CN206385195U

CN206385195U - 处理铁矾渣的系统

Info

Publication number: CN206385195U
Application number: CN201621334451.XU
Authority: CN
Inventors: 吴道洪; 古明远; 王健月; 曹志成; 薛逊
Original assignee: Jiangsu Province Metallurgical Design Institute Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Province Metallurgical Design Institute Co Ltd
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-08-08
Anticipated expiration: 2026-12-06

Abstract

本实用新型公开了处理铁矾渣的系统，包括：混合装置，混合装置具有铁矾渣入口、还原剂入口、添加剂入口和湿物料出口；环形炉，具有加料区、烘干区、分解区、还原区和出料区，其中，烘干区、分解区和还原区内均设置有燃气辐射管，烘干区与分解区之间和分解区与还原区之间均设置有隔墙，加料区具有物料入口，出料区具有还原产物出口，烘干区具有水蒸气出口和第一烟道，分解区具有第一烟尘出口和第二烟道，还原区具有第二烟尘出口和第三烟道，物料入口与湿物料出口相连；球磨磁选装置，球磨磁选装置具有还原产物入口、金属铁粉出口和尾矿出口。采用该系统可以分别收集含有硫氧化物的烟气和含铅锌的烟尘，并得到高品位的铁精粉。

Description

处理铁矾渣的系统

技术领域

本实用新型属于能源与冶金领域，具体而言，涉及处理铁矾渣的系统。

背景技术

铁矾渣属于湿法炼锌过程中产生的一种浸出渣，锌冶炼采用的工艺一般为“焙烧-浸出-净化-电积”，在湿法炼锌厂中45％的中浸渣采用热酸浸出-铁钒除铁处理，其他55％采用回转窑焙烧处理。铁矾渣属于湿法炼锌过程中“热酸浸出-铁钒除铁处理(沉钒)”沉钒工序过程中产生的一种尾渣，即把锌浸出液中铁元素选择性的形成沉淀，从而达到铁和锌分离的目的。其主要成分为铁钒，分子式可写为NaFe₃(SO₄)₂(OH)₆，全硫含量大于12％，结晶水高达10％。该种湿法炼锌工艺锌浸出率高于98％，工艺设备投资小，但是工艺产生的铁矾渣中含有较多的可溶性硫酸盐及重金属离子、还有稀散贵金属，需要建设防渗渣场堆存，存在很大的环境安全隐患。并且由于铁矾的分解温度较高，赋存的贵金属Ag也无法通过常规的浸出工艺或采用浮选工艺进行回收，均不能有效提取渣中的铁、锌和其他有价贵金属。因此要综合回收铁矾渣中铁、铅、锌、银等元素，一般需要采用火法和较长的浸出法进行回收，浮选法不能直接应用于铁矾渣的综合回收。由于铅、锌含量低，火法处理没有经济效益。大量渣处于堆存状态。

因此现有技术存在着铁钒渣挥发后得到的粉尘中硫含量高、经济效益差、火法能耗高的缺点。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出处理铁矾渣的系统，利用该系统采用分区式辐射管环形炉对铁矾渣进行处理，通过控制温度区间和还原气氛可首先实现铁矾渣中铁钒的分解，然后再进行铅、锌的还原，从而分别收集得到含有硫氧化物的烟气和含铅锌的烟尘。铁经过充分还原后可磨选磁选处理得到高品位的铁精粉。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理铁矾渣的系统，包括：

混合装置，所述混合装置具有铁矾渣入口、还原剂入口、添加剂入口和湿物料出口；

环形炉，所述具有加料区、烘干区、分解区、还原区和出料区，其中，所述烘干区、所述分解区和所述还原区内均设置有燃气辐射管，所述烘干区与所述分解区之间和所述分解区与所述还原区之间均设置有隔墙，所述加料区具有物料入口，所述出料区具有还原产物出口，所述烘干区具有水蒸气出口，与所述水蒸气出口相连设置有第一烟道，所述分解区具有第一烟尘出口，与所述烟气出口相连设置有第二烟道，所述还原区具有第二烟尘出口，与所述第二烟尘出口相连设置有第三烟道，所述物料入口与所述湿物料出口相连；

