Vol.53 No.4Apr.,2021
第53卷第4期
2021年4月无机盐工业
INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY
Doi:10.11962/1006-4990.2020-0304
贵州天柱重晶石回转窑还原焙烧生产工艺研究
简单的英文儿歌
阎振宗\王东2
(1.河北辛集化工集团，河北石家庄052360；2.长沙矿冶研究院有限责任公司)
摘 要：中国重晶石资源储量丰富，为科学合理利用，避免重晶石开发过程中浪费，采用准3.2 mx60 m 回转窑还 原焙烧处理贵州天柱重晶石，考察了焙烧温度、抛煤对重晶石还原效果的影响。结果表明，当高温区温度为1 050~
1 200益、窑尾温度为500-600益、窑头温度为750-850 益、回转窑转速为0.20-0.40 r/min 、处理量为15-
20 t/h 、吨矿 耗煤为191.64 kg 时，获得粗钡中硫化钡质量分数为70.5%、粗钡浸岀率为91.3%的良好指标，焙烧矿石及浸岀考核
指标均合格，对合理利用中国储量巨大的重晶石矿资源具有重要的现实意义。饭店经理
关键词：重晶石；粗钡；回转窑；还原焙烧
中图分类号:P619.251 文献标识码：A 文章编号：1006-4990(2021)04-0073-03
Study on rotary kiln reduction roasting production process of barite in Tianzhu of Guizhou
Yan Zhenzong 1 袁 Wang Dong 2
(1.Hebei Xinji Chemical Group ,Shi Jiazhuang 052360, China ；
2.Changsha Rearch Institute of M ining and Metallurgy Co. ,Ltd.)
Abstract : China is rich in barite resources.In order to make scientific and rational u of barite and avoid waste in barite de velopment , the barite in Tianzhu of Guizhou was reduced and roasted in a rotary kiln of 准3.2 mx60 m.The effects of roasting
temperature and coal throwing on the reduction performance of barite were investigated.The results revealed that when the temperature of high temperature zone was 1 050-1 200 益 袁 the temperature of kiln tail was 500-600 益 袁 the temperature of
kiln head was 750-850 益 袁the rotary kiln speed was 0.20〜0.40 r/min ,the processing capacity was 15~20 t/h 袁and the coal
consumption per ton of mine was 191.64 kg , the content of barium sulfide in obtained crude barium reached 70.5% and the
crude barium leaching rate reached good index of 91.3%.The roasted ore and the leaching asssment index were all quali fied , which had important practical significance for rational utilization of barite resources with huge rerves in China.Key words : barite ； crude barium ； rotary kiln ； reduction roasting
中国是当今世界上重晶石资源最丰富的国家,
中国水资源公报探明储量列世界第一，同时也是世界重晶石的主要 生产国和出口国。贵州省是重晶石矿资源丰富的省
份，探明储量为1.24亿t，经开采后的保有矿石储量 占全国总量的34%，排名第一位［T 。全世界重晶
石
矿产资源主要集中在中国，而中国的重晶石资源又 以贵州省天柱县为最。天柱县自然资源得天独厚，蕴
藏有多个特大型重晶石矿床，矿石品位高，是中国最 大的重晶石生产基地。在那遥远的地方
为彻底改变重晶石矿开采利用过程中存在的资 源浪费严重的问题，按国家“十一五”期间发展循环
