CN109517976A - 一种微波工业化处理含硫含砷物料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波工业化处理含硫含砷物料的方法，属于金属冶炼和微波应用的技术领域。该方法包括微波脱水和微波脱砷脱硫两个过程。先将原料破碎至40‑300目之间的粉末颗粒，按一定比例与可溶性钠盐、铵盐或者硝酸盐混合后，进入微波加热腔体中在80‑550℃下进行微波焙烧，微波加热腔体中包含脱水(80‑105℃)、脱硫脱砷(105‑500℃)和冷却(500‑20℃)三个处理过程，对脱出的氧化砷和氧化硫进行收集和回收。与传统的脱硫脱砷方法相比，该方法脱出率高、富集效果好、处理能力大，并且较大程度降低了生产成本和对环境的影响。
Description
技术领域
本发明属于金属冶炼和微波应用领域，具体涉及一种微波工业化处理含硫含砷物料的方法。
背景技术
含砷金矿、烟尘、酸泥、铜砷滤饼等固体废渣和矿物原料中含有大量的贵金属、稀土金属、稀散金属等资源，但是通常由于其品位低，含有大量的砷、硫伴生杂质，以及生产转化率低和冶炼工艺落后等原因，造成了较大程度的稀有资源的浪费和昂贵的生产成本，以及惨重的环境代价。正因为如此，国家对这些金属的开采和开发采取了严格的控制和限制措施，但是另一方面，国家大力倡导通过新技术革新来提高这些稀有资源的有效利用率，同时不要对环境造成负面影响。
微波加热是一种新型的能量转换方式，其将电磁能有效转化为热能，从而对处于微波场中的物料进行有效加热。通常微波加热具有整体加热、快速加热和热点加热的特点，以及促进化学反应速率，降低化学反应化学能等常规加热方式不具备的优势。因此，将微波加热应用到稀有矿物金属的冶炼中，无疑会大幅度缩短反应时间，提高反应转化率和生产产量。
发明专利申请号201610715710.1中提到了一种利用微波从硫砷铁矿中提取金的方法中，在浸出时，再次采用微波反应釜发出的微波使物料继续强化反应分解，从而大大提高了金的浸出率，这种方法需要在高温高压的反应釜中完成，虽然提高了浸出率，但是产量难以提高、而且高温高压存在成本高、安全隐患大的问题。还有，发明专利申请号201310123155.X中提出一种从含砷尾矿砂中快速脱砷的绿色冶炼方法，该方法利用微波的加热效应提高了砷的脱出效率，但是该方法需要在真空环境和保护气氛下进行，维护成本高、操作难度大。
可见，目前为止能够大规模工业化通过微波加热方法进行物料的脱硫脱砷还是该领域的一大难题。归其原因，主要是对微波加热特性的了解不够深入和对微波高温加热设备的应用还不够广泛。
本发明通过多年的技术积累和实践经验总结了一种微波工业化处理烟尘脱硫脱砷的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种生产成本低、操作简单、环境友好的微波工业化处理含硫含砷物料的方法，该方法通过微波的非热效应提高了化学反应转化率，增加了砷和硫的脱出效果；同时又有利于大规模进行处理。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种微波工业化处理含硫含砷物料的方法，该方法的具体步骤如下：
步骤1：首先将含硫含砷物料进行破碎和磨粉获得粉末物料，所述粉末物料的粉末粒度控制在40-300目之间；
步骤2：配置一定浓度的盐溶液，所述盐溶液包括可溶性钠盐、铵盐或者硝酸盐溶液，盐溶液的浓度为质量分数1.0-10.0％；
步骤3：将盐溶液按照一定的比例添加到粉末物料中得到混合物料，盐溶液的添加比例一般为粉末物料质量分数的10.0％-20.0％，并进行充分搅拌均匀；
步骤4：将制备好的混合物料放入到料仓中，进行铺料后进入微波加热腔体中，所述微波加热腔体中包含脱水、脱硫脱砷和冷却三个处理过程，使混合物料依次通过微波加热腔体中的三个过程，混合物料在整个微波加热腔体中的停留时间控制在1-20个小时；
步骤5：将反应过程产生的氧化砷和氧化硫气体抽入到沉降室和除硫塔中进行收集。
优选的，步骤1中的含硫含砷物料，指硫含量为质量分数0.5％以上以及砷含量为质量分数0.5％以上的工业化烟尘、烟道灰、铜砷滤饼、酸泥或含砷原矿。
