專利名稱：利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其錫冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種工藝穩(wěn)定，操作簡便，能夠?qū)⒏唠s質(zhì)硫酸渣中的各種雜質(zhì)有效去除的生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法。
背景技術(shù)：
隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鐵礦的自然資源日益緊缺，許多國家很早就開始了對含鐵資源的二次利用研究。黃鐵礦生產(chǎn)硫酸后的沸騰爐渣和煙塵，統(tǒng)稱為“硫酸渣”，由于其含鐵較高，雜質(zhì)含量低，多年來一直成為二次開發(fā)利用的重要資源。最早研究開發(fā)利用的國家是日本，從1950年就正式使用硫酸渣為煉鐵原料，年使用量在百萬噸以上，到1961年，日本、西德、英國三國使用的硫酸渣總量達到672萬噸。硫酸渣利用技術(shù)最有代表性的是日本光和精礦公司開發(fā)的“氯化揮發(fā)球團法”，簡稱“光和法”。我國從上世紀60年代就開始學習引進日本的“光和法”處理黃鐵礦硫酸渣，多年來國內(nèi)也有不少研究應用成果出現(xiàn)，申請了多項發(fā)明專利。我國有色金屬伴生的鐵質(zhì)多金屬復雜共伴生礦，在選礦過程中產(chǎn)生的尾礦中鐵的含量很高，尾礦綜合利用時選出硫鐵礦，其中常含有一定數(shù)量的砷、鋅、鉛、錫、銅等金屬，在制取硫酸時，上述金屬大部分進入硫酸渣，成為影響煉鐵原料質(zhì)量的雜質(zhì)。高雜質(zhì)硫酸燒渣含鐵雖然較高(Fe 53 57%)，但是鋅(Zn 0. 7 1. 5%)、銅(Cu 0. 5 0. 7%)、錫(Sn 0. 2 0. 5%)、鉛(Pb 0. Γ0. 3%)、硫(S 0. 5 1. 2%)含量也較高，尤其是砷在硫酸渣中含量可高達0. 5^1. 8%，而鐵礦質(zhì)量標準對砷含量的要求最嚴格，必須在0. 07%以下。正是由于雜質(zhì)砷的影響，限制了硫酸渣中作為鐵資源的綜合利用，脫砷效果是影響高雜質(zhì)硫酸渣充分利用的技術(shù)障礙，是迫切需要解決的技術(shù)難題。本發(fā)明人經(jīng)過多年潛心研究，研制開發(fā)了一種針對高雜質(zhì)多元素硫酸渣的特點，提出了從硫酸渣中脫砷，同時提取鋅、鉛、錫、銅等多種有色金屬的方法，在獲得質(zhì)量合格的煉鐵原料的同時，把有害的雜質(zhì)變?yōu)橛杏玫馁Y源，實現(xiàn)富含有價值金屬的二次資源的綜合利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝穩(wěn)定，操作簡便，能夠?qū)⒏唠s質(zhì)硫酸渣中的各種雜質(zhì)有效去除，生產(chǎn)合格鐵球團礦的同時富集有價金屬的方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，包括中溫還原焙燒、鐵球團制備、高溫氯化焙燒、鐵球團降溫并回收熱能、煙氣收塵與凈化工序，具體包括
Α、中溫還原焙燒按硫酸渣的重量加入6 9%的褐煤和/或焦粉作為還原劑，控制配料堿度為0. 5 0. 67，控制前置回轉(zhuǎn)窯窯頭溫度75(T90(TC，窯尾溫度35(T50(TC，物料在弱還原環(huán)境下焙燒7(Tl00min，使其中絕大部分砷和一部分鋅、錫還原揮發(fā)進入煙塵中，而鐵和銅則留在焙砂中；
