CN107739817A - 一种铁矾渣钙化氯化挥发综合资源化利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁矾渣钙化氯化挥发综合资源化利用的方法，属于有色金属工业固体废渣处理领域，处理方法包括：将铁矾渣破碎与煤粉、氯化剂一同混合，利用制粒机制出3‑7mm球团颗粒料，将球团颗粒干燥得到干燥球团物料；将干燥的球团物料置于温度1000‑1250℃中进行焙烧，得到氯化挥发烟尘和烧渣，完成铁矾渣钙化氯化处理。此发明能够回收多种有价金属，实现铁矾渣资源化和无害化处理。

Description

一种铁矾渣钙化氯化挥发综合资源化利用的方法
技术领域
本发明属于有色金属工业固体废渣处理领域，涉及一种铁矾渣钙化氯化挥发综合资源化利用的方法。
背景技术
铁矾渣是有色金属湿法冶金除铁流程中形成的一种废渣，通常含有一定量的铅、锌、铜、铁、银、铟和硫等元素，主要是阳离子为Na+、K+或NH4 +的矾类硫酸复盐，它是稳定存在于pH为1.5-2.5的酸性条件下，pH升高或者受热会发生水解或分解产生对环境有污染的物质。大量长期堆存铁矾渣如果不加以处理利用，不仅占用土地而且会大量浪费铅、锌、银、铜和铟等有价金属资源，在风吹日晒下雨等自然条件下会发生化学变化，缓慢溶出含砷，铅、锌和酸等有毒物质污染水体或者土壤，造成二次污染。目前，塞尔维亚堆存有几百万吨铁矾渣，堆存铁矾渣的渣库设施十分简陋，缺乏有效地防护措施，对当地的环境和居民存在巨大的潜在威胁。
鉴于此，本发明提供一种铁矾渣钙化氯化挥发综合资源化利用的方法。
发明内容
本发明旨在提供一种铁矾渣钙化氯化挥发综合资源化利用的方法，该方法使得有价金属资源化利用，无价物质无害化处理，解决铁矾渣大量堆存造成环境污染的隐患，实现危险固废的资源化和无害化处置。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
包括以下步骤：
(1)将铁矾渣进行破碎处理，得到散状铁矾渣物料；
(2)将散状铁矾渣、煤粉、氯化剂按一定比例搅拌混合，得到混合物料；
(3)利用制粒机将混合物料制成球团颗粒；
(4)将球团颗粒进行干燥，完成铁矾渣球团的制备；
(5)将铁矾渣球团烧，得到含锌、铅、铜、银和铟的氯化挥发烟尘，以及富含铁的烧渣，完成铁矾渣钙化氯化挥发处理。
铁矾热分解过程中主要有脱水、去羟基化、硫酸盐分解等步骤，在温度较高时(T>900℃),铁矾渣含硫物质分解形成二氧化硫。
第一步：温度(T>290℃)铁矾发生结构破坏和碱式硫酸铁的形成。
(NH4)Fe3(SO4)2(OH)6→FeOHSO4+(FeO)2(SO4)3+NH3+3H2O
第二步：碱式硫酸铁的分解和硫酸铁的生成
8FeOHSO4＝2Fe2O3+2Fe2(SO4)3+4H2O+2SO2+O2
3(FeO)2SO4＝2Fe2O3+Fe2(SO4)3
第三步；硫酸铁的分解
2Fe2(SO4)3＝2Fe2O3+6SO2+3O2
整体来讲，黄钾铁矾的分解为
KFe3(SO4)2(OH)6→KFeSO4+Fe2O3+3H2O
4KFeSO4→2Fe2O3+2K2SO4+6SO2+3O2
其他如黄钠铁矾分解与此类似；含铟的铁矾渣分解为：
2(NH4)2FexIny(SO4)2(OH)6→SO4+3H2O+NH3+(FeO)2(SO4)3+FeO+yIn 2(SO4)3
ZnFe2O4+Fe2(SO4)3→ZnSO4+Fe2O3+2SO3
In2(SO4)3+Fe2O3→(In/Fe)2O3+3SO3
ZnSO4+Fe2O3→ZnFe2O4+SO3
类似铁矾渣中含有铅、铜和锌等金属高温下都会形成金属氧化物，
在有氯化剂的作用下，发生氯化反应如：
PbO+NaCl＝PbCl2+Na2O
Cu2O+2NaCl＝2CuCl+Na2O
ZnO+2NaCl＝ZnCl2+Na2O
In2O3+6NaCl＝2InCl3+3Na2O
采用氯化钙做氯化剂时，如气相中含有O2、SO2或SO3时，能够发生如下反应：
CaCl2+SO2+O2＝CaSO4+Cl2
有利于硫元素形成稳定的化合物固定在渣中，同时也有利于释放氯化钙分解，产生氯气进行金属的氯化反应。在氯化挥发过程中物相的变化主要是从固态分解发生氯化反应，形成气态的金属氯化物后进入烟道中降温冷凝形成氯化烟气小颗粒。
进一步地，步骤(1)中铁矾渣含水率为15～30％。
进一步地，步骤(2)中铁矾渣、煤粉和氯化剂的质量比为：(85～69):(3-20):(12～28)。
进一步地，步骤(2)中氯化剂为氯盐与含氯化物物料，优选氯化钙；煤粉粒度在2mm以下。
进一步地，步骤(3)中，所述球团颗粒含水5％以下。
进一步地，步骤(3)中，所述球团颗粒粒径为3-7mm。
进一步地，步骤(4)中干燥温度为95℃-200℃，干燥时间为0.5-10h。
进一步地，步骤(5)中焙烧温度为1000～1250℃，焙烧时间为0.5～3h。