经济、建设节约型社会的倡导和要求，贵州天柱化工 有限责任公司与长沙矿冶研究院合作，由公司投入
资金对重晶石回转窑还原焙烧回收利用技术进行
研究开发，针对贵州省的重晶石矿资源，应用国内先
进的还原焙烧一浸出技术，进行小试、中试，并将科
技成果运用到大批量的生产中，实现重晶石矿资源 利用技术的整体提高, 达到合理利用资源的目的。
1工艺研究
1.1试验原料
试验用重晶石原料由贵州天柱五洲化工有限责
任公司提供，重晶石粒度为0〜12 mm ；重晶石中主
要成分钡质量分数为48.96%，硫质量分数较高为
10.99%，碳质量分数较低为0.16%，其他成分质量分
数为39.89%；重晶石中钡主要以硫酸钡形式存在，占
收稿日期：2020-10-29
作者简介：阎振宗(1965—)，男，咼级工程师，主要从事无机盐产品的研发和生产工作；E-mail ：***************。
无机盐工业第53卷第4期
80%，少量以碳酸钡形式存在，占2.60%o还原焙烧
燃料为粉煤和粒煤，粉煤粒度约74滋m，粒煤粒度为
0~8mm，其成分分析结果见表1。
表1燃煤成分分析
Table1Composition analysis of coal
w（水分）/
%w（挥发
分）/%
w（灰分）/
%
w（固定
碳）/%
w（硫）/
%
发热值/
（MJ-kg-1）
5.615.99〜14.62-53.50-0.22〜0.7323.87-
18.7922.1163.7930.59 1.2研究方法
以重晶石为原料，窑头抛煤和窑尾配煤作固体还原剂，配入回转窑中开展重晶石还原焙烧研究。焙烧过程中，回转窑窑头粉煤为主要加热燃料、窑头抛煤为辅助供热。窑尾粉矿仓的粉矿和粉煤仓的还原煤分别用定量给料机按煤18%~20%的比例混合配料，经胶带输送机给入回转窑内进行还原焙烧。加热用的粉煤和一次空气从燃烧系统喷入窑内进行燃烧。同时，从窑头抛入加矿量4%~6%的煤作为辅助供热及还原。在窑身装有3台窑背风机，鼓入二次空气使得未燃烧的粉煤继续燃烧以加热矿石。经150~ 180min的还原焙烧后的成品焙烧矿通过排料漏斗直接进入料盅，运至浸出车间进行粗钡浸出，浸出的合格液进入后续碳化工段，浸出渣运至渣场。回转窑排出的烟气经余热锅炉热交换，产出蒸汽用于加热浓卤和稀卤，烟气再经过电除尘器除尘和水膜收尘后进行烟气脱硫，烟气含尘浓度和脱硫达标后由引风机送入60m烟囱排入大气。回转窑还原焙烧重晶石矿详细工艺流程见图1o
24韵母
重晶石『煤
|04
整畧赏暑身二J回转窑*原焙烧卜—窑头抛煤及空气
焙烧矿「”烟气
浸出渣直出液
烟尘反料仓烟气排空
图1回转窑还原焙烧重晶石工艺流程图
Fig.1Process flow diagram of reduction
roasting barite in rotary kiln
1.3试验主要设备
试验使用的设备主要包括回转窑、热风机、余热锅炉、电除尘器、脱硫塔、锅炉引风机、烟囱等。
2结果与讨论
贵州天柱县周围重晶石矿分布广泛，贵州天柱化工有限责任公司多年从事钡盐生产，由于本厂原矿致密度高，且矿石耐火度不一致，所以在回转窑焙烧时窑内的还原气氛直接影响到粗钡转化率。由于矿石复杂、耐火度不同袁所以焙烧温度、抛煤等工艺参数的选择和控制，都将影响到整个生产系统能否顺利运行和取得良好技术及经济指标。
2.1焙烧温度对还原效果的影响
还原焙烧温度是影响重晶石还原焙烧效果的主要因素。由于焙烧温度低于700益重晶石还原反应几乎不进行[3]o温度越高反应速度越快，但温度高于1200益反应速度并不会加速递增，反而会造成窑尾烟气温度升高，耗费能源燃料。回转窑焙烧温度要平衡回转窑的还原煤中灰分和矿石杂质开始软化的温度，否则，会造成回转窑内物料熔融，甚至结圈，结圈不断增大会引起窑尾返料，直接影响产品回收率，甚至停窑4〕。在生产过程中，热电偶测得的物料温度要低于实际料温，因为热电偶不是直接埋入料层中，热电偶加了保护套管，本文只以仪表显示温度作为结果考查。综合考虑，在处理量为15t/h、转速为0.2~0.4r/min条件下进行焙烧温度试验，焙烧温度试验范围在1000~1250益。
焙烧温度试验结果见表2。从表2可知袁工业试验焙烧温度从1000益到1250益，粗钡浸出率达91.30%。生产结果表明袁提高回转窑焙烧温度能加速碳的气化反应和硫酸钡的还原反应，加速矿石中
BaSO4向BaS转化，但是温度过高矿石中BaSO。会与杂质Al O3、SiO2、Fe?O3以及过程中生成的Fe3O4和FeO发生反应，生成硅酸盐（BaSiO3、BaSiO4）、铁酸盐（BaO・Fe?O3）和铝酸盐（BaO-Al?03）等物质，这些物质在高温时极易熔融结块，阻碍重晶石的还原反应，使焙烧好的粗钡中硫化钡含量降低而浸出渣量增大，更严重时会形成回转窑结圈，甚至导致停产。从延长生产周期和提高经济效益角度考虑，应尽量减轻回转窑结圈的生成。还原段温度仪表显示大于1200益，极易形成结圈，且不容易脱落。
表2焙烧温度试验结果
Table2Test result of roasting temperature 焙烧温度/益粗钡浸出率/%焙烧温度/益粗钡浸出率/% 100071.51120091.30
