CN104152669A

CN104152669A - 一种从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法

Info

Publication number: CN104152669A
Application number: CN201410413648.1A
Authority: CN
Inventors: 田熙科; 周富春; 杨超; 罗东岳; 王龙艳; 朱蕾
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: 2014-11-19

Abstract

本发明公开了一种从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，该方法包括如下步骤：浸出预处理：将硫酸渣与浸出药剂混合均匀，反应30～120分钟后过滤得到预处理滤渣和预处理滤液；水热：将预处理滤渣与提取剂混合均匀，然后在120～250℃温度下水热反应至少2小时得到水热物料；水洗：将水热物料用足量的水溶解后过滤，得到水洗滤渣和水洗滤液；稀酸浸泡：用稀酸浸泡水洗滤渣，浸泡3～30分钟后过滤，得到高品位铁精粉和稀酸滤液。该方法操作简单，适用范围广，资源循环利用，降低生产成本并且对环境污染小，获得铁精粉产品质量稳定，其中铁的品位高达68％，铁精粉中硫的含量低于0.1％，铁精粉的产率达85％以上。

Description

一种从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法

技术领域

本发明涉及一种从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，特别是一种从复杂微细低品位、含硫高、难以用常规选矿方法处理的硫酸渣中富集并提取高品位铁精粉的方法，属于铁精粉生产技术领域。

背景技术

硫酸渣又称硫铁矿烧渣或黄铁矿烧渣，是硫铁矿通过沸腾炉焙烧制取硫酸后排出的一种铁元素含量比较高的工业固体废渣，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为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。由于硫酸渣中的各种杂质含量高而限制了其综合利用，除少量供水泥厂作添加剂外,大部分堆存,加上历年堆存的硫酸渣累计多达数亿吨,已构成很严重的公害,不仅给环境带来严重污染，同时也造成资源的巨大浪费。如果能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。

一般硫酸渣含铁量高低受生产原料硫铁矿的含量影响，不同于国外硫酸生产一般采用高品位硫铁矿石(含硫40～50％)，由此获得的硫酸渣含铁品位大于60％，可直接用作炼铁原料，而国内因成本和操作等原因普遍采用低品位矿石，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，国内硫酸渣炼铁前须提高铁品位，降低有害成分含量的处理。

目前利用硫酸渣提取铁精粉的方法主要包括：磁选、重选、浮选、化选和联合选矿等。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。烧渣这种复杂的结构用一般的物理选矿方法(如磁选、重选、浮选)很难达到理想的分离效果。更棘手的是，烧渣中硫的含量一般很高，大大超过炼铁的原料水平。化学选矿方法虽然能达到一定量得脱硫效果，但铁含量不能满足要求。

专利CN101733407A采用水热—化学浸出处理联合工艺处理低品位高硫硫酸渣，从而获得硫含量低于0.1％，回收率高达82％的铁精矿，但全铁含量较低为59％，且所得产品质量不稳定、波动性较大，如Cu、Pb、S和As等杂质难以去除，造成以上杂质含量超标。

专利CN101745643A采用熔融—药剂浸出联合工艺处理硫酸渣，有效回收低品位硫酸渣中的铁矿物，可获得铁精粉产率80％以上，品位65％左右，有害元素硫含量0.1％以下的高品位铁精粉。但该方法中熔融过程温度高且波动大，部分铁氧化物、脉石矿物等在碱性钠、钙和镁离子条件下发生橄榄石化或岩化而导致结晶结瘤现象，熔融步骤中所得滤渣难于过滤。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，该方法操作简单，适用范围广，可获得高品位、低硫含量、高回收率的铁精粉。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，包括如下步骤：

(1)浸出预处理：将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，在室温下反应30～120分钟后过滤得到预处理滤渣和预处理滤液；

(2)水热：将预处理滤渣与质量百分浓度为20％～60％的提取剂按预处理滤渣：提取剂＝1g：0.6mL～1g：3mL的质量体积比混合均匀，然后在120～250℃的温度下进行水热反应至少2小时，得到水热物料；

(3)水洗：将水热物料用足量的水水洗后过滤，得到水洗滤渣和水洗滤液；

(4)稀酸浸泡：用浓度为0.2％～5％的稀酸按水洗滤渣：稀酸＝1g：1.5mL～1g：6mL的质量体积比浸泡水洗滤渣，浸泡3～30分钟后过滤，得到高品位铁精粉和稀酸滤液。

步骤(1)中浸出药剂为氧化性酸、弱氧化性酸。

所述浸出药剂为王水，硝酸，高氯酸或盐酸。

将步骤(1)中预处理滤液直接进行回收并循环套用于步骤(1)或步骤(4)中，循环套用3～5次后向预处理滤液中添加石灰水至其pH值为9～10，过滤除去生成的沉淀，调节过滤后液体的pH值至6～9，随后将液体排放。