本发明针对湿法冶金过程中产生的铁矾渣含铅、锌、铜、银和铟等金属元素，发明了一种铁矾渣钙化氯化挥发的工艺方法，本发明中利用煤粉和氯化剂形成特定气氛，高温氯化挥发处理铁矾渣，实现有价金属铅、锌、铜、银和铟氯化挥发，铁富集于渣中。焙烧后的渣通过富集后可以送至炼铁系统，铅挥发率达到99％以上，锌挥发率达到98％以上，铜挥发率达到94％以上，银挥发率达到95％以上，铟挥发率达到54％以上，实现资源化和无害化处理。
本发明不同于已有其他铁矾渣处理方法，主要体现在本发明中同时实现了铁矾渣还原分解，有价金属氯化挥发和硫元素固定功能，相比其他工艺更具有一步处理铁矾渣，实现有价金属挥发，无价元素固定渣中，而且各金属挥发率较高，形成的烧渣经简单磁选处理后就是良好的炼铁原料，具有较好的环境和经济效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
以试验所用铁矾渣为原料，其元素组成如表1.
元素 Fe Zn Pb Cu
含量(％) 28.35 5.2 9.61 0.65
元素 Si S Ag(g/t) In(g/t)
含量(％) 1.5 8.5 356 240
(1)称取铁矾渣、煤粉和氯化剂共计50g,其重量配比为73:3:24,混合均匀。
(2)将混合均匀的物料配入一定量的水分制成直径为5mm左右的球团；
(3)将球团放置于干燥箱中干燥；
(4)将干燥后的球团置于温度为1100℃的马弗炉中温下焙烧2h；
(5)待炉温降温至室温后取出物料，破碎磨细取样分析；
(6)试验结果为：铅挥发率99.88％，锌挥发率98.26％，铜挥发率97.32％，铟挥发率58.73％，银挥发率95.22％。
实施例2
以试验所用铁矾渣为原料，其元素组成如表1。
(1)称取铁矾渣、煤粉和氯化剂共计50g,其重量配比为69:3:28,混合均匀。
(2)将混合均匀的物料配入一定量的水分制成直径为5mm左右的球团；
(3)将球团放置于干燥箱中干燥；
(4)将干燥后的球团置于温度为1100℃的马弗炉中温下焙烧2h；
(5)待炉温降温至室温后取出物料，破碎磨细取样分析；
(6)试验结果为：铅挥发率99.86％，锌挥发率99.43％，铜挥发率97.90％，铟挥发率75.91％，银挥发率97.34％。
实施例3
以试验所用铁矾渣为原料，其元素组成如表1.
(1)称取铁矾渣、煤粉和氯化剂共计50g,其重量配比为73:3:24,混合均匀。
(2)将混合均匀的物料配入一定量的水分制成直径为5mm左右的球团；
(3)将球团放置于干燥箱中干燥；
(4)将干燥后的球团置于温度为1200℃的马弗炉中温下焙烧2h；
(5)待炉温降温至室温后取出物料，破碎磨细取样分析；
试验结果为：铅挥发率99.96％，锌挥发率98.26％，铜挥发率94.78％，铟挥发率54.48％，银挥发率97.31％。

Claims (10)

1.一种铁矾渣钙化氯化挥发综合资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铁矾渣进行破碎处理，得到散状铁矾渣物料；
(2)将散状铁矾渣、煤粉、氯化剂按一定比例搅拌混合，得到混合物物料；
(3)利用制粒机将混合物料制成球团颗粒；
(4)将球团颗粒进行干燥，完成铁矾渣球团的制备；
(5)将铁矾渣球团焙烧，得到含锌、铅、铜、银和铟的氯化挥发烟尘，以及富含铁的烧渣，完成铁矾渣钙化氯化挥发处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述铁矾渣含水率为15～30％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述铁矾渣、煤粉、氯化剂按照比例(85～69):(3～20):(12～28)进行混合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述氯化剂为氯盐与含氯化物物料，优选氯化钙。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述煤粉粒径为2mm以下。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述球团颗粒含水5％以下。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述球团颗粒粒径为3-7mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述球团颗粒干燥温度为95～200℃；干燥时间为0.5-10h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述焙烧温度为1000～1250℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述焙烧时间为0.5～3h。
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