B、鐵球團制備熱焙砂送入攪拌器中，加入重量比3 5%氯化亞鐵，2^3%的粘合劑，2^3% 的褐煤和/或焦粉，經(jīng)攪拌混勻后制成粒徑2(T30mm的球粒，然后送入干燥預熱裝置中，在40(Γ1000 溫度下梯級加熱16 20min，使鐵球團干燥并預熱至70(T80(TC ；
C、高溫氯化焙燒經(jīng)預熱的鐵球團送入后置回轉(zhuǎn)窯，控制窯頭溫度115(T130(TC，窯尾溫度85(T100(TC，使窯頭保持弱還原氣氛，窯尾保持弱氧化氣氛，氯化焙燒6(T80min，使殘余砷還原揮發(fā)，鋅、錫、銅氯化揮發(fā)，硫氧化成二氧化硫進入煙氣；并促使鐵球團固結(jié)硬化， 提高球團強度；窯尾高溫煙氣引入B工序作為工作熱源；
D、鐵球團降溫并回收熱能高溫球團出窯后送入冷卻設(shè)備，通入冷風將高溫球團冷卻至100°C左右，回收其熱能的熱風作為B工序的工作熱源；
E、煙氣收塵與凈化來自回轉(zhuǎn)窯的含塵煙氣采用干式收塵系統(tǒng)收塵，捕收砷、鋅、鉛、 錫、銅的氧化物和/或氯化物，提高金屬回收率；除塵后的煙氣采用濕法凈化，將煙氣中的硫、砷的氧化物和/或氯化物，以及殘余的煙塵捕收到凈化液中，使煙氣達標排放。硫酸渣中的砷以高價砷氧化物(As2O5)和低價砷氧化物(As2O3)形態(tài)共存，其中高價氧化物約占2/3 ；其它有色金屬雜質(zhì)也主要以氧化物形式存在。現(xiàn)有技術(shù)“光和法”等高溫氯化焙燒方法，均是基于各種金屬對氧和氯的親和力和揮發(fā)點不同，將還原、氯化、氧化焙燒、高溫固結(jié)等多種不同工藝集中在一段回轉(zhuǎn)窯內(nèi)來完成，但實際上不可能同時兼顧揮發(fā)多種不同性質(zhì)的雜質(zhì)，尤其是采用氯化鈣(CaCl2)作為氯化劑，雖然有很多優(yōu)點，但是對脫砷非常不利，因為任何鈣的氧化物或鈣鹽都可能將砷固化為砷酸鈣而無法揮發(fā)脫除。這就是傳統(tǒng)的氯化焙燒方法為什么能夠有效地處理雜質(zhì)含量低的黃鐵礦“燒渣”，而在處理有色金屬尾礦制酸產(chǎn)出的高雜質(zhì)硫酸渣時，不能生產(chǎn)出合格煉鐵原料的主要原因。通常砷在硫酸渣中的含量在1. (Γ2. 0%，而合格鐵礦粉(球團)要求砷必須< 0. 07%, 則要求砷的揮發(fā)率必須達到95%以上?，F(xiàn)有技術(shù)氯化焙燒技術(shù)多采用氯化鈣作為氯化劑， 將脫砷和有色金屬氯化揮發(fā)混在一起，使氧化砷化合成為砷酸鈣，所以脫砷率很低。其實低價砷氧化物(As2O3)的沸點很低，僅為460°C，在設(shè)定中溫還原焙燒條件下，只要能夠生成 As2O3，可以使絕大部分砷還原揮發(fā)，基本能夠滿足煉鐵要求。本發(fā)明針對高雜質(zhì)硫酸渣的性能特點，采用分窯焙燒揮發(fā)工藝，對砷采取中溫還原焙燒揮發(fā)法，而對鋅、錫、鉛則采取還原氯化焙燒的方法，對銅則采取氧化氯化焙燒揮發(fā)方法，并在氧化氣氛下進行高溫焙燒，生產(chǎn)出合格鐵球團。本發(fā)明采用褐煤部分或全部替代焦粉作為還原劑，有利于保持窯內(nèi)為弱還原氣氛，有利于砷還原揮發(fā)。強還原氣氛會造成砷、鐵還原成為砷鐵合金，不利揮發(fā)，還會造成結(jié)窯，使操作不順利。如果出現(xiàn)氧化氣氛，對砷的揮發(fā)不利。本發(fā)明利用褐煤揮發(fā)份高的特點， 配合控制風量，避免窯內(nèi)出現(xiàn)氧化氣氛。所述B工序采用氯化亞鐵作為氯化劑，目的在于還原脫砷已經(jīng)達到要求的前提下，利用氯化亞鐵的優(yōu)點，進一步將殘留的有色金屬充分氯化揮發(fā)。