步骤(2)中提取剂为碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

步骤(3)中水洗滤液经过氧化钙活化处理后进行回收并循环套用于步骤(2)中。

步骤(4)中所用稀酸为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸或王水，或者采用步骤(1)中所得的预处理滤液。

将步骤(4)中稀酸滤液进行回收并循环套用于步骤(4)中，循环套用3～5次后向稀酸滤液中添加石灰水进行处理，处理至pH值达到污水综合排放标准后将稀酸滤液排放。

由上述技术方案可知，本发明提供的方法预先采用具有氧化性的酸液作为浸出药剂对硫酸渣进行预处理，除掉硫酸渣中Cu、Pb、As等金属的水溶性金属硫酸盐、碱金属氧化物、不溶金属硫化物、不溶金属氧化物和硫等有害物质，然后针对脉石与矿物之间相互包裹的特殊结构，采用碱性提取剂对预处理滤渣用水热法进行处理，破坏这种特殊结构，去除掉脉石及被包裹的杂质，水洗步骤洗去水洗物料中残余碱性提取剂，减少稀酸用量，最后用稀酸浸泡水洗滤渣，去除脉石包裹下的金属化合物杂质，获得高品位的铁精粉。

本发明的有益效果为：

上述方法由于预先分离可溶性杂质，解决了产品质量不稳定的问题，同时全铁含量和回收率得到了显著提高，水热温度也得到降低；添加石灰水处理预处理步骤中生成的预处理滤液，是的重金属离子以沉淀的形式过滤除去，可有效避免废水排放对水体产生重金属污染；水热反应过程温度低，克服了高温结晶结瘤现象，并且对铁氧化物结构和成分几乎无影响；该方法适应范围广，适合处理因硫铁矿的成矿方式不同、硫品味不同以及制酸工艺的差异而产生的结构和性质不同的硫酸渣，硫酸渣使用前不需磨矿；获得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它铁系产品的原料。

该方法能耗低，不需要在高温高压条件下进行，且回收率高，资源得到充分利用，大大降低了生产成本并且对环境的污染小；获得的铁精粉中铁的品位高，品位达68％左右，铁精粉中硫的含量低于0.1％，获得的铁精粉产率高达80％以上，产品质量稳定。

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：原料来自于湖南泸溪某企业硫铁矿烧渣，该硫酸渣呈棕红色，以赤铁矿为主，碱性矿物及硫含量相对较高。

取铁品位为38.04％的硫酸渣100g，不需磨矿，与300mL浓度为1％的王水(或高氯酸)充分混合，室温下反应60分钟后过滤，得到预处理滤渣1和预处理滤液1，预处理滤液1回收后可用于处理硫酸渣或者用作后续处理步骤中的稀酸，循环套用3～5次后向预处理滤液1中添加石灰水至预处理滤液1的pH值达到9～10，过滤去除沉淀，将滤出的液体经调节池调节pH至6～9时排放；将预处理滤渣1与80mL浓度为50％的碳酸钠溶液充分混合，随后置于水热反应釜中在200℃温度下反应3小时，得到水热物料，随后将水热物料用100mL水溶解后过滤，得到水洗滤渣1和水洗滤液1，将加入18g氧化钙活化后的水洗滤液1回收并循环套用；将水洗滤渣1用300mL浓度为1％的盐酸浸泡15分钟后过滤，得到铁品位为68.01％，硫含量低于0.1％，回收率85.53％铁精粉，将稀酸滤液1回收并循环套用，循环套用3～5次后向稀酸滤液1中添加石灰水至稀酸滤液1的pH值达到污水综合排放标准，随后将处理后的稀酸滤液1排放。

检测硫酸渣原料和经上述步骤处理所得的铁精粉中主要化学成分的含量，检测的结果如下表：

表1 硫酸渣原料中主要化学成分的含量

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Pb	As
									含量％	38.04	7.99	16.14	3.27	9.60	6.18	0.484	0.266

表2 处理后铁精粉的主要化学成分

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Pb	As
									含量％	68.01	0.095	1.29	0.61	0.44	0.55	0.056	0.020

