CN104148190B

CN104148190B - 一种由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法

Info

Publication number: CN104148190B
Application number: CN201410416247.1A
Authority: CN
Inventors: 朱蕾; 周富春; 田熙科; 罗东岳; 杨超; 王龙艳
Original assignee: Wuhan In West Can Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan In West Can Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2034-08-21
Also published as: CN104148190A

Abstract

本发明公开了一种由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，包括如下步骤：磨矿：将硫酸渣进行磨矿至硫酸渣的粒径在0.18mm以下；浸出药剂处理：将磨矿后的硫酸渣与浸出药剂混合均匀，反应30～120min后过滤；反浮选脱脉石：调节矿浆pH；粗选1次；初扫选1次；再扫选1至2次，得到扫选矿浆；干燥：将扫选矿浆浓缩、过滤并干燥，获得高品位铁精粉。该方法可去除硫酸渣中大部分有害元素，减少抑制剂和捕收剂的消耗，改善抑制剂和捕收剂与矿物表面的作用效果，获得高品位(铁的品位达62％以上)、低有害物质含量(S、P、As、Cu、Pb的含量低于0.1％)、高回收率(铁回收率达80％以上)的铁精粉。

Description

一种由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法

技术领域

本发明涉及了一种由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，属于矿物综合利用处理技术领域。

背景技术

近年来随着我国经济的突飞猛进的增长，对原材料的消费与需求不断加大，尤其像矿产这种不可再生的资源存在严重的需求矛盾，特别是我国原有的矿山资源的枯竭和已有的探明储量的矿产之间的矛盾加剧了这种紧张程度。因此，合理及有效的利用已有矿产及二次资源是我国当今乃至今后长期研究的重要课题。

硫酸渣又称硫铁矿烧渣和黄铁矿烧渣，是制酸企业利用硫铁矿中FS₂(约占50％)中的硫制取硫酸后所排放的含铁占主要成分的固体渣。由于我国产生硫酸所需原料的品位低及杂质含量高等原因，致使硫铁矿中另一重要铁资源大部分未被利用而被丢弃堆存，严重污染了周边环境及资源浪费。

每生产1吨硫酸就会产生0.8～1.0吨渣。目前，我国每年随硫酸渣排放的铁约500多万吨，相当于一座年开采能力为1150万吨的铁矿山的年产精矿量，而且逐年增长，加上历年堆存的硫酸渣累计多达数亿吨,同时我国所有铁矿资源保有储量当中，以硫铁矿形式的铁资源占到20～40％。因此，如果能够有效利用硫酸渣中占主要成分的铁资源生产合格的炼铁原料，将会产生极大的经济和环境效益，对缓解我铁矿资源紧张及依赖进口产生积极作用。

国内硫酸渣中含铁量普遍较低，杂质含量高，一般为30～50％，无法直接用于炼铁。因此，硫酸渣炼铁前须提高铁品位，降低有害成分含量。目前利用硫酸渣提取铁精粉的方法主要包括：物理选矿和化学选矿方法。物理选矿方法包括磁选和重选等常规的选矿处理方法，工艺简单且易于实现工业化。但是经过高温焙烧后产出的硫酸渣，与天然矿物相比,其物化性质有了很大改变。其中的铁的氧化矿物与脉石之间多以连生体形式存在，相互包裹填充，呈浸染状，蜂窝状。硫酸渣这种复杂的结构用常规单一的物理选矿方法(如磁选、重选、浮选)很难达到理想的分离效果，硫酸渣中Ca、Mg、S、As、Cu、Pb、P等有害元素的含量一般很高，这些元素在原渣中可能主要以CaSO₄0.5H₂O、MgSO₄、CaO、MgO、As₂S₃、As₂O₃、CuSO₄、PbSO₄、ZnSO₄、FeSO4、FeS₂和微量的CuO、PbO、ZnO、CuFeS₂、PbS、ZnS等形式存在，因而难以达到有效分离，大大超过炼铁的原料水平。同时，这些方法对处理的原料有要求，不同的企业生产的烧渣化学成分和性质都有很大的区别。如采用磁选，使用范围窄，许多厂家产出的硫酸渣主要以弱磁性的α-Fe2O3为主，分离效果很差，且硫酸渣这种蜂窝状结构在分选过程中，产品中经常机械性夹带金属硫化物和硫酸盐等，影响产品质量，重选、浮选同样存在这种影响，尤其硫酸渣许多可溶性盐(如金属硫酸盐)对浮选时药剂消耗和作用效果有较大影响，浮选时经常要根据原料的矿物化学成分改变药剂配比和浮选方案，产品质量不稳定且波动大。化学选矿方法虽然对原料没要求且能达到一定量的脱硫及除杂效果，但铁含量不能满足要求，且工艺复杂及处理条件和环境要求苛刻，经济可行性较差。

