CN111085336B - 一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于回转窑窑渣回收金属技术领域，公开了一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法，将窑渣进行磨矿后再进行分级，得到溢流矿浆和沉砂，沉砂返回球磨机再磨，溢流矿浆则给入弱磁选机；将弱磁选机设定一定的磁选强度后对溢流矿浆进行弱磁选作业，得到弱磁选精矿和弱磁选尾矿两个产品；将弱磁选尾矿给入高梯度强磁选机进行强磁选作业，得到的强磁选精矿和强磁选尾矿合并后即为铁质原料。本发明针对窑渣的有价组分含量低的特性，提出了从窑渣中回收铁矿物作为水泥生产的铁质原料，回收铁后的尾矿中金属矿物含量进一步贫化，可作为生产硅酸盐水泥的原料产品，最终实现了窑渣铁质原料的回收及尾渣无害化处理。

Description

一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法

技术领域

本发明属于回转窑窑渣回收金属技术领域，公开了一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

回转窑窑渣：窑渣是湿法炼锌时的浸出渣再配加的焦粉等添加物，在回转窑内高温下挥发回收锌、铅等金属后的残余物经过水淬急冷后的产物，窑渣中残存焦炭，且铁与二氧化硅等物质含量较高。

铁质校正原料：铁质校正原料是指补充水泥生料中Fe₂0₃成分不足的原料。常用低品位铁矿石(粉)、炼铁厂尾矿、硫酸厂的硫铁矿渣以及铜矿渣、铅矿渣等。铜矿渣与铅矿渣含FeO,兼有矿化作用。该类原料Fe₂0₃含量不应低于40％。

窑渣虽属于一般固废，但其在湿法炼锌过程中产生量较大，根据生产实际统计，每生产吨电锌约产出窑渣0.8吨，随着电解锌的不断生产窑渣的产出量也越积越多。窑渣有镉、铬、砷等重金属具有环境污染严重、不易被微生物降解等原因，且成分复杂，如处置管理不当，会对环境造成严重的危害，如危害周边生态环境，重金属离子污染下水、大量侵占土地，破坏地貌和植被、污染大气、造成粉尘危害等。随着人类资源短缺危机的加深，采用工业废弃物作为二次资源，进而开发废弃物资源化再生循环的高新技术已成为国内外的研究热点。将窑渣作为二次资源再利用，面对资源匮乏的国际形势，不但有效的解决了窑渣带来的环境问题，而且有效的提高了企业的经济效益，实现了企业的可持续发展，因此实现窑渣的合理回收利用变得非常重要。

依据窑渣的矿石性质，从窑渣中回收有价组分的研究主要集中在火法熔炼回收、湿法浸出回收以及选矿回收三种工艺：

火法熔炼回收：利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程。火法冶金的优点在于它在高温条件下进行，反应速度快，工作温区大，选择和控制温度即可改变反应的平衡，可使用金属硫化物作燃料，各溶融相分离方便，易于回收贵金属，炉渣稳定性高于湿法残澄，有害性较低。缺点：火法处理窑渣的实践中，学者认为渣中的铅、锌的挥发率较高，但对金、银的回收率较低，此外存在用焦炭量大，耐火材料消耗大等问题。

湿法浸出回收：湿法冶金是指利用某种溶剂，借助化学反应包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应，对原料中金属进行提取和分离的冶金过程。湿法冶金具有较强的选择性，广泛应用于有色冶炼废渣中有价金属的选择性回收。窑渣的湿法处理工艺有盐酸浸出法、硫酸浸出法和生物浸出法。缺点：使用湿法工艺浸出渣中的有价金属，无论是在酸性还是碱性条件下浸出，有价金属的浸出率很高，但是对于从浸出液中回收有价金属的过程较为繁琐、废液处理困难，且设备投入成本高。

选矿回收：选矿回收窑渣中有价组分是主要应用浮选和磁选工艺回收窑渣中的贵金属、焦炭或者铁。浮选工艺主要对窑渣的物理性质及表面物理化学性质，采用适合冶炼废渣的新型选矿流程或新型药剂直接选出最终合格精矿，可以降低二次资源再利用的加工成本，提高产品的品位和回收率，有利于循环经济的发展和环境保护。窑渣中Fe含量一般都在15％-30％，可以运用回收成本较低的磁选工艺对窑渣的铁进行回收。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术中，火法熔炼回收：存在用焦炭量大，耐火材料消耗大等问题。