由表1和表2可知，使用该方法处理硫酸渣获得的铁精粉中铁的品位达68.01％，硫的含量为0.095％，其他杂质的含量大幅度降低。

实施例2：原料来自于湖南泸溪某企业硫铁矿烧渣，该硫酸渣呈棕红色，以赤铁矿为主，碱性矿物及硫含量相对较高。

取铁品位为37.90％的硫酸渣100g，不需磨矿，与400mL浓度为3％的硝酸充分混合，室温下反应45分钟后过滤，得到预处理滤渣2和预处理滤液2，预处理滤液2回收后可用于处理硫酸渣或者用作后续处理步骤中的稀酸，循环套用3～5次后向预处理滤液2中添加石灰水至预处理滤液2的pH值达到9～10，过滤去除沉淀，将滤出的液体经调节池调节pH至6～9时排放；将预处理滤渣2与60mL浓度为30％的氢氧化钾溶液充分混合，随后置于水热反应釜中在160℃温度下反应2小时，得到水热物料，随后将水热物料用100mL水溶解后过滤，得到水洗滤渣2和水洗滤液2，将加入20g氧化钙活化后的水洗滤液2回收并循环套用；将水洗滤渣2用400mL浓度为0.5％的硝酸浸泡20分钟后过滤，得到铁品位为67.64％，硫含量低于0.076％，回收率87.58％铁精粉，将稀酸滤液2回收并循环套用，循环套用3～5次后向稀酸滤液2中添加石灰水至稀酸滤液2的pH值达到污水综合排放标准，随后将处理后的稀酸滤液2排放。

表3 硫酸渣原料中主要化学成分的含量

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Pb	As
									含量％	37.90	6.97	18.12	5.43	8.27	7.79	0.632	0.198

表4 处理后铁精粉的主要化学成分

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Pb	As
									含量％	67.64	0.076	1.16	0.48	0.84	0.41	0.080	0.17

由表3和表4可知，使用该方法处理硫酸渣获得的铁精粉中铁的品位达67.64％，硫的含量为0.076％，其他杂质的含量大幅度降低。

实施例3：原料来自于湖南花垣某硫酸厂，该硫酸渣呈黑色，以磁铁矿为主，同样碱性矿物及硫含量相对较高。

取铁品位为40.56％的硫酸渣100g，不需磨矿，直接与300mL实施例2产生的预处理滤液2充分混合，室温下反应30分钟后过滤，得到预处理滤渣3和预处理滤液3，预处理滤液3回收后可用于处理硫酸渣或者用作后续处理步骤中的稀酸，循环套用3～5次后向预处理滤液3中添加石灰水至预处理滤液3的pH值达到9～10，过滤去除沉淀，将滤出的液体经调节池调节pH至6～9时排放，随后将处理后的预处理滤液3排放；将预处理滤渣3与80mL浓度为35％的氢氧化钠溶液充分混合，随后置于水热反应釜中在180℃温度下反应2小时，得到水热物料，随后将水热物料用100mL水溶解后过滤，得到水洗滤渣3和水洗滤液3，将加入16g氧化钙活化后的水洗滤液3回收并循环套用；将水洗滤渣3用300mL实施例2产生的稀酸滤液2浸泡8分钟后过滤，当稀酸滤液2的pH＞2时添加酸液至稀酸滤液2的pH＜2，最终得到铁品位为66.83％，硫含量低于0.083％，回收率88.37％铁精粉，将稀酸滤液3回收并循环套用，循环套用3～5次后向稀酸滤液3中添加石灰水至稀酸滤液3的pH值达到污水综合排放标准，随后将处理后的稀酸滤液3排放。

表5 硫酸渣原料中主要化学成分的含量

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Pb	As
									含量％	40.56	5.54	20.09	6.21	8.94	5.92	0.392	0.297

表6 处理后铁精粉的主要化学成分

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Pb	As
									含量％	66.83	0.083	1.08	0.34	1.69	1.12	0.41	0.33

由表5和表6可知，使用该方法处理硫酸渣获得的铁精粉中铁的品位达66.83％，硫的含量为0.083％，其他杂质的含量大幅度降低。

实施例4：原料来自于湖南花垣某硫酸厂，该硫酸渣呈黑色，以磁铁矿为主，同样碱性矿物及硫含量相对较高。

取铁品位为43.76％的硫酸渣100g，不需磨矿，与300mL浓度为5％的盐酸充分混合，室温下反应90分钟后过滤，得到预处理滤渣4和预处理滤液4，预处理滤液4回收后可用于处理硫酸渣或者用作后续处理步骤中的稀酸，循环套用3～5次后向预处理滤液4中添加石灰水至预处理滤液4的的pH值达到9～10，过滤去除沉淀，将滤出的液体经调节池调节pH至6～9时排放；将预处理滤渣4与150mL浓度为30％的氢氧化钾溶液充分混合，随后置于水热反应釜中在160℃温度下反应2小时，得到水热物料，随后将水热物料用100mL水溶解后过滤，得到水洗滤渣4和水洗滤液4，将加入16g氧化钙活化后的水洗滤液4回收并循环套用；将水洗滤渣4用200mL本实施例中产生的预处理滤液4浸泡10分钟后过滤，当预处理滤液4的pH＞2时添加酸液至预处理滤液4的pH＜2，得到铁品位为67.02％，硫含量低于0.069％，回收率86.88％铁精粉，将稀酸滤液4回收并循环套用，循环套用3～5次后向稀酸滤液4中添加石灰水至稀酸滤液4的pH值达到污水综合排放标准，随后将处理后的稀酸滤液4排放。