硫酸渣中的有害元素S大部分以熟石膏(CaSO₄0.5H₂O)的形式存在，溶解后的熟石膏应在一定的时间内进行固液分离，否则以溶解度更低的硬石膏(CaSO₄2H₂O)析出，硬石膏不溶于酸和碱，只能高温煅烧转化为氧化钙再溶解分离，温度过高时就会和铁反应变为造岩矿物，反应温度控制不便并且高温煅烧属于高能耗，现有技术由硫酸渣制取铁精粉的方法中，单纯采用浮选和重选等物理选矿法，难以去除硬石膏，许多金属杂质矿物也难以去除干净，所得的产品质量不稳定、波动较大。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，该方法操作简单，可获得高品位、低有害物质含量、高回收率的铁精粉。

实现本发明目的所采取的技术方案为，一种由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，包括如下步骤：

(1)磨矿：将硫酸渣进行磨矿至硫酸渣的粒径在0.18mm以下；

(2)浸出药剂处理：将磨矿后的硫酸渣与质量百分浓度为0.5％～20％的浸出药剂按硫酸渣：浸出药剂＝1g:1.5mL～1g:15mL的质量体积比混合均匀，室温下反应30～120分钟后过滤得到滤渣和滤液，所述浸出药剂为氧化性酸或弱氧化性酸；

(3)反浮选脱脉石：

a)调节矿浆pH值：将滤渣加入水中搅拌均匀，配制成质量百分浓度为10％～50％的矿浆，然后向矿浆中加入pH调整剂，使矿浆的pH保持在6～10之间；

b)粗选：向矿浆中加入铁矿物抑制剂，搅拌3～5分钟后向矿浆中加入脉石捕收剂，搅拌3～5分钟后再加入起泡剂，搅拌均匀后送入浮选机中，通入空气进行粗选5～15分钟，刮出带有尾矿渣的泡沫，得到粗选矿浆；所述铁矿物抑制剂的添加量为300～1500g/t矿浆，脉石捕收剂的添加量为150～1000g/t矿浆，起泡剂的添加量为50～200g/t矿浆；

c)初扫选：向粗选矿浆中加入铁矿物抑制剂，搅拌3～5分钟后加入脉石捕收剂，搅拌3～5分钟后再加入起泡剂，搅拌均匀后通入空气进行扫选5～15分钟，刮出带有尾矿渣的泡沫；所述铁矿物抑制剂的添加量为50～300g/t粗选矿浆，脉石捕收剂的添加量为50～200g/t粗选矿浆，起泡剂的添加量为20～150g/t粗选矿浆；

