從硫渣中回收硫磺的生產(chǎn)設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種從硫渣中回收硫磺的生產(chǎn)設(shè)備和方法，具體涉及一種采用熱濾法 從硫渣中回收硫磺的生產(chǎn)設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 國內(nèi)鋅的生產(chǎn)原料以硫化鋅精礦為主，其處理方法主要為濕法處理工藝。常規(guī)的 鋅精礦濕法處理工藝為：先將硫化鋅精礦高溫焙燒成氧化鋅，然后用硫酸浸取鋅，再電積制 得金屬鋅。在硫化鋅精礦高溫焙燒成氧化鋅的過程中，鋅精礦中的硫變成二氧化硫，國內(nèi)生 產(chǎn)廠家通常將二氧化硫制成硫酸。由于硫酸的大規(guī)模使用有季節(jié)和區(qū)域限制，因此，不產(chǎn)出 硫酸的鋅精礦處理工藝顯現(xiàn)出了其獨特的優(yōu)點。
[0003] 目前，國內(nèi)獲得工業(yè)應(yīng)用的不產(chǎn)出硫酸的鋅精礦處理工藝有常壓氧直接浸出法 (或稱直浸法，常壓氧浸法，以湖南某冶煉廠為代表）和高壓氧浸出法(或稱高壓氧浸法，以 廣東某冶煉廠為代表)，兩種方法均是在硫酸溶液中，用氧氣氧化硫化鋅精礦，產(chǎn)出硫磺(單 質(zhì)硫)，而不是產(chǎn)出硫酸，但是，由于產(chǎn)出的硫磺與渣混在一起，只能得到單質(zhì)硫含量為50% 以下的浸出渣。
[0004] 目前，用于回收含單質(zhì)硫的硫渣中硫磺的技術(shù)主要有蒸餾技術(shù)和熱過濾技術(shù)。
[0005] 報道采用蒸餾的方法回收硫磺的文獻(xiàn)很多，如CN1986850A公開了一種硫磺渣真 空揮發(fā)富集貴金屬的方法，是將原料硫磺渣加入真空爐中，使單質(zhì)硫揮發(fā)，得到液體硫磺和 含貴金屬的渣；CN102120565A公開了一種用含單質(zhì)硫渣來提取硫磺的工藝及裝置，是一種 常壓蒸餾硫渣的方法及裝置；CN201485271U公開了一種電熱式廢硫磺蒸餾釜，用于廢硫磺 的回收；CN103382021A公開了一種連續(xù)蒸餾硫渣回收硫磺的方法和設(shè)備，可以在常壓和真 空狀態(tài)下連續(xù)蒸餾硫渣回收硫磺，可處理含硫量百分之幾~百分之九十以上的原料硫渣， 其中，常壓蒸餾溫度為445°C，真空蒸餾溫度為300~445°C。
[0006] 采用蒸餾的方法回收硫磺的原理是利用硫渣中硫磺與其它固體成分的沸點相差 很大，將硫渣加熱到硫磺的沸點以上汽化，硫渣中的高沸點成分留在殘渣中，然后冷凝硫磺 蒸汽得到液體硫磺。因為蒸餾必須在硫磺的沸點以上作業(yè)，而硫磺蒸汽是易燃易爆的氣體， 不能與空氣接觸，所以，密閉的蒸餾設(shè)備如蒸餾釜、硫磺蒸汽冷凝器是必不可少的。對于連 續(xù)蒸餾設(shè)備來說，原料干燥單元、密閉加料單元、密閉出料單元也是必不可少的。常壓蒸餾 的工作溫度必須高于硫磺的沸點445°C，真空蒸餾的工作溫度取決于蒸餾設(shè)備內(nèi)的真空度， 真空度越高，工作溫度越低，IOkPa的絕對壓力下，硫磺的沸點為318°C。
[0007] 記載采用熱濾的方法回收硫磺的文獻(xiàn)也不少，如《硫化鋅精礦加壓浸出元素硫 的形成機(jī)理及硫回收工藝的研究》（鄧孟俐，工程設(shè)計與研究，2008年12月，總第125期， P12-18)，《鋅加壓浸出浮選硫磺精礦熔化工藝的設(shè)計及改進(jìn)》（張凱平等，中國有色冶金， 2014年8月第4期，A生產(chǎn)實踐篇，P25-28)，公開了廣東某廠采用熱濾法回收硫渣中的硫磺 的工藝和設(shè)備。其采用的工藝：硫渣-熔化-熱濾，得液體硫磺和濾渣，液體硫磺造粒得固 體硫磺產(chǎn)品；熔化溫度為140°C，熔化設(shè)備為混凝土襯耐酸磚攪拌槽，內(nèi)置蒸汽加熱盤管， 硫渣通過熔化槽上部的漏斗加入；用熱濾栗將液體硫渣抽到葉濾機(jī)中；熱濾溫度為140°C， 采用臥式葉濾機(jī)，不銹鋼網(wǎng)濾葉；原料硫渣含單質(zhì)硫75%以上，濾渣含單質(zhì)硫約40%，硫磺中 單質(zhì)硫收率71%以上。但是，在回收硫的工藝過程中包括兩次加壓浸出，必須滿足浸出渣浮 選后產(chǎn)出的硫磺精礦中，元素硫的品位達(dá)到75%以上，且含水量需小于15%，以利于硫的熔 化，并且需要通過延長過濾時間以使得硫化物濾渣中含硫量較低，因此，該技術(shù)方案工藝較 為復(fù)雜，需要控制的工藝參數(shù)較多，所得產(chǎn)品的純度和收率也不甚穩(wěn)定。