球磨磁选装置，所述球磨磁选装置具有还原产物入口、金属铁粉出口和尾矿出口，所述还原产物入口与所述还原产物出口相连。

在本实用新型中，所述第一烟道适于排出和收集所述烘干区内产生的水蒸气，所述第二烟道适于排出和收集所述分解区内产生的含有硫氧化物的烟气，所述第三烟道适于排出和收集所述还原区内产生的含有铅、锌的烟尘。

在本实用新型中，所述环形炉内的燃气辐射管为蓄热式燃气辐射管。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的处理铁矾渣系统的结构示意图。

图2是根据本实用新型一个实施例的处理铁矾渣方法的流程图。

图3是根据本实用新型另一个实施例的处理铁矾渣方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理铁矾渣的系统，下面参考图1详细描述铁矾渣的处理系统。

根据本实用新型具体实施例的处理铁矾渣的系统包括：混合装置100，环形炉200，球磨磁选装置300，

其中，混合装置100具有铁矾渣入口110、还原剂入口120、添加剂入口130和湿物料出口140；

环形炉200具有加料区210、烘干区220、分解区230、还原区240和出料区250，其中，烘干区220、分解区230和还原区240内均设置有燃气辐射管260，烘干区220与分解区230之间和分解区230与还原区240之间均设置有隔墙270，加料区210具有物料入口211，出料区250具有还原产物出口251，烘干区220具有水蒸气出口221，与水蒸气出口221相连设置有第一烟道222，分解区230具有第一烟尘出口231，与烟气出口231相连设置有第二烟道232，还原区240具有第二烟尘出口241，与第二烟尘出口241相连设置有第三烟道242，物料入口211与湿物料出口140相连；

球磨磁选装置300具有还原产物入口310、金属铁粉出口320和尾矿出口330，还原产物入口310与还原产物出口251相连。

根据本实用新型的具体实施例，通过采用上述处理铁矾渣的系统具体可以按照下列步骤处理铁矾渣：

(1)在混合装置100内将含水的铁矾渣、还原剂和添加剂进行混合，以便得到湿混和物料.

(2)将湿混和物料在环形炉200内进行处理，具体地，使湿混和物料在烘干区220内进行烘干处理，得到干燥物料，烘干处理产生水蒸气由第一烟道222排出并回收；使干燥物料在分解区230进行分解处理，得到分解产物，分解处理产生的含有硫氧化物的烟气由第二烟道232排出并收集；使分解产物在还原区240内进行还原处理，得到还原产物，还原处理产生的含有铅、锌的烟尘由第三烟道242排出并收集。

(3)将还原产物在球磨和磁选装置300内进行球磨和磁选处理，以便得到金属铁粉和尾矿。

采用上述处理铁矾渣的系统对铁矾渣进行处理，首先，混合后的湿物料可以直接入环形炉，不仅减少了压块工序，同时还省去了烘干设备。其次，采用燃气辐射管代替蓄热式烧嘴敞焰燃烧方式作为环形炉的加热热源，可以防止烧嘴受高含尘量烟尘堵塞，同时实现节能、防止二次氧化。另外，对环形炉设置了五区、三个烟道，实现炉料中水蒸气、硫氧化物、含铅锌烟尘的分别独立排放或收集，减少设备侵蚀和氧化锌粉尘污染，降低了含锌粉尘中水含量、硫含量从而实现低温布袋收尘，减少布袋成本和布袋消耗。由此，经还原区后的还原产物的金属化率可达到90％以上，铅、锌挥发率达到98％以上。

