转化率低，渣量仍然较大的风险。此外，石煤原料中含有硫、磷、钒等元素，对环境也是不利因素，导致环保处理压力较大。

4、综合现有重晶石焙烧新技术来看，仍然存在以下问题：(1)环保风险仍然较高。要么会产生大量的含酸废液，要么会产生大量含硫废气。(2)过程中显热尚未被利用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种重晶石焙烧方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种重晶石焙烧方法，包括如下步骤：

4、s1、预热：将重晶石粉体与还原焙烧产生的烟气进行热交换，实现重晶石粉体的预热，经过热交换后的烟气进入步骤s3中进行烟气净化；

5、s2、还原焙烧：对步骤s1中经过预热的重晶石粉体进行还原焙烧，使其在还原气的作用下分解转化为固态产物硫化钡；还原焙烧产生的烟气送入步骤s1的预热工序中，还原焙烧产生的热态焙烧产物送入步骤s4的产物冷却工序中；

6、s3、烟气净化：对步骤s1中经过热交换的烟气进行除尘净化，得到富含还原气的气体并将其返送入步骤s2的还原焙烧工序中参与还原焙烧；

7、s4、产物冷却：将步骤s2中还原焙烧得到的热态焙烧产物与新鲜的还原气进行换热处理，实现对还原气的预热，预热后的还原气送入到步骤s2的还原焙烧工序中。

8、进一步地，所述重晶石粉体的品位为50％以上，粒径范围为0.05-1.0mm。

9、进一步地，步骤s1中，采用一级旋风预热器、多级旋风预热器和流化床中的一种或多种的组合作为预热器。

10、进一步地，步骤s2中，采用流化床作为还原焙烧的反应器，还原气采用氢气、一氧化碳、煤制气、高炉煤气、焦炉煤气中的一种几种；焙烧温度为600-1000℃，颗粒平均停留时间为10-180min，反应器内压力为1-10atm。

11、进一步地，步骤s4中，采用一级旋风冷却器、多级旋风冷却器和流化床中的一种或多种的组合作为冷却器。

12、本发明的有益效果在于：

13、(1)本发明方法不受重晶石原料品位的限制，可适用于不同品位的重晶石粉料。

14、(2)本发明方法相比于传统技术，反应温度可显著下降200-500℃，从而避免硅酸钡、铁酸钡等物相的产生，显著提高硫酸钡的转化率，降低渣量。

15、(3)本发明方法将焙烧烟气的显热用于预热原料，将固体焙烧产物的显热用于预热新鲜还原气，实现充分利用焙烧过程中的显热。

16、(4)本发明方法由于采用纯氢气或富含氢气的气体还原介质，气态产物中基本为水，并无硫、磷等有毒有害气体，可有效降低碳排放，环保压力很小。

技术特征：

1.一种重晶石焙烧方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重晶石粉体的品位为50％以上，粒径范围为0.05-1.0mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，采用一级旋风预热器、多级旋风预热器和流化床中的一种或多种的组合作为预热器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，采用流化床作为还原焙烧的反应器，还原气采用氢气、一氧化碳、煤制气、高炉煤气、焦炉煤气中的一种几种；焙烧温度为600-1000℃，颗粒平均停留时间为10-180min，反应器内压力为1-10atm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s4中，采用一级旋风冷却器、多级旋风冷却器和流化床中的一种或多种的组合作为冷却器。

技术总结
本发明公开了一种重晶石焙烧方法，要包括预热、焙烧、冷却、净化循环等工序，具体为：将重晶石粉体原料送入预热工序，与焙烧产生的烟气进行热交换得以预热，预热后的原料进入焙烧工序，进行还原焙烧，分别得到焙烧产物和烟气；焙烧烟气经过换热除尘处理后，循环回焙烧工序；而固体产物则与还原气氛进行热交换后送入包装环节。本发明可有效利用低品位重晶石，显著降低传统焙烧技术所产生的渣量，此外，可充分利用反应过程中的显热。

技术研发人员：杜占,刘万超,杜心,许敦歌,胡剑波,梅文良,庄凌云
受保护的技术使用者：中铝环保节能集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16