[0008] 比較而言，熱過濾技術(shù)和蒸餾技術(shù)各有優(yōu)缺點： 熱過濾只需要將硫渣中的硫磺熔化，設(shè)備工作溫度低于150°C，加工、制作、維護(hù)及操 作要求低，能耗低，技術(shù)成熟，但對原料含單質(zhì)硫量有要求，原料中單質(zhì)硫含量最好在75% 以上，才能得到較高的硫磺回收率；當(dāng)原料中的單質(zhì)硫質(zhì)量百分含量低于40%時，由于熱 濾渣中含單質(zhì)硫就達(dá)到了 40%，所以不能得到單質(zhì)硫；而蒸餾技術(shù)可以處理單質(zhì)硫質(zhì)量百 分含量遠(yuǎn)低于40%的硫渣，但是需要將硫渣中的硫磺汽化，設(shè)備工作溫度高于硫磺的沸點 445°C，或需要在真空狀態(tài)下工作，設(shè)備加工、制作、維護(hù)及操作要求高，能耗高，迄今沒有工 業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的實例。
[0009] 硫磺的熔化潛熱為I. 67kJ/mol，汽化潛熱為I. 72kJ/mol，熱濾法只需要將物料中 的硫磺熔化，蒸餾法需要將物料中的硫磺熔化再汽化；熱濾法的工作溫度為150°C以下，常 壓蒸餾法的工作溫度為445°C以上，真空蒸餾法的工作溫度也在300°C以上；所以，蒸餾法 的能耗是熱濾法的2倍以上。另外，出于資源綜合回收利用的需要，國內(nèi)采用直浸法的鋅冶 煉廠和采用高壓氧浸法的鋅冶煉廠都配置有浸出渣浮選工藝流程，將浸出渣中的硫磺和含 有價金屬的其它固體成分分離，回收有價金屬，產(chǎn)出的浮選硫渣含單質(zhì)硫的質(zhì)量百分含量 能輕易滿足熱濾工藝要求的75%的要求，因此，對于煉鋅廠來說，采用熱濾法更為便利。
[0010] 采用熱濾的方法回收硫磺的原理是：當(dāng)硫渣中的硫磺溶化后，硫渣中的其它固體 成分還是固體，但是硫磺變成了液體，于是可以在保持硫磺處于液態(tài)的溫度下過濾，從而達(dá) 到固液分離的目的。
[0011] 比如，目前為了回收浸出渣中的有價金屬和硫磺，廣東某冶煉廠采用浮選的方法 先將高壓氧浸出渣中的硫富集，得到浮選硫渣，然后，將浮選硫渣加入連續(xù)熔化攪拌槽中與 已經(jīng)熔化的硫渣混合攪拌熔化，再將熔融硫渣打入葉濾機(jī)中趁熱過濾，將其中的單質(zhì)硫過 濾出來，提取硫渣中的硫。雖然這種方法所得硫磺的品質(zhì)能達(dá)到工業(yè)硫磺標(biāo)準(zhǔn)，但是，實踐 證明，由于直接浸法產(chǎn)出的硫渣中的硫磺以顆粒狀態(tài)存在，即使經(jīng)過浮選富集得到的浮選 硫渣也不能被加熱熔化并融合聚集成液體；所以，對于直接浸出法產(chǎn)出的硫渣，不能像廣東 某冶煉廠一樣，采用浮選-熔化-熱過濾技術(shù)提取硫渣中的硫，因此，一直沒有一個成熟的 工業(yè)方法用于處理直浸法產(chǎn)出的硫渣。
[0012] 何醒民等人公開了一種從常壓富氧煉鋅高硫渣回收元素硫的方法(銅業(yè)工程， 2013年，第6期，pl8、19和48)，其是將直浸硫渣預(yù)處理后再采用熱濾工藝回收硫磺。預(yù)處 理過程是：將硫渣漿液打入高壓釜，加熱到102~120°C，再通入98%濃度的氧氣，在450~ IlOOkPa的壓力下保持20~40min，然后閃蒸出料；預(yù)處理設(shè)備是高壓釜和閃蒸槽；經(jīng)過 此預(yù)處理過程處理的硫渣再浮選以提高硫渣中的單質(zhì)硫含量、過濾濾去水分，然后用熱濾 法處理回收單質(zhì)硫。此預(yù)處理方法與高壓氧浸法處理鋅精礦煉鋅的流程和設(shè)備是一樣的， 相當(dāng)于將直浸法得到的浸出渣再用高壓氧浸法處理一次，然后用熱濾法回收浸出渣中的硫 磺，雖然工藝設(shè)備成熟，有工業(yè)實例，也屬于預(yù)處理-熱濾方法，但是，由于流程變得十分復(fù) 雜，相當(dāng)于需要采用高壓氧浸法工藝和設(shè)備重新建廠，成本較高，令人難以接受。