(2)湿法浸出回收法对于从浸出液中回收有价金属的过程较为繁琐、废液处理困难，且设备投入成本高。

(3)浮选回收法浮选工艺流程复杂，且药剂用量较大，不能有效的分离回收渣中的有价组分。虽然窑渣中Fe含量较高，可以运用回收成本较低的磁选工艺对窑渣的铁进行回收，但含铁矿物在回转窑中被还原焙烧时还原度不够，磁选后的铁精矿品位较低，且杂质含量较高，难以作为合格的铁精矿进行销售。

解决上述技术问题的难度：

在实际的生产中，由于回转窑挥发焙烧工艺的特点，大多数窑渣中有价组分含量较低，应用常见的火法工艺、湿法工艺或者选矿工艺等虽然可以实现部分有价矿物的回收，但回收成本较高，远大于窑渣本身的经济价值，并且窑渣粒度细度较粗，难以直接作为建筑辅助材料进行销售，因此大多数的窑渣仅做堆存处理。因此对于有价组分含量较低的窑渣，现有的技术基本无法实现二次资源再利用的目的。

解决上述技术问题的意义：

我国是有色金属生产和消费大国，在生产过程中不仅消耗了大量矿产资源，而且产生了大量固体废弃物，回转窑窑渣虽然属于一般固废，但大量的堆积仍然会产生一系列的环境问题，给冶炼企业带来了巨大环保压力，但这些固体废弃物也可以成为可利用的二次资源，尤其是环保已成为限制我国有色金属工业发展的要素之一，因此开展有色金属工业固体废弃物的综合利用就显得尤为迫切，本发明提供了一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法，应用弱磁选和强磁选的联合方法，不但有效的解决了窑渣带来的环境问题，而且有效的提高了企业的经济效益，实现了企业的可持续发展。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法。

本发明是这样实现的，一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法，包括以下步骤：

步骤一，磨矿分级，将窑渣加入湿式球磨机中进行磨矿后再利用水利旋流器或者螺旋分级机进行分级，得到溢流矿浆和沉砂，沉砂返回球磨机再磨，溢流矿浆则给入弱磁选机；

步骤二，弱磁选，溢流矿浆给入弱磁选机后将磁选机设定一定的磁选强度后进行弱磁选作业，得到弱磁选铁质原料和弱磁选尾矿产品；

步骤三，强磁选，将弱磁选尾矿给入Slon立环脉动高梯度强磁机进行强磁选作业，得到强磁选铁质原料和强磁选尾矿，将弱磁选铁质原料和强磁选铁质原料合并后得到最终的铁质原料，最终尾矿含铁较低且粒度较细可作为生产硅酸盐水泥的原料产品。

进一步，步骤一中磨矿浓度为60-80％，分级溢流矿浆浓度为32-36％，分级细度小于0.074mm的含量为75-85％。

进一步，步骤二中弱磁选机的磁场强度设为80-140kA/m。

进一步，步骤三中，Slon立环脉动高梯度强磁机磁选工作参数为：磁场强度为0.8T-1.2T、以细聚磁网介质作为磁介质、脉动为280-340次/分钟。

在本发明中，步骤一中要求的磨矿浓度为60-80％，大量的试验以及工业应用中可知在这一浓度要求下普通的球磨机的磨矿效率可达到最大值。系统的小型试验研究结果表明，当溢流矿浆的细度0.074mm的含量为75-85％时，窑渣中的铁质原料与其他的矿物可有效解离，一定的效解度是实现铁质原料高效回收的前提保证。另外要求的溢流浓度在32-36％，一方面是溢流设备的工作参数决定的，另一方面也是弱磁选机给矿的浓度要求的。

步骤二中要求的弱磁选机的磁场强度设为80-140kA/m，在这一磁场强度中可有效回收窑渣中的强磁性铁质原料，当磁场强度低于80kA/m时，弱磁选作业不能完全回收窑渣中强磁性的铁质原料，当磁场强度高于140kA/m时，对弱磁选机设备磁场强度要求过高，磁选设备价格较高，造成不必要的设备投资浪费。