115087.68125068.23
贵州天柱重晶石矿石回转窑还原焙烧要求高温区温度为1050~1200益，矿石在高温区停留时间为150~180min，在高于1250益条件下操作，短时间内
2021年4月阎振宗等：贵州天柱重晶石回转窑还原焙烧生产工艺研究
可获得较高粗钡转化率，但极易造成过烧结矿反而降低粗钡浸出率，大大降低钡的收率；窑头焙烧料背阔肌功能
出窑温度控制在700-900益为宜，温度过低将存在欠烧现象（粗钡转化率低），温度过高将出现矿石熔融现象（形成矿石包裹，粗钡转化率降低）；窑尾温度控制在500-600益最佳。实际生产中根据具体矿石来调整窑内温度场分布。
2.2抛煤对还原效果的影响
抛煤装置是回转窑还原焙烧提高产能、节约还原剂及燃料的有效装备，可达到有效控制还原性气氛、延长高温带、提高产能、节约还原剂及燃料的目的。抛煤装置系统由煤仓、抛煤罗茨风机、定量给料机、抛煤枪、下料溜子、管阀等组成。抛煤罗茨风机的风量根据抛煤量大小和还原焙烧情况进行调控。
图2抛煤工艺设备联系图
Fig.2Equipment connection diagram of coal throwing process
在准3.2mx60m回转窑装备上进行现场生产工业试验，从试验结果显示，相比原有钡盐回转窑焙烧装置的产能提高20%、粗钡转化率由原来的60%提高到了70%、配煤由200kg/t降至约190kg/t，在提高矿石回收率的同时降低了能耗，抛煤工艺可以加强窑内还原气氛，提高产能，实现了资源的高效利用、节能降耗，为企业带来显著的经济效益。
回转窑还原焙烧采用从窑尾（给料端）配入煤和窑头（排料端）抛入煤相结合的方式进行还原煤给入，能够有效延长反应高温带，大大增加了回转窑处理量，可以保证合理的窑内温度场分布、保持弱还原性气氛以及提高产能，同时降低了单位能耗和单位成本。具体生产操作中，当窑内温度升到800-950益时，窑尾开始加入矿石和煤的混合料，投料1h时，从窑头开始抛煤，窑内温度迅速升高，高温带拉长；1h后距离窑口1/2窑身长处温度达到1100-1200益，还原焙烧高温带长度为20-40m。
2.3还原焙烧热耗的控制
在2017年7月4日17:08开始投料至2017年9月18日18:00停产检修，在这段期间内生产统计数据显示：与原有还原焙烧工艺相比，采用抛煤工艺及装置使原有钡盐回转窑焙烧的产能提高20%、粗钡转化率由原来的60%提高到70%、窑尾配煤由200kg/t降至约190kg/t，整个生产过程中燃料入窑热耗达到706.57万kJ/t，详见表3贵州天柱化工有限责任公司重晶石矿回转窑还原焙烧能耗指标。
表3重晶石矿回转窑还原焙烧能耗指标
Table3Energy consumption index for reduction roasting in rotary kiln of barite mine
消耗煤/(kg-t-1)处理原矿量/
t 实际投料
时间/d
周期内作
业率/%
处理能力/
（fh-1）
配煤粉煤抛煤
190.6470.6528.5028240.8709516.80
注：以上数据均来源于生产统计数据；单位热值配煤为23694.85kJ/kg，粉煤为25704kJ/kg，抛煤为25704kJ/kg；在消耗中未扣除煤含水分，热值取低值；周期内作业率指的是由于生产原因重晶石停供料，回转窑运行并未停止。
从表3可以看出，回转窑还原焙烧重晶石矿处理量可达16.80t/h，开窑周期为70d，周期内作业率为95%o与国内其他类似生产工艺比较，贵州天柱化工有限责任公司重晶石矿回转窑还原焙烧的热耗可
以控制在（700±10）万kJ/t，吨矿耗煤289.79kg。理论计算贵州天柱重晶石矿焙烧热耗为520.97万kJ/t，通过分析得知焙烧料（即粗钡）残炭量为5%，因此在生产过程中的热耗和处理量还有一定的潜力可挖。3结论
1）贵州天柱重晶石矿石回转窑还原焙烧高温区温度在1050-1200益可获得较好的粗钡转化率，焙烧温度过高极易造成过烧结矿反而降低粗钡浸出率，大大降低钡的收率。2）重晶石矿还原焙烧对窑内气氛要求高, 需要强还原气氛，采用抛煤工艺对重晶石矿还原效果显著。采用抛煤工艺及装置，使原有钡盐回转窑焙烧的产能提高20%、粗钡转化率由原来
（下转第94页）
运动广播稿
无机盐工业第53卷第4期
g-C s N4(x)催化剂吸附和降解甲基橙性能达到最大, 60min吸附了52%的甲基橙，光催化120min降解了98%的甲基橙。高分散的BiOI颗粒及合适的禁带宽度是Bi0I/g-C3N4(0.5)催化剂表现出最佳吸附和光催化降解甲基橙性能的主要原因。2)120益回流温度制备的BiOI/g-C3N4(0.5)催化剂具有适中的粒径、比表面积和表面羟基浓度，其吸附和光催化降解甲基橙性能显著优于100益和140益回流温度制备的催化剂。
参考文献：
[1]汪晓凤，段芳，陈明清.Bi/BiOI复合光催化剂的原位生成及其
可见光催化性能[J].应用化工,2016,45(4)：672-676.