下面参考图2-3详细描述本实用新型具体实施例的利用处理铁矾渣系统处理铁矾渣的具体实施方法。

S100：铁矾渣预处理

根据本实用新型的具体实施例，将含水的铁矾渣、还原剂和添加剂在混合装置100内进行混合，以便得到湿混和物料。由此对铁矾渣进行预处理，以便于后续的环形炉内的处理。

根据本实用新型的具体实施例，待处理的铁钒渣为高压酸浸锌浸出渣，其中硫含量为12～14％，铅含量为2～4％，锌含量为3～6％，铁含量为22～25％。

根据本实用新型的具体实施例，还原剂可以为兰炭，并且还原剂的平均粒径为1-3mm。由此采用兰炭作为还原剂，可保证在环形炉内的烘干区与分解区内不产生还原性气氛，进而还原剂的利用率和保证还原区内充足的还原气氛，进而提高还原区内铁、铅、锌氧化物的还原率。

根据本实用新型的具体实施例，添加剂为碳酸钠和/或硫酸钠。发明人发现，通过添加上述添加剂可显著促进铁氧化物的还原以及铅、锌氧化物的还原和挥发。进而提高铁、铅、锌的回收率。

根据本实用新型的具体实施例，铁钒渣、还原剂和添加剂的质量比为100：20-40：3-8。发明人发现，若还原剂和添加剂的添加配比过大增加还原剂成本，容易引起物料软熔和粉化，添加剂质量比过小则不利于铁氧化物的还原聚集，以及铅、锌氧化物的还原和挥发，因此，采用上述配比可以显著促进铁氧化物的还原，以及铅、锌氧化物的还原和挥发，进而提高铁、铅、锌的回收率。

S200：环形炉内辐射管直接还原处理

根据本实用新型的具体实施例，将湿混和物料在环形炉200内进行处理，具体地，使湿混和物料在烘干区220内进行烘干处理，得到干燥物料，烘干处理产生水蒸气由第一烟道222排出并回收；使干燥物料在分解区230进行分解处理，得到分解产物，分解处理产生的含有硫氧化物的烟气由第二烟道232排出并收集；使分解产物在还原区240内进行还原处理，得到还原产物，还原处理产生的含有铅、锌的烟尘由第三烟道242排出并收集。

由此，将湿混和物料在环形炉内进行处理，采用振动布料机将湿混和物料加入到环形炉炉底，铺料厚度为100～200mm。厚度过低，产量较低，厚度过大，不利于烘干和脱硫以及物料的分解。铺料完成后在环形炉内处理的过程包括烘干处理、分解处理和还原处理。具体地：

首先，使湿混和物料在烘干区内进行烘干处理，得到干燥物料，烘干处理产生水蒸气由第一烟道排出并回收。由此，在烘干区内主要完成对湿混和物料的烘干处理。

根据本实用新型的具体实施例，烘干区内的温度可以为300-600℃，发明人发现，温度过低，起不到快速烘干的作用，温度过高会引起铁钒物相的分解。由此控制温度为300-600℃可以有效地对湿混和物料进行烘干处理，提高烘干效率。并且烘干处理产生水蒸气由第一烟道排出可以经冷凝系统进行回收。

其次，使干燥物料在分解区进行分解处理，得到分解产物，分解处理产生的含有硫氧化物的烟气由第二烟道排出并收集。由此在分解区只要实现铁钒物相分解得到的硫氧化物。

根据本实用新型的具体实施例，分解区内的温度可以为600-800℃。发明人发现，若温度过高，铅锌硫酸盐会发生分解和还原；若温度过低则不能实现有效的脱硫效率。硫氧化物主要是指三氧化硫和二氧化硫。由此分解区内温度控制600-800℃，可以使得铁钒物相发生有效充分地分解，得到的硫氧化物。根据本实用新型的具体示例，分解处理产生的含有硫氧化物的烟气由第二烟道排出并收集。第二烟道中收集得到的含有硫氧化物的烟气可以经净化后进入制酸工艺。

