高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法
【專利摘要】高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，本發(fā)明涉及礦砂中砷的脫除方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的礦石脫砷方法應(yīng)用于河道尾砂時砷的脫除率低，不能滿足冶煉的要求的技術(shù)問題。本方法：向河道尾砂中添加膨潤土，加水混勻后造球，然后放入氧化爐中，在空氣過量的條件下焙燒，得到氧化礦球；再將氧化礦球與還原煤放入豎式管爐中焙燒，使河道尾砂中的砷去除，經(jīng)本發(fā)明的方法處理后的河道尾砂中砷的百分含量為0.1%以下，去除率達(dá)90%～96%，可滿足高爐冶煉要求。
【專利說明】高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及河道尾砂中砷的脫除方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著冶金工業(yè)的迅速發(fā)展，尾礦、尾砂的產(chǎn)生量不斷增加。我國現(xiàn)有2000多座礦山尾礦、尾砂庫，尾礦總庫容達(dá)10億方，積存量達(dá)千億噸。絕大多數(shù)尾砂僅僅被簡單地覆土填埋，含重金屬尾砂流入河道中，致使河道堵塞，給河流水體造成了嚴(yán)重的重金屬污染。此外，在鐵礦資源日益緊張的趨勢下，河道尾砂經(jīng)初選和精選后可獲得含硫、鐵、砷精礦產(chǎn)品，可實現(xiàn)資源綜合回收利用。在尾砂中硫、鐵、砷等的共生關(guān)系非常復(fù)雜，砷的含量超標(biāo)影響了鐵精礦冶煉工序，必須脫除鐵精礦中的神。
[0003]關(guān)于脫砷研究已有大量的文獻(xiàn):包括選礦脫砷法、細(xì)菌氧化法、NaOH焙燒脫砷法、濕法氧化法、氧化焙燒法、加壓氧化法、硝酸分解法、真空脫砷法等方法。目前國內(nèi)外處理高砷鐵礦的方法可有2種:一種是用氧化焙燒、還原焙燒和真空焙燒等火法進(jìn)行處理，砷直接以白砷形式回收；另一種是采用酸浸、堿浸或鹽浸等濕法流程，先把砷從礦中分離出來，然后再進(jìn)一步采用硫化法處理或進(jìn)行其它無害化處理。
[0004]我國在尾礦脫砷工藝方面已有不少專利:如申請?zhí)枮?1138006的中國專利公開了高砷高硫金精礦脫除砷硫元素的方法，含砷硫金精礦經(jīng)調(diào)漿后進(jìn)入還原爐進(jìn)行缺氧焙燒，脫除砷和大部分硫；還原爐出來的渣和經(jīng)熱旋風(fēng)收集下來的塵再進(jìn)入氧化爐進(jìn)行氧化焙燒，進(jìn)一步脫硫；兩股煙氣經(jīng)各自的降溫除塵系統(tǒng)后匯合于電除塵器進(jìn)口，再進(jìn)入收砷制硫酸系統(tǒng)；含少量砷的塵再經(jīng)調(diào)漿后返回還原爐進(jìn)行二次焙燒脫砷。申請?zhí)枮镃N200410065946.2的中國專利公開了高含砷含硫鐵礦綜合利用砷元素的方法，該法是從高含砷硫鐵礦中綜合利用砷硫元素的方 法，含砷硫鐵礦加入還原爐進(jìn)行缺氧培燒，脫除砷和大部分硫；還原爐出來的渣和經(jīng)熱旋風(fēng)收集下來的塵再進(jìn)入氧化爐進(jìn)行氧化焙燒，進(jìn)一步脫硫；兩股煙氣經(jīng)各自的降溫除塵系統(tǒng)后匯合于電除塵器進(jìn)口，再進(jìn)入收砷制硫酸系統(tǒng)。
[0005]以上脫砷工藝具有較好的效果，并實現(xiàn)資源的有效回收利用，但河道尾砂中砷含量為2.0%~2.5%，其含量高不能滿足冶煉的要求，在利用現(xiàn)有的脫砷方法進(jìn)行脫砷，即直接將河道尾砂加入爐中缺氧碚燒，由于河道尾砂堆積，加熱不均勻，氣態(tài)物質(zhì)難于逸出，砷的脫除率只有30%~40%，仍舊不能滿足冶煉要求，影響了高砷硫鐵河道尾砂的綜合利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的礦石脫砷方法應(yīng)用于河道尾砂時砷的脫除率低，不能滿足冶煉的要求的技術(shù)問題，而提供高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法。
[0007]本發(fā)明的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法按以下步驟進(jìn)行:
[0008]一、向河道尾砂中添加膨潤土，加水混勻后得到生料，將生料加入到造球機(jī)中造球，得到生球；
[0009]二、將步驟一制備的生球加入氧化爐中，在空氣過量的條件下，升溫至850 V~920°C并保持8~12min，得到氧化礦球；
[0010]三、按氧化礦球與還原煤的質(zhì)量比為(1.6~2):1將步驟二得到的氧化礦球與還原煤裝入還原罐內(nèi)，再將還原罐放入溫度為870°C~880°C的豎式管爐中焙燒55~65min，焙燒時控制豎式管爐中內(nèi)氧氣體積含量至4%~5%，然后將還原罐從豎式管爐內(nèi)中取出，降到室溫，完成高砷硫鐵河道尾砂脫砷。