加入粘合劑的目的在于通過提高物料的粘結(jié)性，確保鐵球團的質(zhì)量。所述C工序，保持窯頭為弱還原氣氛，一是為了使殘余的砷還原揮發(fā)，二是使鋅、 錫還原氯化揮發(fā)；保持窯尾為弱氧化氣氛，一是使磁性氧化鐵(Fe3O4)氧化成高價氧化物 (!^e2O3)，二是使硫氧化成二氧化硫進入煙氣，三是在氧化氣氛下促使銅氯化揮發(fā)。本發(fā)明針對燒渣中幾種有色金屬對氧氯親和力不同和揮發(fā)點不同，以回轉(zhuǎn)窯為焙燒揮發(fā)設(shè)備，采用不同的氣氛、不同的揮發(fā)溫度，在兩段回轉(zhuǎn)窯內(nèi)分別進行中溫還原焙燒和高溫氯化焙燒。前段回轉(zhuǎn)窯完成絕大部分砷的還原揮發(fā)，后段回轉(zhuǎn)窯主要完成鋅、錫、鉛的還原及氯化揮發(fā)任務，銅的氧化及氯化揮發(fā)、硫的氧化脫除和鐵的氧化及球團高溫固結(jié)。本發(fā)明方法之鐵回收率92 95%，脫砷率>95%、脫硫率> 90%,鉛、錫、鋅揮發(fā)率60 70%，銅揮發(fā)率約30%。


附圖為本發(fā)明之工藝流程框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導所作的任何變更或改進，均屬于本發(fā)明的保護范圍。如附圖所示，本發(fā)明包括中溫還原焙燒、鐵球團制備、高溫氯化焙燒、鐵球團降溫并回收熱能、煙氣收塵與凈化工序，具體包括
A、中溫還原焙燒按硫酸渣的重量加入6 9%的褐煤和/或焦粉作為還原劑，控制配料堿度(Ca0/Si02)為0. 5 0. 67，控制前置回轉(zhuǎn)窯窯頭溫度75(T900°C，窯尾溫度35(T500°C， 物料在弱還原環(huán)境下焙燒7(Tl00min，使其中絕大部分砷和一部分鋅、錫還原揮發(fā)進入煙塵中，而鐵和銅則留在焙砂中；
B、鐵球團制備熱焙砂送入攪拌器中，加入重量比3 5%氯化亞鐵，2^3%的粘合劑，2^3% 的褐煤和/或焦粉，經(jīng)攪拌混勻后制成粒徑2(T30mm的球粒，然后送入干燥預熱裝置中，在 40(Γ1000 溫度下梯級加熱16 20min，使鐵球團干燥并預熱至70(T80(TC ；
C、高溫氯化焙燒經(jīng)預熱的鐵球團送入后置回轉(zhuǎn)窯，控制窯頭溫度115(T130(TC，窯尾溫度85(T100(TC，使窯頭保持弱還原氣氛，窯尾保持弱氧化氣氛，氯化焙燒6(T80min，使殘余砷還原揮發(fā)，鋅、錫、銅氯化揮發(fā)，硫氧化成二氧化硫進入煙氣；并促使鐵球團固結(jié)硬化， 提高球團強度；窯尾高溫煙氣引入B工序作為工作熱源；
D、鐵球團降溫并回收熱能高溫球團出窯后送入冷卻設(shè)備，通入冷風將高溫球團冷卻至100°C左右，回收熱能的熱風作為B工序的工作熱源；
E、煙氣收塵與凈化兩段回轉(zhuǎn)窯的含塵煙氣采用干式收塵系統(tǒng)收塵，捕收砷、鋅、鉛、 錫、銅的氧化物或氯化物，提高金屬回收率；除塵后的煙氣采用濕法凈化，將煙氣中的硫、砷的氧化物和/或氯化物，以及殘余的煙塵捕收到凈化液中，使煙氣達標排放。A工序中按硫酸渣的重量加入5 8%的褐煤和/或焦粉，或用石英粉作為堿度調(diào)節(jié)劑控制配料堿度為0. 55、. 60，窯頭溫度80(T850°C，窯尾溫度40(T450°C，中溫還原焙燒 80 90min。所述的粘合劑為鈉基膨潤土、鈣基膨潤土中的一種或一種以上的混合粘合劑。所述膨潤土中蒙脫石的含量彡65%，PH值7 9。所述B工序攪拌器混合配料，采用雙螺旋混料機或園筒混料機，對物料充分攪拌混合均勻。所述的制粒機為園盤式制粒機；所述的干燥預熱裝置為鏈篦機，球粒在鏈篦機中 60(T80(TC溫度下進行分段干燥和預熱。所述的高溫鐵氧球團冷卻采用環(huán)式冷卻機進行風冷并交換回收熱能。所述的干式收塵為重力沉降式收塵和布袋式收塵。