根据本实用新型的具体实施例，分解区分别与还原区和烘干区之间均设置挡墙，由此可以进一步防止硫氧化物和水蒸气进入还原区内。

根据本实用新型的具体实施例，分解区内可燃气体中CO的浓度均低于5000ppm，由此可以保证弱的还原性气氛，铁钒物质快速分解挥发出含硫气体，CO浓度过高会发生铁、铅、锌氧化物被过量的CO气体提前还原的现象，进而同时与硫化合物发生交互反应，生成硫化物，无法与分解产生的硫氧化物分离开，影响产品质量。

最后，使分解产物在还原区内进行还原处理，得到还原产物，还原处理产生的含有铅、锌的烟尘由第三烟道排出并收集。

根据本实用新型的具体实施例，还原区内的温度为900-1100℃，在该温度下，可利用含碳物料的自还原反应，将渣中铅、锌氧化物还原成铅、锌单质，挥发进入烟道中(还原区内单独设置第三烟道，在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌处于高温含尘烟尘中。还原区内含尘烟气中水蒸气含量小于2％，经过换热器、掺冷风降低到150℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘，可采用低温布袋收尘。如果温度过低，不能实现铅锌、铁氧化物的还原。

根据本实用新型的具体实施例，经过还原区后的还原产物由出料区内的出料装置排出炉外，还原后金属化球中铅、锌含量低于0.1％，金属化率大于85％。

根据本实用新型的具体实施例，还原区内还原性气氛中CO浓度高于20000ppm。由此可以充分地对铅锌、铁氧化物进行还原，进而提高还原产物的金属化率，以及铅锌的脱除率。

根据本实用新型的具体实施例，环形炉的烘干区、分解区和还原区均单独设置烟道，第一烟道222适于排出和收集烘干区220内产生的水蒸气，第二烟道232适于排出和收集分解区230内产生的含有硫氧化物的烟气，第三烟道242适于排出和收集还原区240内产生的含有铅、锌的烟尘。

根据本实用新型的具体实施例，环形炉200内的燃气辐射管260为蓄热式燃气辐射管。

S300：球磨和磁选处理

根据本实用新型的具体实施例，将还原产物在球磨和磁选装置300内进行球磨和磁选处理，以便得到金属铁粉和尾矿。

实施例1

将铁矾渣(S含量为10～13％，锌含量2～6％，铅含量2～6％)与兰炭、碳酸钠进行混合，混合比例为100:25:5。兰炭粒度为1mm，铁钒渣粒度为200目占90％以上。混合后物料直接进入振动筛布料机，均匀的布入环形炉炉底，炉墙上部的蓄热式辐射管对炉料进行辐射传热，按照比例进行配料，还原煤的配入量为铁矾渣的8％，混匀后的物料通过布料装置送入分段式还原炉内。依次经过烘干区、分解区、还原区、出料区。其中烘干区温度设置为500℃±20℃，烘干区时间为10min。炉料中表水从12％降低到5％以下。混合物料经过分解区，分解区温度为720℃±20℃，分解区时间为30min，分解区内硫脱除率可达70％以上。铁钒渣中难挥发的结晶水蒸发为水蒸气和铁钒分解产生的硫氧化物蒸汽经由烟道逸出，烟道中含硫氧化物的烟气经净化后进入制酸工艺。还原区内温度为1080℃，铅、锌硫酸盐进一步分解为氧化铅、氧化锌，氧化物被还原为单质锌、单质铅，在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌，含尘烟气经过换热器、掺冷风降低到150℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘，由于烟尘中水蒸气低，露点温度低于150℃，可采用低温布袋收尘。经过还原区还原后，混合物料中铁的金属化率可达到88％以上，还原物料中铅锌含量小于0.05％。