[0011]本發(fā)明向河道尾砂中加入膨潤土，造球后，放入氧化爐中，在空氣過量條件下河道尾砂中的FeS、Fe304完全氧化成Fe2O3，硫絕大部分生成SO2進(jìn)入煙氣中，少量生成硫酸鹽進(jìn)入鐵精礦中，而砷則揮發(fā)，經(jīng)氧化爐工段，鐵精礦中砷的含量為0.5~0.6%，去除率達(dá)75%~80%。然后采用干法進(jìn)料，將氧化礦球和還原煤送入豎式爐在缺氧氣氛中焙燒，氧化礦球中的砷以As2O3形態(tài)進(jìn)入煙氣中，硫大部分以SO2及升華硫形態(tài)進(jìn)入煙氣，最后經(jīng)處理后的河道尾砂中砷的百分含量為0.1%以下，去除率達(dá)90%~96%，可滿足高爐冶煉要求。
[0012]本發(fā)明在分析砷及含砷礦物的理化性質(zhì)和研究礦物學(xué)特征的基礎(chǔ)上，利用單質(zhì)砷、砷硫化物、砷黃鐵礦等可在弱氧化氣氛下被氧化成三氧化二砷，砷酸鹽礦物則在弱還原氣氛下被還原成三氧化二砷的特點，采用球團(tuán)氧化——弱氧還原工藝，利用膨潤土制備的球團(tuán)，一是可以避免河道尾砂直接在爐內(nèi)堆積而引起的氣體外逸困難，二是利用膨潤土對逸出的氣體進(jìn)行吸附，深度去除砷、硫等雜質(zhì)。本發(fā)明開展河道尾砂中砷的脫除研究，使尾砂中砷含量得到深度脫除，工藝操作簡單，有利于在中小企業(yè)間推廣應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0013]【具體實施方式】一:本實施方式的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法按以下步驟進(jìn)行:
[0014]一、向河道尾砂中添加膨潤土，加水混勻后得到生料，將生料加入到造球機(jī)中造球，得到生球；
`[0015]二、將步驟一制備的生球加入氧化爐中，在空氣過量的條件下，升溫至850°C~920°C并保持8~12min，得到氧化礦球；
[0016]三、按氧化礦球與還原煤的質(zhì)量比為(1.6~2):1將步驟二得到的氧化礦球與還原煤裝入還原罐內(nèi)，再將還原罐放入溫度為870°C~880°C的豎式管爐中焙燒55~65min，焙燒時控制豎式管爐中內(nèi)氧氣體積含量至4%~5%，然后將還原罐從豎式管爐內(nèi)中取出，降到室溫，完成高砷硫鐵河道尾砂脫砷。
[0017]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是步驟一中膨潤土的添加量是占河道尾砂質(zhì)量的3%~5% ;其它與【具體實施方式】一相同。
[0018]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是步驟一中膨潤土的添加量是占河道尾砂質(zhì)量的4% ;其它與【具體實施方式】一相同。
[0019]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是步驟一中生料中水的質(zhì)量百分含量為15%~18% ;其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0020]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是步驟一中生料中水的質(zhì)量百分含量為16% ;其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0021]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是步驟一中生球的直徑為10~12mm ;其它與【具體實施方式】一至五之一相同。[0022]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是步驟一中生球的直徑為Ilmm;其它與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0023]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是步驟三中焙燒時控制豎式管爐中內(nèi)氧氣體積含量為4.5% ;其它與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0024]本實施方式中的焙燒時控制豎式管爐中內(nèi)氧氣體積含量為4.5%是通過控制豎式管爐燃燒器的溫度升高為5~25°C來實現(xiàn)的。
[0025]用以下試驗驗證本發(fā)明的有益效果: [0026]實施例1:本實施例的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法按以下步驟進(jìn)行:
[0027]一、向4kg河道尾砂(干基)中添加0.12kg膨潤土，加入0.62kg /K，混勻后得到生料，將生料加入到圓盤造球機(jī)中進(jìn)行造球，圓盤造球機(jī)的直徑φ=1000_,轉(zhuǎn)速23r/min,邊高h(yuǎn)=150mm，傾角α=47°，造好的生球經(jīng)過篩分，將直徑為10~12mm的生球作為合格生球；
[0028]二、將步驟一制備的合格生球加入氧化爐中后，在空氣過量的條件下，升溫至920°C并保持lOmin，得到氧化礦球；