所述的布袋式收塵溫度控制在氯化物的露點16(T18(TC之上，所述的收塵布袋為耐高溫布袋，耐溫彡200°C。所述前置回轉(zhuǎn)窯的高溫煙氣經(jīng)干式收塵后直接送入濕式凈化系統(tǒng)；所述后置回轉(zhuǎn)窯的高溫含塵煙氣首先被引入B工序作為鐵氧球團干燥預熱熱源，加熱鐵球團后再進入收塵系統(tǒng)。所述的濕式凈化裝置采用高防腐N-D鋼制作。所述前置回轉(zhuǎn)窯長徑比為12 15 ；傾斜度為4 5% ；回轉(zhuǎn)速度為0. 8 1. 2 r/min。所述后置回轉(zhuǎn)窯長徑比為1(Γ12 ；傾斜度為2 3% ；回轉(zhuǎn)速度為0. 6^1. 0 r/min。所述回轉(zhuǎn)窯以發(fā)生爐煤氣為燃料。所述的固廢綜合利用濕式凈化系吸收殘余煙塵和煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、 氧化砷等有害氣體成為漿液，在漿液中加入石灰多級中和過濾，濾渣中富集了鋅、錫、鉛等金屬，直接作為熔煉的原料，濾液中的氯化鈣進入高溫氯化焙燒流程，以補充氯化劑的消
耗 ο下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明
使用原料硫酸渣成分見表1
權(quán)利要求
1.一種利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法，其特征是包括中溫還原焙燒、鐵球團制備、高溫氯化焙燒、鐵球團降溫并回收熱能、煙氣收塵與凈化工序，具體包括A、中溫還原焙燒按硫酸渣的重量加入6 9%的褐煤和/或焦粉作為還原劑，控制配料堿度為0. 5 0. 67，控制前置回轉(zhuǎn)窯窯頭溫度75(T90(TC，窯尾溫度35(T50(TC，物料在弱還原環(huán)境下焙燒7(Tl00min，使其中絕大部分砷和一部分鋅、錫還原揮發(fā)進入煙塵中，而鐵和銅則留在焙砂中；B、鐵球團制備熱焙砂送入攪拌器中，加入重量比3 5%氯化亞鐵，2^3%的粘合劑，2^3% 的褐煤和/或焦粉，經(jīng)攪拌混勻后制成粒徑2(T30mm的球粒，然后送入干燥預熱裝置中，在 40(Γ1000 溫度下梯級加熱16 20min，使鐵球團干燥并預熱至70(T80(TC ；C、高溫氯化焙燒經(jīng)預熱的鐵球團送入后置回轉(zhuǎn)窯，控制窯頭溫度115(T130(TC，窯尾溫度85(T100(TC，使窯頭保持弱還原氣氛，窯尾保持弱氧化氣氛，氯化焙燒6(T80min，使殘余砷還原揮發(fā)，鋅、錫、銅氯化揮發(fā)，硫氧化成二氧化硫進入煙氣；并促使鐵球團固結(jié)硬化， 提高球團強度；窯尾高溫煙氣引入B工序作為工作熱源；D、鐵球團降溫并回收熱能高溫球團出窯后送入冷卻設(shè)備，通入冷風將高溫球團冷卻至100°C左右，回收其熱能的熱風作為B工序的工作熱源；E、煙氣收塵與凈化兩段回轉(zhuǎn)窯的含塵煙氣采用干式收塵系統(tǒng)收塵，捕收砷、鋅、鉛、 錫、銅的氧化物或氯化物，提高金屬回收率；除塵后的煙氣采用濕法凈化，將煙氣中的硫、砷的氧化物和/或氯化物，以及殘余的煙塵捕收到凈化液中，使煙氣達標排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法，其特征是:A工序中按硫酸渣的重量加入5 8%的褐煤和/或焦粉，或用石英粉作為堿度調(diào)節(jié)劑控制配料堿度為0. 