实施例2

将铁矾渣(S含量为10～13％，锌含量2～6％，铅含量2～6％)与兰炭、碳酸钠进行混合，混合比例为100:25:5。兰炭粒度为2mm以下，铁钒渣粒度为200目占90％以上。混合后物料直接进入振动筛布料机，均匀的布入环形炉炉底，炉墙上部的蓄热式辐射管对炉料进行辐射传热，按照比例进行配料，还原煤的配入量为铁矾渣的8％，混匀后的物料通过布料装置送入分段式还原炉内。依次经过烘干区、分解区、还原区、出料区。其中烘干区温度设置为600℃±20℃，烘干区时间为10min。炉料中表水从12％降低到4％以下。混合物料经过分解区，分解区温度为800℃，分解区时间为30min，分解区内硫脱除率可达80％以上。铁钒渣中难挥发的结晶水蒸发为水蒸气和铁钒分解产生的硫氧化物经由烟道逸出，烟道中含硫氧化物的烟气经净化后进入制酸工艺。还原区内温度为1080℃，铅、锌硫酸盐进一步分解为氧化铅、氧化锌，氧化物被还原为单质锌、单质铅，在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌，含尘烟气经过换热器、掺冷风降低到150℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘，由于烟尘中水蒸气低，露点温度低于150℃，可采用低温布袋收尘。经过还原区还原后，还原物料中铁的金属化率可达到88％以上，铅锌含量小于0.05％。

实施例3

将铁矾渣(S含量为10～13％，锌含量2～6％，铅含量2～6％)与兰炭、碳酸钠进行混合，混合比例为100:32:8。兰炭粒度为3mm，铁钒渣粒度为200目占90％以上。混合后物料经过压球，制得含碳混合物料，直接进入振动筛布料机，均匀的布入环形炉炉底，炉墙上部的蓄热式辐射管对炉料进行辐射传热，按照比例进行配料，还原煤的配入量为铁矾渣的8％，混匀后的物料通过布料装置送入分段式还原炉内。依次经过烘干区、分解区、还原区、出料区。其中烘干区温度设置为600℃±20℃，烘干区时间为10min。炉料中表水从12％降低到4％以下。混合物料分解区，分解区温度为800℃，分解区时间为30min，分解区内硫脱除率可达80％以上。铁钒渣中难挥发的结晶水蒸发为水蒸气和铁钒分解产生的硫氧化物蒸汽经由烟道逸出，烟道中含硫氧化物的烟气经净化后进入制酸工艺。还原区内温度为1050℃，铅、锌硫酸盐进一步分解为氧化铅、氧化锌，氧化物被还原为单质锌、单质铅，在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌，含尘烟气水含量小于1％，经过换热器、掺冷风降低到150℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘，由于烟尘中水蒸气低，露点温度低于150℃，可采用低温布袋收尘。经过还原区还原后，还原物料的金属化率可达到92％以上，铅锌含量小于0.03％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种处理铁矾渣的系统，其特征在于，包括：

环形炉，所述具有加料区、烘干区、分解区、还原区和出料区，其中，所述烘干区、所述分解区和所述还原区内均设置有燃气辐射管，所述烘干区与所述分解区之间和所述分解区与所述还原区之间均设置有隔墙，所述加料区具有物料入口，所述出料区具有还原产物出口，所述烘干区具有水蒸气出口，与所述水蒸气出口相连设置有第一烟道，所述分解区具有第一烟尘出口，与所述第一烟尘出口相连设置有第二烟道，所述还原区具有第二烟尘出口，与所述第二烟尘出口相连设置有第三烟道，所述物料入口与所述湿物料出口相连；

2.根据权利要求1所述的处理铁矾渣的系统，其特征在于，所述第一烟道适于排出和收集所述烘干区内产生的水蒸气，所述第二烟道适于排出和收集所述分解区内产生的含有硫氧化物的烟气，所述第三烟道适于排出和收集所述还原区内产生的含有铅、锌的烟尘。

3.根据权利要求1所述的处理铁矾渣的系统，其特征在于，所述环形炉内的燃气辐射管为蓄热式燃气辐射管。