表7 硫酸渣原料中主要化学成分的含量

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Pb	As
									含量％	43.76	4.54	18.09	7.21	8.94	5.72	0.425	0.248

表8 处理后铁精粉的主要化学成分

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Pb	As
									含量％	67.02	0.069	1.58	0.94	1.06	1.42	0.234	0.231

由表7和表8可知，使用该方法处理硫酸渣获得的铁精粉中铁的品位达67.02％，硫的含量为0.069％，其他杂质的含量大幅度降低。

实施例5：原料来自于上述两厂等量硫酸渣的混合物，混合后呈棕黑色，以赤铁矿和磁铁矿为主。

取实施例1中铁品位为38.04％的硫酸渣与实例2中铁品位为37.76％的硫酸渣各50g，不需磨矿，与400mL浓度为1％的王水充分混匀，室温下反应60分钟后过滤，得到预处理滤渣5和预处理滤液5，预处理滤液5回收后可用于处理硫酸渣或者用作后续处理步骤中的稀酸，循环套用3～5次后向预处理滤液5中添加石灰水至预处理滤液5的的pH值达到9～10，过滤去除沉淀，将滤出的液体经调节池调节pH至6～9时排放；将预处理滤渣5与100mL实例4中经活化后产生的水洗滤液4充分混合，当水洗滤液4浓度低于20％时，添加提取剂至水洗滤液4浓度高于20％，随后置于水热反应釜中在180℃温度下反应3小时，得到水热物料，随后将水热物料用100mL水溶解后过滤，得到水洗滤渣5和水洗滤液5，将加入16g氧化钙活化后的水洗滤液5回收并循环套用；将水洗滤渣5用200mL本实施例中产生的预处理滤液5浸泡10分钟后过滤，当预处理滤液5的pH＞2时添加酸液至预处理滤液5的pH＜2，最终得到铁品位为67.41％，硫含量低于0.072％，回收率87.23％铁精粉，将稀酸滤液5回收并循环套用，循环套用3～5次后向稀酸滤液5中添加石灰水至稀酸滤液5的pH值达到污水综合排放标准，随后将处理后的稀酸滤液5排放。

表9 混合硫酸渣原料中主要化学成分的含量

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Pb	As
									含量％	39.23	6.37	15.12	4.28	6.27	7.05	0.709	0.208

表10 处理后铁精粉的主要化学成分

项目	Fe	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Pb	As
									含量％	67.41	0.072	0.96	0.75	1.16	1.83	0.361	0.129

由表9和表10可知，使用该方法处理硫酸渣获得的铁精粉中铁的品位达67.41％，硫的含量为0.072％，其他杂质的含量大幅度降低。

由实施例1～5可知，使用该方法可处理各种硫酸渣，获得的铁精粉中铁的品位不低于66.8％，硫的含量低于0.1％，回收率不低于85％，且大幅度降低了其它杂质的含量。

Claims

1.一种从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，其特征在于：步骤(1)中浸出药剂为氧化性酸或弱氧化性酸。

3.根据权利要求1所述的从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，其特征在于：所述浸出药剂为王水，硝酸，高氯酸或盐酸。

4.根据权利要求1所述的从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，其特征在于：将步骤(1)中预处理滤液直接进行回收并循环套用于步骤(1)或步骤(4)中，循环套用3～5次后向预处理滤液中添加石灰水至其pH值为9～10，过滤除去生成的沉淀，调节过滤后液体的pH值至6～9，随后将液体排放。

5.根据权利要求1所述的从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，其特征在于：步骤(2)中提取剂为碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

6.根据权利要求1所述的从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，其特征在于：步骤(3)中水洗滤液经过氧化钙活化处理后进行回收并循环套用于步骤(2)中。

7.根据权利要求1所述的从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，其特征在于：步骤(4)中所用稀酸为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸或王水，或者采用步骤(1)中所得的预处理滤液。

8.根据权利要求1所述的从低品位硫酸渣提取高品位铁精粉的方法，其特征在于：将步骤(4)中稀酸滤液进行回收并循环套用于步骤(4)中，循环套用3～5次后向稀酸滤液中添加石灰水进行处理，处理至pH值达到污水综合排放标准后将稀酸滤液排放。