輝鉬礦懸浮態(tài)焙燒試驗研究

1、輝鉬礦懸浮態(tài)焙燒試驗研究輝鉬礦懸浮態(tài)焙燒試驗研究趙博，陳延信，胡亞茹(西安建筑科技大學(xué)粉體工程研究所，西安710055)摘要摘要：采用“兩段式”焙燒新工藝，即利用懸浮態(tài)焙燒技術(shù)在預(yù)反應(yīng)器中脫除輝鉬礦精礦中的大部分硫，然后在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)脫除殘余硫，在試驗室模擬懸浮態(tài)裝置中考察焙燒溫度、焙燒時間等參數(shù)對脫硫效果的影響以及鉬精礦的預(yù)反應(yīng)過程。結(jié)果表明，相對于焙燒時間而言，焙燒溫度對殘硫量的影響相對較小；在脫硫率≤80%時，絕大部分氧化鉬以MoO2

2、形式存在，不會產(chǎn)生MoO3大量升華損失的情況；在焙燒溫度700~780℃、物料停留時間1~3s時，懸浮態(tài)焙燒技術(shù)可以實現(xiàn)50%以上的表觀脫硫率；相對于堆積態(tài)焙燒，脫硫效率大大提高。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：輝鉬礦；懸浮態(tài)焙燒；預(yù)反應(yīng)；表觀脫硫率中圖分類號：中圖分類號：TF841.2；TF806.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2013）09000000StudyonSuspensionRoastingofMolyb

3、deniteZHAOBoCHENYanxinHUYaru(InstituteofPowderEngineeringXi’anUniversityofArchitectureTechnologyXi’an710055China)Abstract:Theprereactionprocessofmolybdeniteeffectsofroastingtemperaturetimeondesulfurizationrateofmolybdeni

4、teinsimulatedsuspensionroastingdeviceinlabatywerestudiedby“twostagesroastingprocess”i.e.mostofthesulfurwasremovedindevicebysuspensionroastingtheresidualsulfurwasremovedinrotarykiln.Theresultsshowthatwiththedesulfurizatio

5、nrateof≤80%themajitygenerationisMoO2.Insuspensionprereactiontestdevicetheapparentdesulfurizationrateofmolybdeniteisabove50%inconditionsofsuspensionroastingtemperatureof700~780℃remainingtimeof1~3s.Thedesulfurizationeffici

6、encyisgreatlyimprovedcomparedtoaccumulationroastingprocess.Keywds：molybdenitesuspensionroastingprereactionapparentdesulfurizationrate目前的反射爐焙燒工藝、回轉(zhuǎn)窯焙燒工藝和多膛爐焙燒工藝采用堆積態(tài)或半堆積態(tài)焙燒方式，存在熱效率低、單機臺時處理能力小、能耗高等缺點[13]。懸浮焙燒技術(shù)具有氣固之間換熱傳質(zhì)速率

7、高、反應(yīng)速率和熱效率高等優(yōu)點。懸浮態(tài)焙燒時，顆粒之間不是固定接觸，使輝鉬礦燒結(jié)的可能性減小[46]。針對現(xiàn)有工藝存在的問題，本文提出了“兩段式”焙燒新工藝，即利用懸浮態(tài)焙燒技術(shù)在預(yù)反應(yīng)器中高溫快速脫除大部分硫，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)低溫脫除殘余硫。這樣一方面可以將MoS2氧化反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱從傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)移到預(yù)反應(yīng)器中，避免溫度過高引起的燒結(jié)和氧化鉬的升華；另一方面懸浮態(tài)焙燒提高了MoS2轉(zhuǎn)化為氧化鉬的反應(yīng)速率，提高了熱效率和臺時產(chǎn)能。本文以河南