[2]孙海杰，陈凌霞，张晓锋，等.Ru-B-BiOI催化剂光催化降解甲
基橙性能研究[J].水处理技术,2019,45(6):48-51.
[3]付大卫，谢汝义，张琳萍，等.空心球状碘氧化铋的制备及其对
染料的吸附降解性能[J].水处理技术,2017,34(5):590-596. [4]白红亮，王俊生，王艳.Au-Pd/ZrO可见光下催化苯甲醇氧化反
应条件探索[J].无机盐工业,2020,52(4):100-103.
[5]孙海杰，邵冰琪，陈凌霞，等.二氧化硅负载碘氧化铋光催化降
什么叫做奇数解甲基橙性能研究[J].无机盐工业,2019,51(7)：89-92.
[6]季璐璐，许雪棠，黄经发，等.BiOBr微纳米材料的制备及其光催
化降解含酚废水的研究[J].无机盐工业,2018,50(8):78-81. [7]Sun Yanjuan,Liao Jiazhen,Dong Fan,et al.A Bi/BiOI/(BiO)2CO3
heterostructure for enhanced photocatalytic NO removal under visible light[J].Chine Journal of Catalysis,2019,40(3):362-370.
[8]吴之强，刘万毅，王冈lj，等.质子化g-C s N/S-SiC复合材料的制
备及光催化降解茜素红性能[J].高等学校化学学报,2019, 40(10):2178-2185.
[9]赵艳锋，孙效龙，胡绍争，等.氧掺杂对VN-g-C3N4催化剂光催
化固氮性能的影响[J].高等学校化学学报,2020,41(1)：132-139.
[10]孙海杰，陈秀丽，黄振旭，等.NaOH浓度对苯选择加氢制环
己烯Ru-Zn催化剂性能的影响咱J].化工学报,2016,67(4)：
1324-1332.
[11]黄建辉，林文婷，谢丽燕.石墨相氮化碳-碘氧化铋层状异质
结的构建及其光催化杀菌性能咱J].环境科学,2017,38(9)：
3979-3986.
(上接第75页)
的60%提高到70%、配煤由200kg/t降至约190kg/t，在提高矿石回收率的同时降低了能耗，抛煤工艺可以加强窑内还原气氛，提高产能和粗钡转化率。3)采用准3.2mx60m回转窑还原焙烧处理贵州天柱重晶石矿，处理量可达到16.80t/h，焙烧矿石及生产碳酸钡考核指标合格，对合理利用中国储量巨大
的重晶石矿资源具有重要的现实意义，为提高重晶石矿利用率和节能减排开辟了新的有效途径。参考文献:
[1]赵成东，华东，万洋，等.贵州省重晶石矿产资源综合利用现
状[J].矿物学报,2013(S2)：728.
[2]张福良，卢晓亚.我国重晶石资源开发利用现状及建议[J].现代
矿业,2017(9):1-4.
[3]陈琨.硫酸钡碳热还原过程的研究[D].贵阳：贵州大学,2017.
[4]唐成鹏.回转窑结圈原因的探索与控制咱J].本钢技术,2018,
290(1):45-47.
[5]陈金荣.回转窑喷煤结圈机理及处理结圈技术的研究[J].耐火
与石灰,2019,44(1):11—15.
