CN114438323A - 一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法 - Google Patents

一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法，步骤为：取石英石、铅精矿、铅渣、铁渣、硫尾矿和石灰石混合加入至Ausmelt氧化炉中熔炼，得到高铅渣；将高铅渣、粉煤和石灰混合放入侧吹炉进行还原熔炼，得到粗铅和还原渣；将还原渣、粉煤和钴渣混合放入烟化炉中吹炼，得到水淬渣。本发明开发了一种一段氧化+二段还原的火法技术进行处理湿法炼锌产出的铁渣、硫尾矿、钴渣，实现铁渣、硫尾矿、钴渣中的铅、Ag富集到粗铅中，产出二氧化硫烟气制成硫酸，铁进入水淬渣中，锌进入氧化锌烟尘里，水淬渣作为很好的制砖材料，为实现铁渣无害化处理同时达到有价金属的综合回收利用，提高铅锌回收率的同时，减轻渣堆放的环保压力。

Description

一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金技术领域，具体的说涉及一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法。
背景技术
目前锌冶炼采用的是全湿法冶炼技术，锌精矿是一种高铁硫化锌精矿，在浸出过程中铁、钴等同时进入溶液中，其中浸出渣经过浮选产出硫尾矿，硫尾矿含锌2.8％-5％，含银450-520g/t，含硫12％-18％；其中溶液中的铁经中和沉淀后产出大量铁渣，这部分铁渣含锌8-12％，含铁30％左右，含银10g/t，含硫8％左右，此铁渣之前全部进入渣场丢弃，对于环保要求比较严格的地区，锌铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿的堆放将产生一定的环境污染，同时也造成极大的资源浪费。渣中有价成分S、Pb、Zn、Ag和Fe难以得到综合回收。
因此，提供一种能在不影响铅系统主流程生产的情况实现铁渣、钴渣、钴渣、硫尾矿中锌、铅、银、硫等有价金属的综合回收利用的铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法，包括以下步骤：
(1)取石英石、铅精矿、硫尾矿、铅渣、铁渣和石灰石混合得到混合料，将混合料加入至Ausmelt氧化炉中熔炼，粉煤作为燃料通过喷枪喷入熔池，提高熔池温度，同时通过给料机加入原煤补充燃料进一步提高熔池温度，混合物料通过氧化熔炼后得到高铅渣，生成的SO2烟气输送至制酸系统制成硫酸；
(2)将高铅渣、粉煤和石灰混合放入侧吹炉进行还原熔炼，粉煤作为燃料通过喷枪加入炉子内，块煤作为还原剂给料加入炉内，高铅渣通过还原熔炼后得到粗铅和还原渣，生成的SO2烟气输送至制酸系统制成硫酸；
(3)将还原渣、粉煤和钴渣混合放入烟化炉中吹炼，得到水淬渣和氧化锌烟尘，生成的SO2烟气输送至制酸系统制成硫酸，产出氧化锌作为中和剂用于锌冶炼。
进一步，步骤(1)中步骤(1)中所述混合料中SiO2与Fe质量比为0.85-1.25，混合料中CaO与SiO2的质量比为0.2-0.6；
混合料中铅精矿、硫尾矿、铅渣和铁渣的质量比为1.3：1:0.2：0.2；
生成的高铅渣中铅的质量分数为35-55％。
更进一步，步骤(1)中所述Ausmelt氧化炉中熔炼过程中还包括加入石英石以确保SiO2与Fe的的质量比为0.8-1.25，CaO与SiO2的质量比为0.2-0.6；
还包括加入粉煤、原煤，所述粉煤的加入量与混合料的质量比为0.14-0.17；原煤的加入量与混合料的质量比为0.023-0.03。
更进一步，所述熔炼温度为1200-1250℃。
进一步，步骤(2)中所述高铅渣、粉煤和石灰的混合物中SiO2与Fe的的质量比为0.89-1.25，CaO与SiO2的质量比为0.2-0.6；
所述粉煤与高铅渣的质量比为0.03-0.05；块煤与高铅渣的质量比为0.07-0.085.