8、欒川鉬精礦為原料進(jìn)行了模擬懸浮態(tài)焙燒試驗，在自行設(shè)計的小型預(yù)反應(yīng)裝置上著重研究輝鉬精礦的預(yù)反應(yīng)過程。1試驗原料試驗原料該輝鉬礦精礦油分和水分含量為3.98%，樣品粒徑0~210μm，平均粒徑53.60μm。主要化學(xué)成分（%）：Mo49.50、S31.40、SiO25.12、CaO1.65、PbO0.11、Fe2O31.80、Al2O33.08、CuO0.15。微觀形貌如圖1所示。圖1輝鉬礦的輝鉬礦的SEM形貌形貌Fig.1SEMmicr

9、ostructureofmolybdenite收稿日期收稿日期：20130311doi：10.3969j.issn.10077545.2013.09.010圖3焙燒時間焙燒時間(a)和溫度和溫度(b)對鉬焙砂鉬焙砂中殘硫量的影響中殘硫量的影響Fig.3Effectofroastingtime(a)temperature(b)onresidualsulfurinmolybdenumcalcining從圖3可看出，氧含量8%的情況下，焙燒時

10、間對殘硫量的影響很明顯，焙燒溫度對殘硫量的影響權(quán)重相對較小。600℃焙燒時的脫硫反應(yīng)進(jìn)行得很慢；焙燒時間為3min和5min時，隨著焙燒溫度的升高，鉬焙砂中殘硫量的減少速率較快；殘硫量減小到2%左右后，焙燒溫度和焙燒時間對殘硫量的影響相對于反應(yīng)初期變得很小。反應(yīng)初期MoS2與熱氣流中的氧氣的接觸面積大，氣相擴散阻力小，顆粒內(nèi)部溫度梯度大，熱量和質(zhì)量的傳遞速率高，使得反應(yīng)初期具有較高的反應(yīng)速率[78]；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，以致密的MoO2為主

11、的反應(yīng)面深入到鉬精礦顆粒內(nèi)部，給氣相擴散造成很大阻礙，導(dǎo)致反應(yīng)后期的反應(yīng)速率變慢。圖4是750℃時不同焙燒時間鉬焙砂的XRD譜。圖4750℃焙燒不同時間的鉬焙砂焙燒不同時間的鉬焙砂XRD譜Fig.4XRDpatternsofmolybdenumcalciningroastedat750℃fdifferenttime結(jié)合其它焙燒溫度下不同焙燒時間鉬焙砂的XRD圖譜（本文未列出）可以看出，MoS2與氧氣發(fā)生反應(yīng)時，首先生成的是MoO2（氧化

12、鉬中以MoO2為主），隨著焙燒時間的延長，MoS2含量減少到一定程度后，殘硫量在6.5%左右（脫硫率80%左右）時，MoO3開始大量生成。結(jié)合試驗現(xiàn)象，不難得出以下結(jié)論：在輝鉬精礦氧化焙燒時，脫硫率達(dá)到80%左右后，MoO3才開始大量升華，而純MoO3在750℃時的蒸汽壓為233.3Pa，800℃時增加到1346.7Pa[9]，所以在MoO3大量生成的焙燒階段(即反應(yīng)后期)焙燒溫度控制不宜過高。3輝鉬精礦預(yù)焙燒試驗輝鉬精礦預(yù)焙燒試驗“兩

13、段式”焙燒工藝的思路是利用懸浮態(tài)焙燒技術(shù)在預(yù)反應(yīng)器中高溫快速脫除大部分硫，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)低溫脫除殘余硫。試驗室模擬懸浮態(tài)焙燒試驗表明，鉬精礦氧化脫硫反應(yīng)初期具有較高的反應(yīng)速率。但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，脫硫速率逐漸變慢，反應(yīng)后期焙燒溫度過高會產(chǎn)生低熔點共熔物和MoO3的大量升華[10]。懸浮態(tài)焙燒時，物料在懸浮態(tài)裝置中的停留時間是以秒計的。所以將前期的快速反應(yīng)階段放在高溫懸浮態(tài)裝置中，在短時間內(nèi)脫除鉬精礦中的大部分硫；將后期的反應(yīng)階段放在回轉(zhuǎn)窯中，