优选的，可溶性钠盐为氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸氢钠、硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或几种的混合物；可溶性铵盐为氯化铵、硫酸铵、硝酸铵等中的一种或者几种的混合物；硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈中的一种或者几种的混合物。
优选的，盐溶液的浓度为质量分数1.0-10.0％，盐溶液的添加比例一般为物料质量分数的10.0％-20.0％，并进行充分搅拌均匀。
优选的，铺料的厚度控制在1-20cm。
优选的，微波加热腔体中微波加热所用的微波加热频率为300 MHz～300GHz，微波源输出功率为100W～1000kW。
优选的，脱水过程的温度为80-105℃、所述脱硫脱砷过程的温度为105-500℃和所述冷却过程的温度为500-20℃。
优选的，微波加热腔体中经过微波脱出的含砷气体和含硫气体通过收尘法和除硫塔进行收集。
优选的，混合物料在所述微波加热腔体的整个处理过程都在密闭的微波加热腔体中进行，没有污染气体排出到大气环境中。
本发明的有益效果是：充分结合了微波加热效应和传统工业化处理的优势，既通过微波的非热效应提高了化学反应转化率，增加了砷和硫的脱出效果；同时又有利于大规模进行处理，具备生产成本低、操作简单、环境友好等优点，从而有效解决了冶金冶炼领域对含硫含砷物料难以处理的困境。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种微波工业化处理含硫含砷物料的方法，具体步骤如下：
步骤1：首先将500g含硫含砷烟道灰进行破碎和磨粉获得粉末物料，将粉末物料粒度控制在100目左右；
步骤2：然后配置可溶性硫酸氢钠溶液，盐溶液的浓度为质量分数10.0％；
步骤3：将盐溶液按照一定的比例添加到粉末物料中得到混合物料，盐溶液的添加比例为粉末物料质量分数的20.0％，并进行充分搅拌均匀；
步骤4：将制备好的混合物料放入到料仓中，进行铺料后进入微波加热腔体中，所述微波加热腔体中包含脱水、脱硫脱砷和冷却三个处理过程，脱水过程的温度为80-105℃、所述脱硫脱砷过程的温度为105-500℃和所述冷却过程的温度为500-20℃，使混合物料依次通过微波加热腔体中的三个过程，混合物料在整个微波加热腔体中的停留时间控制在2个小时；
步骤5：将反应过程产生的氧化砷和氧化硫气体抽入到沉降室和除硫塔中进行收集。
表1含硫含砷烟道灰微波处理前后的实验数据
试验结果表明：原料通过此微波脱砷技术砷硫得到很好的脱除，砷脱除率达96.5％，硫脱除率达96.3％，其它金属元素得到了有效的富集。
实施例2
本实施例提供一种微波工业化处理含硫含砷物料的方法，具体步骤如下：
步骤1：首先将200g含硫含砷毒砂进行破碎和磨粉获得粉末物料，将粉末物料粒度控制在40目左右；
步骤2：然后配置可溶性硝酸钾溶液，盐溶液的浓度为质量分数 1.0％；
步骤3：将盐溶液按照一定的比例添加到粉末物料中得到混合物料，盐溶液的添加比例为粉末物料质量分数的20.0％，并进行充分搅拌均匀；
步骤4：将制备好的混合物料放入到料仓中，进行铺料后进入微波加热腔体中，铺料厚度为1cm，微波加热腔体中包含脱水、脱硫脱砷和冷却三个处理过程，脱水过程的温度为80-105℃、所述脱硫脱砷过程的温度为105-500℃和所述冷却过程的温度为500-20℃，使混合物料依次通过微波加热腔体中的三个过程，混合物料在整个微波加热腔体中的停留时间控制在1个小时；
步骤5：将反应过程产生的氧化砷和氧化硫气体抽入到沉降室和除硫塔中进行收集。
表2含硫含砷毒砂微波处理前后的实验数据
表2含硫含砷毒砂微波处理前后的实验数据
| 所含元素 | As | S | Au |
| 处理前质量分数％ | 9.34 | 16.95 | 62.6g/t |
| 处理后质量分数％ | 0.88 | 0.71 | 84.3g/t |
试验结果表明：原料通过此微波脱砷技术砷硫得到很好的脱除，砷脱除率达90.6％，硫脱除率达95.8％，其它贵金属元素得到了有效的富集。
实施例3
本实施例提供一种微波工业化处理含硫含砷物料的方法，具体步骤如下：
步骤1：首先将2kg含硫含砷烟道灰进行破碎和磨粉获得粉末物料，将粉末物料粒度控制在300目左右；
步骤2：然后配置可溶性硫酸铵溶液，盐溶液的浓度为质量分数 10.0％；