更进一步，步骤(2)中所述还原熔炼温度为1150-1250℃。
进一步，步骤(3)中所述还原渣与钴渣的质量比为1:0.02-0.03；
所述粉煤与还原渣的质量比为0.23-0.29。
更进一步，步骤(3)中所述吹炼温度为1200-1300℃。
本发明的有益效果在于：本发明中铁渣、铅渣、硫尾矿首先进入奥斯麦特炉熔炼，经过氧化反应，产出高铅渣，硫元素以二氧化硫方式进入烟气，经过制酸系统产出硫酸，奥斯麦特炉产出的高铅渣进入侧吹还原炉中经过还原熔炼后，铅银进入产出的粗铅中，还原炉产出的还原渣，还原炉渣+钴渣经烟化炉还原挥发后产出氧化锌烟尘，氧化锌烟尘作为中和剂返回锌冶炼系统。铅渣、铁渣中的铁进入还原炉产出水淬渣。
本发明开发了一种一段氧化+二段还原的火法技术-(奥斯麦特炉+还原炉+烟化炉)进行处理湿法炼锌产出的铁渣、铅渣、钴渣、硫尾矿等渣物料，实现铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿中的铅、Ag富集到粗铅中，S产出二氧化硫烟气制成硫酸，Zn金属经烟化炉挥发产出氧化锌烟尘作为一种中和剂返回湿法流程，Fe进入水淬渣中，水淬渣作为很好的制砖材料，为实现铁渣无害化处理同时达到有价金属的综合回收利用，提高铅锌回收率的同时，减轻渣堆放的环保压力。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下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
将铅精矿141.6吨，铅渣6.9吨，铁渣4.25吨，硫尾矿76.4吨的混合物料，同时加入石英砂、石灰石、原煤，快速分析仪进行分析将SiO2：Fe(质量比)达到0.8，CaO：SiO2(质量比)达到0.2；加入原煤5.27吨(原煤：混合物料＝0.023)；
将混合物料、石英石、石灰石、原煤经过拌料、混料后，用吊车抓斗放入对应定量给料机料仓，经皮带运输至圆盘制粒机制粒，送至炉顶加料机进入奥炉熔炼；其中混料质量为含Pb：35％；Ag：335.3g/t，S：16.2％，混合物料水份8％。同时用喷枪将粉煤、氧气、空气吹入熔池，输入粉煤到熔池45.83吨(粉煤：混合物料＝0.2)，氧气(工艺风)及富氧空气通过喷枪输入熔池进行氧化熔炼(富氧浓度控制在25％)，燃料燃烧后提高熔池温度，熔炼温度控制在1200℃，氧化熔炼1小时后，产出高铅渣181.5t经渣溜槽排放至还原炉进行还原熔炼，含硫烟气经电收尘收尘后，烟气送综合回收厂制酸，铅烟尘返回奥斯麦特炉熔炼。
还原炉接收奥斯迈特炉高铅渣181.5t，加入石灰石、石英砂进行渣型调节，快速分析仪进行分析SiO2：Fe(质量比)达到0.89，CaO：SiO2(质量比)达到0.2，加入还原剂块煤12.7t进行还原熔炼，同时用喷枪将粉煤、空气吹入熔池，粉煤加入5.5t，粉煤燃烧后放出热量提高熔池温度，温度控制在1150℃，进行还原熔炼，产出粗铅83.5吨及供给烟化炉吹炼的还原渣164.7t，高温烟气经过余热锅炉及收尘系统后，铅烟尘返备料进行配料，烟气送离子液脱硫系统处理。
将还原渣164.7t经溜槽进入烟化炉熔炼，同时含锌冷料钴渣3.3t经皮带运输进入烟化炉进行吹炼，用风管37.9t粉煤送入烟化炉，利用粉煤燃烧产生大量的热和一氧化碳气体，使炉内保持较高的温度和一定的还原气氛，熔炼温度控制在1300℃，使熔渣中的铅、锌从其氧化物中被还原成金属蒸气而挥发出来，产出合格的氧化锌烟尘13.4t及水淬渣149.4t。
整个熔炼过程后产出产品粗铅：Pb：98.74％，Ag：1214g/t；半产品氧化锌烟尘：Pb：13.14％，Zn：57％；水淬渣：Pb：0.041％，Zn：1.52％
本方案年处理渣量：处理硫尾矿68000.5t/a，处理铅渣3005t/a，处理铁渣2583.67t/a，处理钴渣540t/a，回收银225.4t/a，回收锌4430t/a。
实施例2