[0029]三、按氧化礦球與還原煤的質(zhì)量比為5:3將步驟二得到的氧化礦球與還原煤裝入還原罐內(nèi)，再將還原罐放入溫度為880°C的豎式管爐中焙燒60min，焙燒時控制爐內(nèi)氧含量至4%，然后將還原罐從豎式管爐內(nèi)中取出，降到室溫，完成高砷硫鐵河道尾砂脫砷。
[0030]經(jīng)檢測分析，本實施例1的合格生球中砷的含量為2.5% ;經(jīng)氧化爐工段，氧化礦球中砷的含量為0.6%，去除率達(dá)75% ;經(jīng)豎式弱氧管爐直接還原，砷以As2O3形態(tài)進(jìn)入煙氣中，硫大部分以SO2及升華硫形態(tài)進(jìn)入煙氣，經(jīng)本實施例處理后的河道球團(tuán)中砷的含量為
0.101%，砷總?cè)コ蕿?5.96%。本實施例1利用膨潤土制備的球團(tuán)，一是可以避免河道尾砂直接在爐內(nèi)堆積而引起的氣體外逸困難，二是利用膨潤土對逸出的氣體進(jìn)行吸附，深入去除砷、硫等雜質(zhì)，達(dá)到了很好的效果，滿足了冶煉要求，使高砷硫鐵河道尾砂能夠得到綜合利用。
[0031]實施例2:本實施例的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法按以下步驟進(jìn)行:
[0032]一、向4kg河道尾砂(干基)中添加0.2kg膨潤土，加入0.64kg水，混勻后得到生料，將生料加入到圓盤造球機(jī)中進(jìn)行造球，圓盤造球機(jī)的直徑φ=1000_,轉(zhuǎn)速23r/min,邊高h(yuǎn)=150mm，傾角α=47°，造好的生球經(jīng)過篩分，將直徑為10~12mm的生球作為合格生球；
[0033]二、將步驟一制備的合格生球加入氧化爐中后，在空氣過量的條件下，升溫至890°C并保持lOmin，得到氧化礦球；
[0034]三、按氧化礦球與還原煤的質(zhì)量比為2:1將步驟二得到的氧化礦球與還原煤裝入還原罐內(nèi)，再將還原罐放入溫度為870°C的豎式管爐中焙燒55min，焙燒時控制爐內(nèi)氧含量至5%，然后將還原罐從豎式管爐內(nèi)中取出，降到室溫，完成高砷硫鐵河道尾砂脫砷。
[0035]經(jīng)檢測分析，本實施例1的合格生球中砷的含量為2.43% ;經(jīng)氧化爐工段，氧化礦球中砷的含量為0.57%，去除率達(dá)76.5% ;經(jīng)豎式弱氧管爐直接還原，砷以As2O3形態(tài)進(jìn)入煙氣中，硫大部分以SO2及升華硫形態(tài)進(jìn)入煙氣，經(jīng)本實施例處理后的河道球團(tuán)中砷的含量為
0.096%，砷總?cè)コ蕿?6.1%。本實施例1利用膨潤土制備的球團(tuán)，一是可以避免河道尾砂直接在爐內(nèi)堆積而引起的氣體外逸困難，二是利用膨潤土對逸出的氣體進(jìn)行吸附，深入去除砷、硫等雜質(zhì)，達(dá)到了很好的效果，滿足了冶煉要求，使高砷硫鐵河道尾砂能夠得到綜合利 用。
【權(quán)利要求】
1.高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于該方法按以下步驟進(jìn)行: 一、向河道尾砂中添加膨潤土，加水混勻后得到生料，將生料加入到造球機(jī)中造球，得到生球； 二、將步驟一制備的生球加入氧化爐中，在空氣過量的條件下，升溫至850°C~920°C并保持8~12min,得到氧化礦球； 三、按氧化礦球與還原煤的質(zhì)量比為(1.6~2):1將步驟二得到的氧化礦球與還原煤裝入還原罐內(nèi)，再將還原罐放入溫度為870°C~880°C的豎式管爐中焙燒55~65min，焙燒時控制豎式管爐中內(nèi)氧氣體積含量至4%~5%，然后將還原罐從豎式管爐內(nèi)中取出，降到室溫，完成高砷硫鐵河道尾砂脫砷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中膨潤土的添加量是占河道尾砂質(zhì)量的3%~5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中膨潤土的添加量是占河道尾砂質(zhì)量的4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中生料中水的質(zhì)量百分含量為15%~18%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中生料中水的質(zhì)量百分含量為16%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中生球的直徑為10~12mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中生球的直徑為11mm。`
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟三中焙燒時控制豎式管爐中內(nèi)氧氣體積含量為4.5%。
【文檔編號】C22B1/02GK103555931SQ201310571017
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】邱亞群, 李二平, 向仁軍, 成應(yīng)向 申請人:湖南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院