步骤三中要求的Slon立环脉动高梯度强磁机磁选工作参数为：磁场强度为0.8T-1.2T，试验结果表明当高梯度磁选机场强低于0.8T时则不能完全的回收窑渣中的弱磁选性铁质原料，当磁选强度达到1.2T时，可基本实现窑渣中弱磁选铁质原料的回收，过高的场强的要求，对设备投资较大，造成不必要的浪费。进入高梯度磁选机的物料主要是细颗粒的，因此选择以细聚磁网介质作为磁介质在磁选作业时才对弱磁选铁质原料的选别度较高；在高磁场强度中，细粒级的铁质原料容易产生磁团聚，小型试验结果表明脉动为280-340次/分钟可基本上实现去除磁团聚中夹杂的脉石矿物，在这个脉动范围内，弱磁性铁质原料的品位最高。

一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化方法所提到的弱磁选和强磁选联合回收窑渣中铁质原料的工艺中必须要指出的，在这个的生产工艺中不可以用一段强磁选来一次性的回收窑渣中的铁质原料，这主要是目前的高梯度磁选设备的作业方式决定的，如果在高梯度作业前不预先将渣中的的强磁性铁质原料回收，在应用高梯度磁选机作业时，强磁性铁质原料的产率太大，导致高梯度磁选机的细聚磁网介质作易堵塞，造成工业生产不畅，影响生产效率。因此，在应用磁选回收窑渣中的铁质原料时，必须采用一段弱磁选和一段强磁选的作业流程。

本发明的另一目的在于提供一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化方法回收窑渣中铁质原料的生产线。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明针对窑渣的有价组分含量低的特性，提出了从窑渣中回收铁矿物作为水泥生产的铁质原料，回收铁后的尾矿中金属矿物含量进一步贫化，则可作为生产硅酸盐水泥原料进行销售，实现了窑渣铁质原料的回收及尾渣无害化处理的目的。针对窑渣中铁质原料以强磁性铁矿物和弱磁性铁矿物的形式赋存的特点，本发明提出了将窑渣再细磨的情况下，应用弱磁选回收渣中强磁性铁质矿物，而后再应用强磁选回收弱磁性铁矿物的工艺流程，最终确定磨矿-弱磁选一弱磁尾矿再强磁选的工艺流程来回收窑渣中的铁质原料，通过该工艺流程最终得到铁质原料和尾渣两种产品，对某窑渣具体实施指标见表1。

表1应用本发明方法回收某窑渣中铁质原料的试验结果/％

从表1的试验结果可知，应用本发明方法对某窑渣进行铁质材料回收的试验后可得到一个产率为12.82％，全铁品位为46.32％、回收率为39.64％的弱磁铁质原料和一个产率为23.34％，全铁品位为34.60％、回收率为40.03％的强磁磁铁质原料。将两个磁选铁质原料混合后，则可得到一个产率为36.16％，全铁品位为38.60％、回收率为69.67％的最终铁质原料。最终尾矿产率为63.84％，且含铁9.52％，回收有价组分后的尾渣中主要含有硅酸盐等非金属矿物，可作为水泥生产的配料销售，实现尾渣无害化处理，不在产生堆存的废渣，无潜在环境问题。

针对从窑渣中回收有价组分的现有技术存在的问题，本发明提供了一种从窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法。与常见的窑渣综合回收利用的工艺相比，本发明新工艺还具有以下优势：

(1)工艺流程简单本发明使用的工艺流程仅为磨矿、弱磁选和强磁选三个步骤，工艺流程简单，操作简便，设备投入成本较低，人员配置较少。

(2)无二次污染本发明提供的方法，由于仅改变的窑渣的物理形态，不涉及到火法或者湿法过程，因此不会产生的对环境有害的物质。整个工艺流程都是以矿浆的形式进行物料输送，因此也不会产生粉尘等污染物，且最终尾矿也以产品进行销售，不会再次堆存产生环境问题。