d)再扫选：重复步骤c)1～2次，得到扫选矿浆；

(4)干燥：将扫选矿浆浓缩、过滤并干燥，获得高品位铁精粉。

所述步骤(2)中浸出药剂为王水、硝酸、高氯酸或盐酸。

将步骤(2)得到的滤液回收并循环套用，循环套用3～5次后向滤液中添加石灰水，调节滤液pH至达到污水综合排放标准，随后将滤液排放。

将步骤(3)中刮出的带有尾矿渣的泡沫浓缩并干燥。

所述步骤(3)中pH调整剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠或氧化钙。

所述步骤(3)中铁矿物抑制剂为改性淀粉、腐殖酸或腐殖酸盐。

所述步骤(3)中脉石捕收剂为有机胺类捕收剂。

所述有机胺类捕收剂为十二胺、N-十二烷基乙二胺或醚胺。

所述步骤(3)中起泡剂为松醇油、煤油、桉树油或甲基戊醇。

由上述技术方法可知，本发明提供的方法进行反浮选选矿之前，首先对硫酸渣进行磨矿，磨矿可使包裹的未反应的FeS₂和伴生矿暴露出来，然后用氧化性或弱氧化性酸浸泡磨矿后的硫酸渣，氧化浸出硫酸渣中非可溶性未反应完全的FeS₂和伴生矿，同时去除80％以上的有害元素及少量的可溶性铁盐，但是几乎不溶解铁氧化物或溶解的铁氧化物的量很少，滤渣中铁的品位得到显著提高；采用特殊的氧化浸取药剂如低浓度王水，这种浸取剂有利于CaSO₄2H₂O的溶解并能够增加浸取反应分离时间。

该方法采用浸出药剂对磨矿后的硫酸渣进行浸出处理，可提高反浮选脱脉石步骤的反浮选效果，去除了Ca、Mg、S、As、Cu、Pb和P等有害元素，避免了以上元素溶解形成离子影响铁矿物抑制剂和脉石捕收剂的作用效果，同时去除了CaSO₄0.5H₂O，避免了硬石膏在脉石矿物和铁矿物表面析出，因而降低了铁矿物抑制剂和脉石捕收剂的消耗量，提高铁矿物抑制剂的抑制效果，而且磨矿和浸出可以增加矿物的单体解离度和矿物表面的清洗效果，有利于反浮选分离。总之，该方法中的磨矿和浸出药剂浸出步骤有利于后续的反浮选分离步骤，与采用单一反浮选分离相比，该方法中铁的品位平均提高2％～6％，而且产品质量稳定。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

该方法适用范围广，适合各种因硫铁矿的成矿方式不同、硫品位不同、制酸工艺的差异而产出的结构和性质不同的硫酸渣，浸出处理步骤中的滤液可重复使用，然后经简单处理可将其中的有价金属回收，而反浮选过程中所用的铁矿物抑制剂和脉石捕收剂大部分为环境友好型，对环境污染小，且易于实现工业化；解决了单一反浮选处理硫酸渣存在的一些问题，获得的铁精粉产品质量稳定，铁精粉中铁的品位达62％以上，其他有害元素(S、P、As、Cu、Pb)的含量低于0.1％，铁回收率达80％以上，资源得到充分利用，获得的铁精粉不仅可以直接作为炼铁的原料，而且可以直接作为其他铁系产品原料，刮出的泡沫中含有尾矿渣，将泡沫浓缩并干燥后可以作为建材或混凝土原料。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行具体说明。

本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1：

将铁品位为36.64％的硫酸渣先进行磨矿，磨矿至硫酸渣的粒径在0.18mm以下，按硫酸渣：浸出药剂＝1g:3mL的质量体积比将磨矿后的硫酸渣与质量百分浓度为3％的王水充分混合均匀，浸出45分钟后过滤得滤渣和滤液，将滤液回收并循环套用，循环套用3～5次后在滤液中添加石灰水至滤液pH满足污水综合排放标准，随后将滤液排放。将滤渣和水加入机械搅拌桶中搅拌均匀，配制成百分浓度为20％的矿浆，然后向机械搅拌桶中加入氢氧化钠，搅拌均匀，使矿浆的pH保持为7.0，接着向机械搅拌桶中按600g/t矿浆的量添加土豆改性淀粉，搅拌3分钟后，按500g/t矿浆的量添加十二胺，搅拌3分钟后，再按60g/t矿浆的量加入松醇油，搅拌均匀后送入浮选机，通入空气进行粗选10分钟，脱除脉石得到粗选矿浆；接着向浮选机内粗选矿浆中按200g/t粗选矿浆的量添加土豆改性淀粉，搅拌3分钟后，按166.7g/t粗选矿浆的量添加十二胺，搅拌3分钟后，按30g/t粗选矿浆的量添加松醇油，搅拌均匀后进行两次10分钟扫选脱除残余脉石，得到扫选矿浆，最后将扫选矿浆浓缩，过滤并干燥后得到铁精粉，将刮出的带有尾矿渣的泡沫浓缩并干燥。本实施例中回收率为83％，所得的铁精粉中铁的品位为64.75％，硫、磷、砷及重金属含量小于0.1％，完全满足高炉炼铁原料铁精粉的标准，刮出的泡沫干燥后可作为建材或混凝土原料。