步骤3：将盐溶液按照一定的比例添加到粉末物料中得到混合物料，盐溶液的添加比例一般为粉末物料质量分数的100％，并进行充分搅拌均匀；
步骤4：将制备好的混合物料放入到料仓中，进行铺料后进入微波加热腔体中，铺料厚度为20cm，微波加热腔体中包含脱水、脱硫脱砷和冷却三个处理过程，脱水过程的温度为80-105℃、所述脱硫脱砷过程的温度为105-500℃和所述冷却过程的温度为500-20℃，使混合物料依次通过微波加热腔体中的三个过程，混合物料在整个微波加热腔体中的停留时间控制在24个小时；
步骤5：将反应过程产生的氧化砷和氧化硫气体抽入到沉降室和除硫塔中进行收集。
表3含硫含砷酸泥微波处理前后的实验数据
| 所含元素 | As | S | Re |
| 处理前质量分数％ | 18.78 | 18.86 | 3205g/t |
| 处理后质量分数％ | 0.76 | 0.59 | 10130g/t |
试验结果表明：原料通过此微波脱砷技术砷硫得到很好的脱除，砷脱除率达96.0％，硫脱除率达96.9％，其它稀土金属元素得到了有效的富集。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种微波工业化处理含硫含砷物料的方法，其特征在于，其具体步骤如下：
步骤1：首先将含硫含砷物料进行破碎和磨粉获得粉末物料，所述粉末物料的粉末粒度控制在40-300目之间；
步骤2：配置一定浓度的盐溶液，所述盐溶液包括可溶性钠盐、铵盐或者硝酸盐溶液，盐溶液的浓度为质量分数1.0-10.0％；
步骤3：将盐溶液按照一定的比例添加到粉末物料中得到混合物料，盐溶液的添加比例为粉末物料质量分数的10.0％-20.0％，并进行充分搅拌均匀；
步骤4：将制备好的混合物料放入到料仓中，进行铺料后进入微波加热腔体中，所述微波加热腔体中包含脱水、脱硫脱砷和冷却三个处理过程，使混合物料依次通过微波加热腔体中的三个过程，混合物料在整个微波加热腔体中的停留时间控制在1-20个小时；
步骤5：将反应过程产生的氧化砷和氧化硫气体抽入到沉降室和除硫塔中进行收集。
2.根据权利要求1所述的微波工业化处理含硫含砷物料的方法，其特征在于，所述步骤1中的含硫含砷物料，指硫含量为质量分数0.5％以上以及砷含量为质量分数0.5％以上的工业化烟尘、烟道灰、铜砷滤饼、酸泥或含砷原矿。
3.根据权利要求1所述的微波工业化处理含硫含砷物料的方法，其特征在于，所述可溶性钠盐为氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸氢钠、硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或几种的混合物；所述可溶性铵盐为氯化铵、硫酸铵、硝酸铵等中的一种或者几种的混合物；所述硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈中的一种或者几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的微波工业化处理含硫含砷物料的方法，其特征在于，所述盐溶液的浓度为质量分数1.0-10.0％，盐溶液的添加比例一般为物料质量分数的10.0％-20.0％，并进行充分搅拌均匀。
5.根据权利要求1所述的微波工业化处理含硫含砷物料的方法，其特征在于，所述铺料的厚度控制在1-20cm。
6.根据权利要求1所述的微波工业化处理含硫含砷物料的方法，其特征在于，所述微波加热腔体中微波加热所用的微波加热频率为300MHz～300GHz，微波源输出功率为100W～1000kW。
7.根据权利要求1所述的微波工业化处理含硫含砷物料的方法，其特征在于，所述脱水过程的温度为80-105℃、所述脱硫脱砷过程的温度为105-500℃和所述冷却过程的温度为500-20℃。
8.根据权利要求1所述的微波工业化处理含硫含砷物料的方法，其特征在于，所述微波加热腔体中经过微波脱出的含砷气体和含硫气体通过收尘法和除硫塔进行收集。
9.根据权利要求1所述的微波工业化处理含硫含砷物料的方法，其特征在于，所述混合物料在所述微波加热腔体的整个处理过程都在密闭的微波加热腔体中进行，没有污染气体排出到大气环境中。
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