55、. 60，控制窯頭溫度80(T850°C，窯尾溫度40(T450°C，中溫還原焙燒 8(T90min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法，其特征是所述粘合劑為鈉基膨潤土、鈣基膨潤土中的一種或一種以上的混合粘合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法，其特征是所述的制粒機為園盤式制粒機；所述的干燥預熱裝置為鏈篦機，球粒在鏈篦機中 60(T80(TC溫度下梯級干燥和預熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法，其特征是所述的干式收塵為重力沉降式收塵和/或布袋式收塵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法，其特征是所述的布袋式收塵溫度控制在氯化物的露點16(T18(TC之上，所述的收塵布袋耐溫≥200°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法，其特征是所述前置回轉(zhuǎn)窯的高溫煙氣經(jīng)干式收塵后直接送入濕式凈化系統(tǒng)；所述后置回轉(zhuǎn)窯的高溫含塵煙氣首先被引入B工序作為鐵氧球團干燥預熱熱源，加熱鐵球團后再進入收塵系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法，其特征是所述的濕式凈化裝置采用高防腐N-D鋼制作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法，其特征是所述前置回轉(zhuǎn)窯長徑比為12 15 ；傾斜度為壙5 % ；回轉(zhuǎn)速度為0. 8^1. 2 r/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法， 其特征是所述后置回轉(zhuǎn)窯長徑比為1(Γ12 ；傾斜度為2 3% ；回轉(zhuǎn)速度為0. 6^1. 0 r/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用高雜質(zhì)硫酸渣生產(chǎn)鐵球團礦并富集有價金屬的方法，包括中溫還原焙燒、鐵球團制備、高溫氯化焙燒、鐵球團降溫并回收熱能、煙氣收塵與凈化工序，按硫酸渣重量加入6~9%還原劑，窯頭溫度750~900℃，窯尾溫度350~500℃，還原焙燒70~100min；熱焙砂加入3~5%氯化亞鐵，2~3%粘合劑，2~3%褐煤和/或焦粉，制粒并經(jīng)干燥預熱后進行高溫氯化焙燒；回收熱能，收塵、凈化使煙氣達標排放。本發(fā)明采用兩段回轉(zhuǎn)窯分別完成還原焙燒和高溫氯化焙燒，還原焙燒脫出大部分砷，部分鋅還原揮發(fā)，氯化焙燒使殘余砷的還原揮發(fā)，鋅、錫、鉛、銅氯化揮發(fā)，硫氧化成二氧化硫進入煙氣，得到合格鐵球團。本發(fā)明鐵回收率92~95%，脫砷率>95%、脫硫率≥90%，鉛、錫、鋅揮發(fā)率60~70%，銅揮發(fā)率約30%。
文檔編號C22B7/00GK102534188SQ20121001793
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者劉勇, 吳建民, 李果, 謝官華 申請人:個舊市富祥工貿(mào)有限責任公司