检测检测硫酸渣原料和铁精粉中主要化学成分的含量，检测的结果如下表所示：

表1 硫酸渣原料的主要化学成分

表2 处理后铁精粉的主要化学成分

由表1和表2可知，该方法获得的铁精粉中铁的品位为64.57％，S、Cu、Pb、Zn和P等有害元素的含量低于0.1％，其它杂质的含量大幅度降低。

实施例2：

将铁品位为45.17％的硫酸渣先进行磨矿，磨矿至硫酸渣的粒径在0.18mm以下，按硫酸渣：浸出药剂＝1g:5mL的质量体积比将磨矿后的硫酸渣与质量百分浓度为1.5％的硝酸充分混合均匀，浸出60分钟后过滤得滤渣和滤液，将滤液回收并循环套用，循环套用3～5次后在滤液中添加石灰水至滤液pH满足污水综合排放标准，随后将滤液排放。将滤渣和水加入机械搅拌桶中搅拌均匀，配制成百分浓度为40％的矿浆，然后向机械搅拌桶中加入碳酸钠，搅拌均匀，使矿浆的pH保持为8.0，接着向机械搅拌桶中添加玉米改性淀粉，玉米改性淀粉的用量为1000g/t矿浆，搅拌5分钟后加入N-十二烷基乙二胺，N-十二烷基乙二胺的用量为400g/t矿浆，搅拌5分钟后，再加入煤油，煤油的用量为100g/t矿浆，搅拌均匀后送入浮选机，通入空气进行粗选15分钟，脱除脉石得到粗选矿浆；接着向浮选机内粗选矿浆中加入玉米改性淀粉，玉米改性淀粉的用量250g/t粗选矿浆，搅拌5分钟后加入N-十二烷基乙二胺，N-十二烷基乙二胺的用量为100g/t粗选矿浆，搅拌5分钟后，再加入煤油，煤油的用量为40g/t粗选矿浆，搅拌均匀后进行两次15分钟扫选脱除残余脉石，得到扫选矿浆，最后将扫选矿浆浓缩，过滤并干燥得到铁精粉，将刮出的带有尾矿渣的泡沫浓缩并干燥。本实施例中的回收率为87％，所得的铁精粉中铁的品位为65.23％，硫磷砷及重金属含量小于0.1％，完全满足高炉炼铁原料铁精粉的标准，刮出的泡沫干燥后可作为建材或混凝土原料。

检测检测硫酸渣原料和铁精粉中主要化学成分的含量，检测的结果下表所示：

表3 硫酸渣原料的主要化学成分

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	As	Cu	Pb	Zn	P
												含量％	45.17	3.69	15.14	6.67	8.60	4.18	0.412	0.306	0.792	0.884	0.107

表4 处理后铁精粉的主要化学成分

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	As	Cu	Pb	Zn	P
												含量％	65.23	0.078	3.93	4.61	1.39	1.85	0.035	0.045	0.072	0.260	0.006