(3)易实现工业化本发明使用的弱磁选机与Slon立环脉动高梯度强磁机都是较为成熟的工业化设备，因此本发明使用的方法易实现工业化。

附图说明

图1是本发明实施例提供的从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法流程图。

图2是本发明实施例提供的从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法工艺原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有综合回收利用的技术中，火法熔炼回收：存在用焦炭量大，耐火材料消耗大等问题。湿法浸出回收法对于从浸出液中回收有价金属的过程较为繁琐、废液处理困难，且设备投入成本高。浮选回收法浮选工艺流程复杂，且药剂用量较大，不能有效的分离回收渣中的有价组分。磁选回收窑渣中铁时，由于窑渣矿石性质的原因，大部分的磁选铁精矿含铁品位较低且杂志含量高无作为合格铁精矿进行销售。从目前的研究来看，现有技术回收窑渣中有价组分时，由于生产成本的原因或者产品质量的问题无法实现工业化生产。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法包括：

S101，磨矿分级，将窑渣加入湿式球磨机中进行磨矿后再利用水利旋流器或者螺旋分级机进行分级，得到溢流矿浆和沉砂，其中沉砂返回球磨机再磨，溢流矿浆则给入弱磁选机。

S102，弱磁选，溢流矿浆给入弱磁选机后将磁选机设定一定的磁选强度后进行弱磁选作业，得到弱磁选铁质原料和弱磁选尾矿两个产品。

S103，强磁选，将弱磁选尾矿给入Slon立环脉动高梯度强磁机进行强磁选作业，得到强磁选铁质原料和强磁选尾矿，将弱磁选铁质原料和强磁选铁质原料合并后得到最终的铁质原料，最终尾矿含铁较低且粒度较细可作为生产硅酸盐水泥的原料产品。

步骤S101中要求磨矿浓度为60-80％，分级溢流矿浆浓度为32-36％，分级细度要求小于0.074mm的含量为75-85％。

步骤S102中弱磁选机的磁场强度设定范围应在：80-140kA/m。

步骤S103中Slon立环脉动高梯度强磁机磁选工作参数应设定为：磁场强度为0.8T-1.2T、以细聚磁网介质作为磁介质、脉动为280-340次/分钟。

图2是本发明实施例提供的从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法工艺。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

1.窑渣湿式磨矿分级：取某回转窑窑渣，全铁品位为22.56％，将窑渣加入湿式球磨机中以80％的磨矿浓度进行磨矿，磨矿完成后应用螺旋分级机进行分级，得到溢流矿浆和沉砂，其中溢流的浓度为36％，细度为-0.074mm占有率为85％，分级后的沉砂返回球磨机再磨，溢流矿浆则给入弱磁选机。

2.弱磁选工艺：将弱磁选机的磁场强度设置为80kA/m后，将步骤(1)分级后的溢流矿浆给入弱磁选机进行弱磁选作业，得到弱磁选铁质原料和弱磁选尾矿两个产品，其中弱磁选铁质原料的产率为14.55％，全铁品位为48.47％，回收率为31.26％。

3.强磁选工艺：将步骤(2)的到重选尾矿给入Slon立环脉动高梯度强磁机磁选中，强磁选工作参数设定为：磁场强度为1.2T、以细聚磁网介质作为磁介质、脉动为280次/分钟，经强磁选作业后得到强磁选铁质原料和强磁选尾矿两个产品，其中强磁选铁质原料的产率为26.28％，全铁品位为38.31％，回收率为44.62％。

5.尾渣处置：强磁选尾渣的产率为59.17％，尾渣中含铁仅为9.20％，且其它有价金属含量较低，可作为水泥生产的配料销售。

实施例2

1.窑渣湿式磨矿分级：取伟业公司回转窑窑渣，全铁品位为19.00％，将窑渣加入湿式球磨机中以60％的磨矿浓度进行磨矿，磨矿完成后应用螺旋分级机进行分级，得到溢流矿浆和沉砂，其中溢流的浓度为32％，细度为-0.074mm占有率为75％，分级后的沉砂返回球磨机再磨，溢流矿浆则给入弱磁选机。

2.弱磁选工艺：将弱磁选机的磁场强度设置为140kA/m后，将步骤(1)分级后的溢流矿浆给入弱磁选机进行弱磁选作业，得到弱磁选铁质原料和弱磁选尾矿两个产品，其中弱磁选铁质原料的产率为13.14％，全铁品位为43.22％，回收率为29.89％。

3.强磁选工艺：将步骤(2)的到重选尾矿给入Slon立环脉动高梯度强磁机磁选中，强磁选工作参数设定为：磁场强度为0.8T、以细聚磁网介质作为磁介质、脉动为340次/分钟，经强磁选作业后得到强磁选铁质原料和强磁选尾矿两个产品，其中强磁选铁质原料的产率为22.76％，全铁品位为38.21％，回收率为43.20％。