[0013] 綜上，現(xiàn)有的熱濾設(shè)備和工藝，由于對原料有選擇性，使得不管在技術(shù)或經(jīng)濟(jì)效益 上都更優(yōu)越的熱濾法無法進(jìn)行普適的工業(yè)化生產(chǎn)，因此，需要對現(xiàn)有熱濾法進(jìn)行進(jìn)一步改 進(jìn)，以適用于對不同含硫原料中硫的提取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種各單元 設(shè)備的加工、制作、維護(hù)及操作要求低，可靠性高的從硫渣中回收硫磺的生產(chǎn)設(shè)備。
[0015] 本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種具 有能耗低、單元技術(shù)成熟，適用于直浸硫渣、高壓氧浸硫渣和其它含單質(zhì)硫物料的從硫渣中 回收硫磺的生產(chǎn)方法。
[0016] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：一種從硫渣中回收硫磺的生產(chǎn)設(shè) 備，包括備料單元、輸送單元、預(yù)處理單元、恪化單元和熱濾單元；所述備料單元包括破碎 機(jī)、振動篩和原料倉；所述輸送單元包括給料機(jī)和輸送帶；所述預(yù)處理單元包括混煉設(shè)備 和/或捏合設(shè)備；所述熔化單元包括硫渣攪拌熔化槽；所述熱濾單元包括液下栗和過濾設(shè) 備；所述破碎機(jī)、振動篩和原料倉由上至下依次設(shè)置，所述原料倉下接給料機(jī)，所述給料機(jī) 一端下接輸送帶，所述輸送帶一端下接混煉設(shè)備或捏合設(shè)備的進(jìn)料口，混煉設(shè)備和捏合設(shè) 備組合使用時，混煉設(shè)備的出料口與捏合設(shè)備的進(jìn)料口相連，所述混煉設(shè)備或捏合設(shè)備的 出料口下接硫渣攪拌熔化槽的進(jìn)料口，所述硫渣攪拌熔化槽通過液下栗與過濾設(shè)備連接。 所述破碎機(jī)優(yōu)選鼠籠破碎機(jī)，所述給料機(jī)優(yōu)選圓盤給料機(jī)，所述輸送帶優(yōu)選電子計量皮帶。
[0017] 進(jìn)一步，所述設(shè)備還包括抽氣單元，所述抽氣單元包括水噴射栗抽氣機(jī)組，所述水 噴射栗抽氣機(jī)組包括除塵器、水噴射真空栗、循環(huán)水栗和水循環(huán)槽；所述除塵器與水噴射真 空栗連接，水噴射真空栗下方設(shè)置水循環(huán)槽，水循環(huán)槽通過循環(huán)水栗與水噴射真空栗連接； 所述捏合設(shè)備的排氣口和硫渣攪拌熔化槽的排氣口分別與所述水噴射栗抽氣機(jī)組的除塵 器相連。所述除塵器優(yōu)選旋風(fēng)除塵器。
[0018] 進(jìn)一步，所述設(shè)備還包括液硫儲槽，所述液硫儲槽主體為外殼，所述外殼內(nèi)部設(shè)有 加熱盤管，所述外殼頂部設(shè)有進(jìn)料口，外殼底部設(shè)有出料口；所述過濾設(shè)備的出料口與液硫 儲槽的進(jìn)料口連接。所述液硫儲槽的外殼優(yōu)選矩形外殼，所述外殼的外表面還宜包裹保溫 層。所述加熱盤管中通導(dǎo)熱油。
[0019] 進(jìn)一步，所述混煉設(shè)備為螺桿混煉機(jī)，包括筒體、螺桿、減速機(jī)和電機(jī)；所述筒體一 端為端板，另一端為出料口機(jī)頭，所述出料口機(jī)頭為開有小孔的盲板；所述螺桿一端穿過端 板依次與減速機(jī)和電機(jī)相連，另一端懸浮；所述筒體上靠近端板的位置開有進(jìn)料口。所述 螺桿混煉機(jī)包括單螺桿混煉機(jī)和雙螺桿混煉機(jī)，為碳鋼和合金鋼的組合件，所述螺桿上有 螺紋；所述雙螺桿混煉機(jī)的橫截面呈腰子型，端板上平行穿過兩根螺桿；所述螺桿混煉機(jī) 中的物料在螺桿的捏合剪切作用下，硫渣中的硫磺顆粒狀態(tài)被破壞，硫磺顆粒聚集、塑化成 團(tuán)，利于在后續(xù)的熔化工序中變成流動性良好的流體；所述螺桿混煉機(jī)兼具混煉、捏合和輸 送作用，螺桿混煉機(jī)的螺桿與硫渣的剪切摩擦作用會產(chǎn)生熱量，設(shè)備工作時還可以由外界 補充熱量，優(yōu)選不補充熱量，以降低設(shè)備的制造成本。