由表3和表4可知，该方法获得的铁精粉中铁的品位为65.23％，S、Cu、Pb、Zn和P等有害元素的含量低于0.1％，其它杂质的含量大幅度降低。

实施例3：

将铁品位为39.04％的硫酸渣先进行磨矿，磨矿至硫酸渣的粒径在0.18mm以下，按硫酸渣：浸出药剂＝1g:6mL的质量体积比将磨矿后的硫酸渣与实例1中所使用过的王水充分混合均匀，浸出30分钟后过滤得滤渣和滤液，将滤液回收并循环套用，循环套用3～5次后在滤液中添加石灰水至滤液pH满足污水综合排放标准，随后将滤液排放。将滤渣和水加入机械搅拌桶中搅拌均匀，配制成百分浓度为30％的矿浆，然后向机械搅拌桶中加入氢氧化钠，搅拌均匀，使矿浆的pH保持为7.6，接着向机械搅拌桶中添加腐植酸钠，腐植酸钠的用量为1200g/t矿浆，搅拌4分钟后加入醚胺，醚胺的用量为400g/t矿浆，搅拌3分钟后，再加入甲基戊醇，甲基戊醇的用量为100g/t矿浆，搅拌均匀后送入浮选机，通入空气进行粗选12分钟，脱除脉石得到粗选矿浆；接着向浮选机内粗选矿浆中加入腐植酸钠，腐植酸钠的用量为200g/t粗选矿浆，搅拌4分钟后加入醚胺，醚胺的用量为100g/t粗选矿浆，搅拌4分钟后加入甲基戊醇，甲基戊醇的用量为30g/t粗选矿浆，搅拌均匀后进行两次12分钟扫选脱除残余脉石，得到扫选矿浆，最后将扫选矿浆浓缩，过滤并干燥得到铁精粉，将刮出的带有尾矿渣的泡沫浓缩并干燥。此次工艺的回收率为81％，所得的铁精粉中铁的品位为62.87％，硫磷砷及重金属含量小于0.1％，完全满足高炉炼铁原料铁精粉的标准，刮出的泡沫干燥后可作为建材或混凝土原料。

表5 硫酸渣原料的主要化学成分

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	As	Cu	Pb	Zn	P
												含量％	39.04	4.97	15.29	5.97	3.81	6.10	0.335	0.114	0.271	1.356	0.294

表6 处理后铁精粉的主要化学成分

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	As	Cu	Pb	Zn	P
												含量％	62.87	0.08	10.23	2.67	1.18	0.28	0.022	0.033	0.056	0.437	0.021

由表5和表6可知，该方法获得的铁精粉中铁的品位为62.87％，S、Cu、Pb、Zn和P等有害元素的含量低于0.1％，其它杂质的含量大幅度降低。

Claims

1.一种由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)磨矿：将硫酸渣进行磨矿至硫酸渣的粒径在0.18mm以下；

(2)浸出药剂处理：将磨矿后的硫酸渣与质量百分浓度为0.5％～20％的浸出药剂按硫酸渣：浸出药剂＝1g:1.5mL～1g:15mL的质量体积比混合均匀，室温下反应30～120分钟后过滤得到滤渣和滤液，所述浸出药剂为王水、硝酸、高氯酸或盐酸；

(3)反浮选脱脉石：

d)再扫选：重复步骤c)1～2次，得到扫选矿浆；

2.根据权利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，其特征在于：将步骤(2)得到的滤液回收并循环套用，循环套用3～5次后向滤液中添加石灰水，调节滤液pH至达到污水综合排放标准，随后将滤液排放。

3.根据权利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，其特征在于：将步骤(3)中刮出的带有尾矿渣的泡沫浓缩并干燥。

4.根据权利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，其特征在于：所述步骤(3)中pH调整剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠或氧化钙。

5.根据权利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，其特征在于：所述步骤(3)中铁矿物抑制剂为改性淀粉、腐殖酸或腐殖酸盐。

6.根据权利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，其特征在于：所述步骤(3)中脉石捕收剂为有机胺类捕收剂。

7.根据权利要求6所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，其特征在于：所述有机胺类捕收剂为十二胺、N-十二烷基乙二胺或醚胺。

8.根据权利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法，其特征在于：所述步骤(3)中起泡剂为松醇油、煤油、桉树油或甲基戊醇。