5.尾渣处置：强磁选尾渣的产率为59.17％，尾渣中含铁仅为8.24％，且其它有价金属含量较低，可作为水泥生产的配料销售。

实施例3

1.窑渣湿式磨矿分级：取俊磊锌业回转窑窑渣，全铁品位为27％，将窑渣加入湿式球磨机中以75％的磨矿浓度进行磨矿，磨矿完成后应用螺旋分级机进行分级，得到溢流矿浆和沉砂，其中溢流的浓度为36％，细度为-0.074mm占有率为80％，分级后的沉砂返回球磨机再磨，溢流矿浆则给入弱磁选机。

2.弱磁选工艺：将弱磁选机的磁场强度设置为100kA/m后，将步骤(1)分级后的溢流矿浆给入弱磁选机进行弱磁选作业，得到弱磁选铁质原料和弱磁选尾矿两个产品，其中弱磁选铁质原料的产率为16.22％，全铁品位为58.42％，回收率为32.99％。

3.强磁选工艺：将步骤(2)的到重选尾矿给入Slon立环脉动高梯度强磁机磁选中，强磁选工作参数设定为：磁场强度为1.0T、以细聚磁网介质作为磁介质、脉动为300次/分钟，经强磁选作业后得到强磁选铁质原料和强磁选尾矿两个产品，其中强磁选铁质原料的产率为37.78％，全铁品位为42.28％，回收率为55.62％。

5.尾渣处置：强磁选尾渣的产率为46.00％，尾渣中含铁仅为7.11％，且其它有价金属含量较低，可作为水泥生产的配料销售。

下面结合效果对本发明作进一步描述。

本发明提供的一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法包括磨矿分级，将窑渣加入湿式球磨机中进行磨矿后再利用水利旋流器或者螺旋分级机进行分级，得到溢流矿浆和沉砂，沉砂返回球磨机再磨，溢流矿浆则给入弱磁选机；将弱磁选机设定一定的磁选强度后对溢流矿浆进行弱磁选作业，得到弱磁选铁质原料和弱磁选尾矿两个产品；将弱磁选尾矿给入高梯度强磁选机在一定的技术参数下进行强磁选作业，得到强磁选铁质原料和强磁选尾矿，强磁选尾矿含铁较低且粒度较细可作为生产硅酸盐水泥的原料产品，而弱磁选铁质原料和强磁选铁质原料合并后即为铁质原料。本发明针对窑渣的有价组分含量低的特性，提出了从窑渣中回收铁矿物作为水泥生产的铁质原料，回收铁后的尾矿中金属矿物含量进一步贫化，可作为生产硅酸盐水泥的原料产品，最终实现了窑渣铁质原料的回收及尾渣无害化处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法，其特征在于，所述从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法包括以下步骤：

步骤一，磨矿分级，将窑渣加入湿式球磨机中进行磨矿后再利用水利旋流器或者螺旋分级机进行分级，得到溢流矿浆和沉砂，沉砂返回球磨机再磨，溢流矿浆则给入弱磁选机；

步骤二，弱磁选，将磁选机设定一定的磁选强度后溢流矿浆给入弱磁选机进行弱磁选作业，得到弱磁选铁质原料和弱磁选尾矿产品；

步骤三，强磁选，将Slon立环脉动高梯度强磁机设定一定的工作参数后，将弱磁选尾矿给入Slon高梯度强磁机进行强磁选作业，得到强磁选铁质原料和强磁选尾矿，将弱磁选铁质原料和强磁选铁质原料合并后得到最终的铁质原料，最终尾矿含铁较低且粒度较细可作为生产硅酸盐水泥的原料产品；

步骤一中磨矿浓度为60-80％，分级溢流矿浆浓度为32-36％，分级细度小于0.074mm的含量为75-85％；

步骤二中弱磁选机的磁场强度设：80-140kA/m；

步骤三中，Slon立环脉动高梯度强磁机磁选工作参数为：磁场强度为0.8T-1.2T、以细聚磁网介质作为磁介质、脉动为280-340次/分钟。

2.一种如权利要求1所述从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的方法的从回转窑窑渣中回收铁质原料及尾渣无害化的生产线。

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