将铅精矿42.48吨，铅渣2.07吨，铁渣1.28吨，硫尾矿22.92吨的混合物料，同时加入石英砂、石灰石、原煤，快速分析仪进行分析将SiO2：Fe(质量比)达到1.25，CaO：SiO2(质量比)达到0.6；加入原煤2.06吨(原煤：混合物料＝0.03)，将混合物料、石英石、石灰石、原煤经过拌料、混料后，用吊车抓斗放入对应定量给料机料仓，经皮带运输至圆盘制粒机制粒，送至炉顶加料机进入奥炉熔炼；其中混料质量为含Pb：38％；Ag：350g/t，S：15％，混合物料水份12％。同时用喷枪将粉煤、氧气、空气吹入熔池，输入粉煤到熔池41.25吨(粉煤：混合物料＝0.6)，氧气(工艺风)及富氧空气通过喷枪输入熔池进行氧化熔炼(富氧浓度控制在25％)，燃料燃烧后提高熔池温度，熔炼温度控制在1250℃，氧化熔炼1小时后，产出高铅渣154.45t经渣溜槽排放至还原炉进行还原熔炼，含硫烟气经电收尘收尘后，烟气送综合回收厂制酸，铅烟尘返回奥斯麦特炉熔炼。
采用还原炉接收奥斯迈特炉高铅渣54.45t，加入石灰石、石英砂进行渣型调节，快速分析仪进行分析将SiO2：Fe(质量比)达到1.25，CaO：SiO2(质量比)达到0.6，加入还原剂块煤3.84t进行还原熔炼，同时用喷枪将粉煤、空气吹入熔池，粉煤加入1.68t，粉煤燃烧后放出热量提高熔池温度，温度控制在1250℃，进行还原熔炼，产出粗铅25.05吨及供给烟化炉吹炼的还原渣49.41t，高温烟气经过余热锅炉及收尘系统后，铅烟尘返备料进行配料，烟气送离子液脱硫系统处理。
将还原渣49.41t经溜槽进入烟化炉熔炼，同时含锌冷料钴渣0.99t经皮带运输进入烟化炉进行吹炼，用风管11.37t粉煤送入烟化炉，利用粉煤燃烧产生大量的热和一氧化碳气体，使炉内保持较高的温度和一定的还原气氛，熔炼温度控制在1300℃，使熔渣中的铅、锌从其氧化物中被还原成金属蒸气而挥发出来，产出合格的氧化锌烟尘4.02t及水淬渣44.82t。
整个熔炼过程后产出产品粗铅：Pb：98.5％，Ag：1500g/t；半产品氧化锌烟尘：Pb：14.02％，Zn：60％；水淬渣：Pb：0.045％，Zn：1.4％。
本方案年处理渣量：处理硫尾矿65450t/a，处理铅渣2998t/a，处理铁渣2600.12t/a，处理钴渣570t/a，回收银228t/a，回收锌4390t/a.
实施例3
将铅精矿127.44吨，铅渣6.21吨，铁渣3.83t，硫尾矿68.76吨的混合物料，同时加入石英砂、石灰石、原煤，快速分析仪进行分析将SiO2：Fe(质量比)达到1.1，CaO：SiO2(质量比)达到0.45；加入原煤5.156吨(原煤：混合物料＝0.025)，将混合物料、石英石、石灰石、原煤经过拌料、混料后，用吊车抓斗放入对应定量给料机料仓，经皮带运输至圆盘制粒机制粒，送至炉顶加料机进入奥炉熔炼；其中混料质量为含Pb：38.5％；Ag：340g/t，S：15.6％，混合物料水份10％。同时用喷枪将粉煤、氧气、空气吹入熔池，输入粉煤到熔池82.50吨(粉煤：混合物料＝0.4)，氧气(工艺风)及富氧空气通过喷枪输入熔池进行氧化熔炼(富氧浓度控制在25％)，燃料燃烧后提高熔池温度，熔炼温度控制在1230℃，氧化熔炼1小时后，产出高铅渣463.35t经渣溜槽排放至还原炉进行还原熔炼，含硫烟气经电收尘收尘后，烟气送综合回收厂制酸，铅烟尘返回奥斯麦特炉熔炼。
采用还原炉接收奥斯迈特炉高铅渣463.35t，加入石灰石、石英砂进行渣型调节，快速分析仪进行分析将SiO2：Fe(质量比)达到1.23，CaO：SiO2(质量比)达到0.4，加入还原剂块煤11.52t进行还原熔炼，同时用喷枪将粉煤、空气吹入熔池，粉煤加入5.04t，粉煤燃烧后放出热量提高熔池温度，温度控制在1180℃，进行还原熔炼，产出粗铅75.15吨及供给烟化炉吹炼的还原渣148.23t，高温烟气经过余热锅炉及收尘系统后，铅烟尘返备料进行配料，烟气送离子液脱硫系统处理。
将还原渣148.23t经溜槽进入烟化炉熔炼，同时含锌冷料钴渣2.97t经皮带运输进入烟化炉进行吹炼，用风管35t粉煤送入烟化炉，利用粉煤燃烧产生大量的热和一氧化碳气体，使炉内保持较高的温度和一定的还原气氛，熔炼温度控制在1280℃，使熔渣中的铅、锌从其氧化物中被还原成金属蒸气而挥发出来，产出合格的氧化锌烟尘12.06t及水淬渣134.46t。
整个熔炼过程后产出产品粗铅：Pb：97.8％，Ag：1460g/t；半产品氧化锌烟尘：Pb：16.5％，Zn：59％；水淬渣：Pb：0.047％，Zn：1.45％。
本方案年处理渣量：处理硫尾矿67263.99t/a，处理铅渣3007.13t/a，处理铁渣2573.96t/a，处理钴渣563t/a，回收银223.38t/a，回收锌4428.79t/a.
本发明一方面实现尾矿、铅渣、钴渣中的有价金属的再利用，提高企业的经济效益，渣中的这些金属价值分别为：Ag1.12亿元、Pb+Zn0.19亿元；另一方面，减少外排渣量和实现渣的无害化，有利于环境保护。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取石英石、铅精矿、硫尾矿、铅渣、铁渣和石灰石混合得到混合料，将混合料加入至Ausmelt氧化炉中熔炼，粉煤作为燃料通过喷枪喷入熔池，提高熔池温度，同时通过给料机加入原煤补充燃料进一步提高熔池温度，混合物料通过氧化熔炼后得到高铅渣，生成的SO2烟气输送至制酸系统制成硫酸；
(2)将高铅渣、粉煤和石灰混合放入侧吹炉进行还原熔炼，粉煤作为燃料通过喷枪加入炉子内，块煤作为还原剂给料加入炉内，高铅渣通过还原熔炼后得到粗铅和还原渣，生成的SO2烟气输送至制酸系统制成硫酸；
(3)将还原渣、粉煤和钴渣混合放入烟化炉中吹炼，得到水淬渣，生成的SO2烟气输送至制酸系统制成硫酸；产出氧化锌作为中和剂用于锌冶炼。
2.根据权利要求1所述一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述混合料中SiO2与Fe质量比为0.85-1.25，混合料中CaO与SiO2的质量比为0.2-0.6；
混合料中铅精矿、硫尾矿、铅渣和铁渣的质量比为1.3：1:0.2：0.2；
生成的高铅渣中铅的质量分数为35-55％。
3.根据权利要求2所述一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述Ausmelt氧化炉中熔炼过程中还包括加入石英石以确保SiO2与Fe的的质量比为0.8-1.25，CaO与SiO2的质量比为0.2-0.6；
还包括加入粉煤、原煤，所述粉煤的加入量与混合料的质量比为0.14-0.17；原煤的加入量与混合料的质量比为0.023-0.03。
4.根据权利要求3所述一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法，其特征在于，所述熔炼温度为1200-1250℃。
5.根据权利要求1所述一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述高铅渣、粉煤和石灰的混合物中SiO2与Fe的的质量比为0.89-1.25，CaO与SiO2的质量比为0.2-0.6；
所述粉煤与高铅渣的质量比为0.03-0.05；块煤与高铅渣的质量比为0.07-0.085。
6.根据权利要求5所述一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述还原熔炼温度为1150-1250℃。
7.根据权利要求1所述一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述还原渣与钴渣的质量比为1:0.02-0.03；
所述粉煤与还原渣的质量比为0.23-0.29。
8.根据权利要求7所述一种铁渣、钴渣、铅渣、硫尾矿环保无害化处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述吹炼温度为1200-1300℃。
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