一種鐵礬渣綜合利用方法
【專利摘要】一種鐵礬渣綜合利用方法，在濕法煉鋅中，采用一段熱酸浸出液、鋅精礦和鐵礬渣混合浸出的方法，利用熱酸浸出液中鐵和鐵礬渣中鐵水解生成赤鐵礦產(chǎn)出的酸，以及熱酸浸出液本身具有的殘酸浸出鋅精礦，實(shí)現(xiàn)鋅精礦浸出、除鐵和鐵礬渣處理及有價(jià)金屬綜合回收等多重目標(biāo)。鋅精礦和鐵礬渣經(jīng)破碎磨礦后和一段熱酸浸出液一并加入到壓力反應(yīng)釜中，浸出后礦漿經(jīng)閃蒸、濃密，上清液返回至中性浸出，底流洗滌、壓濾后得到針鐵礦渣。本發(fā)明可達(dá)到鋅回收率：83％；稀散金屬回收率：>75％；鐵回收率：65％；鐵精礦品位：>55％，實(shí)現(xiàn)了鐵礬渣的綜合回收利用，具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。
【專利說(shuō)明】一種鐵礬渣綜合利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕法冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種鋅濕法冶煉過(guò)程中鐵礬渣綜合利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)鋅產(chǎn)量的85%是通過(guò)濕法煉鋅產(chǎn)出的，在濕法煉鋅中，有45%的產(chǎn)量是通過(guò)熱酸浸出-鐵礬除鐵生產(chǎn)的。熱酸浸出-鐵礬除鐵工藝產(chǎn)出的鐵礬渣量大、污染大，全國(guó)堆存鐵礬渣量超過(guò)3000萬(wàn)噸有待處理，而且每年將以100萬(wàn)噸的速度增長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大的潛在污染；同時(shí)金屬損失大，如果鐵礬渣按平均含鋅5%計(jì)算，積存鋅金屬量超過(guò)150萬(wàn)噸，利用價(jià)值很高。基于以上兩點(diǎn)，對(duì)鐵礬渣深入研究，變廢為寶，具有重大意義。
[0003]目前，鐵礬渣的處理主要集中于無(wú)害化固定處理和回收有價(jià)金屬兩方面。鐵礬渣無(wú)害化固定技術(shù)可分為高溫?zé)Y(jié)法、還原焙燒-磁選法、焙燒-浸出法和溶劑浸出法等，鐵礬渣中的鐵資源分別以硅酸鹽、鐵酸鹽或Fe2O3等形態(tài)在煉鐵、微晶玻璃、陶瓷材料、顏料或建材等領(lǐng)域得到增值利用，而重金屬元素則得到有效回收或固化處理。但由于運(yùn)營(yíng)成本高，這些工藝都未推廣應(yīng)用。已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的鐵礬渣處理方法主要是煙化法，如韓國(guó)甕山冶煉廠采用兩段Ausmelt爐可回收渣中的有價(jià)金屬，但該工藝固定投資和運(yùn)行成本都較高，且高溫?fù)]發(fā)過(guò)程中還會(huì)造成空氣污染。因此，如何經(jīng)濟(jì)有效地處理數(shù)量龐大的濕法煉鋅鐵礬渣，仍然是當(dāng)今有色冶金工業(yè)面臨的重要環(huán)保課題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種鐵礬渣綜合利用的方法，回收利用鐵礬渣中的有價(jià)金屬，同時(shí)使鐵礬渣變成赤鐵礦，實(shí)現(xiàn)鋅精礦浸出、浸出液除鐵和鐵釩渣處理的三重目標(biāo)。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種鐵礬渣綜合利用的方法，包括下列步驟:
[0007](I)加壓浸出:鋅精礦及鐵礬渣破碎后，和鋅濕法冶煉系統(tǒng)的熱酸浸出液配制成礦漿，加入到加壓釜中，通入空氣或氧氣，實(shí)現(xiàn)氧壓混合浸出；
[0008](2)液固分離:浸出完成后，礦漿經(jīng)閃蒸、濃密處理后，上清液返回至鋅濕法冶煉系統(tǒng)的中性浸出工序；
[0009](3)濃密洗滌:濃密后的底流進(jìn)行CCD逆流濃密洗滌，洗滌后的上清液返回至步驟
(2)；
[0010](4)壓濾:將濃密洗滌后的底流壓濾，濾液返回至步驟(3)，濾餅堆存，得到赤鐵礦渣。
[0011]步驟(1)中，破碎后的鋅精礦、鐵礬渣和熱酸浸出液配制成礦漿，加入加壓釜中，鐵礬渣可以是鈉礬、鉀礬和銨礬中的一種或多種，原料適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)鐵礬渣的類型不限，應(yīng)用范圍廣。加壓浸出初始礦漿液固比3~15:1，浸出溫度130~2201:，浸出時(shí)間I~8h，氧分壓2~lOatm，鋅精礦占鋅精礦與鐵礬渣固體混合物質(zhì)量比為O~80%。在此條件下鋅的浸出率> 83%，稀散金屬回收率> 75%，鐵的沉淀率> 80%，鐵回收率> 65%。浸出過(guò)程中主要發(fā)生下列反應(yīng):
[0012]鐵礬渣變成赤鐵礦:
[0013]2AFe3 (SO4) 2 (OH) 6 = 3Fe203+A2S04+3H2S04+3H20 (A 代表 Na, K, NH4)
[0014]鋅精礦氧壓浸出:
[0015]ZnS+H2S04+02 = ZnS04+S+H20
[0016]熱酸浸出液中的Fe3+變成赤鐵礦:
[0017]2Fe3++3H20 = Fe203+6H+
[0018]鐵礬渣及熱酸浸出液中的Fe3+變成赤鐵礦時(shí)，均會(huì)有酸產(chǎn)出。而鋅精礦的浸出過(guò)程為耗酸過(guò)程，控制合適的反應(yīng)條件，可以實(shí)現(xiàn)鋅精礦浸出、浸出液除鐵和鐵礬渣處理三重目標(biāo)。
[0019]鋅精礦的浸出需要較高的酸度，而赤鐵礦之所以能穩(wěn)定存在是基于在高溫(2000C )條件下Fe2O3酸溶的平衡pH值變負(fù)。在25°C時(shí)將溶液的Fe3+含量降到10_6，F(xiàn)e2O3溶解的平衡PH = 1.76，相當(dāng)于硫酸2~3g/L。而溫度升高到200°C時(shí)，平衡pH卻降到0.42，相當(dāng)于硫酸150g/L，酸度較高，這說(shuō)明高酸介質(zhì)也能使鐵以Fe2O3沉淀存在，而Zn2+仍然保留在溶液中。這是鋅精礦和鐵礬渣能混合浸出的關(guān)鍵所在。
[0020]步驟⑵中，加壓浸出后Zn2+進(jìn)入溶液，F(xiàn)e3+以赤鐵礦的形式進(jìn)入渣中。礦漿經(jīng)過(guò)濃密沉降，含有Zn2+和殘酸的上清液返回至中性浸出工序，利用其中的殘酸來(lái)浸出鋅精礦。
[0021]步驟(3)中，步驟(2)的底流含有夾雜的Zn2+和殘酸，經(jīng)多級(jí)逆流濃密洗滌后，底流壓濾，上清液返回至步驟(2)。
[0022]步驟⑷中，壓濾得到的濾餅即為赤鐵礦渣，含F(xiàn)e2O3量> 55%。
[0023]本發(fā)明巧妙地利用了高溫條件下赤鐵礦能夠在高酸介質(zhì)中穩(wěn)定存在的原理，提供了一種鐵礬渣綜合利用的方法，將鐵礬渣、鋅精礦和鋅濕法冶煉系統(tǒng)的熱酸浸出液加壓混合浸出，既實(shí)現(xiàn)了鐵礬渣的回收利用，使其資源化，又實(shí)現(xiàn)了熱酸浸出液的除鐵和鋅精礦的浸出。具體而言，在加壓浸出過(guò)程中，鐵礬渣中夾帶的鋅得以回收，鐵礬渣及熱酸浸出液中的鐵以赤鐵礦的形式產(chǎn)出，可作為煉鐵的原料，使其資源化或堆存；同時(shí)利用熱酸浸出液中鐵和鐵礬渣中鐵水解生成赤鐵礦產(chǎn)出的酸，以及熱酸浸出液本身具有的殘酸浸出鋅精礦。該方法原料適應(yīng)性強(qiáng)，適用范圍廣，和其他工藝相比，充分利用了 Fe3+水解產(chǎn)生的酸，減少了硫酸消耗量，鋅浸出率高，減少了尾渣排放量。該方法變廢為寶、降耗減排，既具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，又具有重大的社會(huì)效益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]附圖是鋅濕法冶煉過(guò)程中使用本發(fā)明的鐵礬渣綜合利用方法的工藝流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026] 附圖是鋅濕法冶煉過(guò)程中使用本發(fā)明的鐵礬渣綜合利用方法的工藝流程圖，其中虛線框內(nèi)部分為本發(fā)明的鐵礬渣綜合利用方法的工藝流程圖，其他部分為鋅濕法冶煉的傳統(tǒng)工藝。[0027]一種鐵礬渣綜合利用的方法，包括下列步驟:
[0028](I)加壓浸出:鋅精礦及鐵礬渣破碎后，和鋅濕法冶煉系統(tǒng)的熱酸浸出液配制成礦漿，加入到加壓釜中，通入空氣或氧氣，實(shí)現(xiàn)氧壓混合浸出。加壓浸出初始礦漿液固比3~15:1，浸出溫度130~220°C，浸出時(shí)間I~8h，氧分壓2~lOatm，鋅精礦占固體混合物比例O~80%。在此條件下鋅的浸出率> 83%，稀散金屬回收率> 75%，鐵的沉淀率>80%，鐵回收率> 65%。
[0029](2)液固分離:浸出完成后，礦漿經(jīng)閃蒸、濃密處理后，上清液返回至鋅濕法冶煉系統(tǒng)的中性浸出工序。
[0030](3)濃密洗滌:濃密后的底流進(jìn)行CCD逆流濃密洗滌，洗滌后的上清液返回至步驟⑵。
[0031](4)壓濾:將濃密洗滌后的底流壓濾，濾液返回至步驟(3)，濾餅堆存，得到赤鐵礦渣。
[0032]該方法通過(guò)鋅精礦、鐵礬渣和熱酸浸出液的混合浸出，既回收利用鐵礬渣中的有價(jià)金屬，同時(shí)使鐵礬渣變成赤鐵礦，實(shí)現(xiàn)鋅精礦浸出、浸出液除鐵和鐵釩渣處理的三重目的。
[0033]該方法處理的鐵礬渣可以是鈉礬、鉀礬和銨礬中的一種或多種，原料適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)鐵礬渣的類型不限，應(yīng)用范圍廣，和其他工藝相比，既實(shí)現(xiàn)了鐵礬渣的回收利用，使其資源化，又實(shí)現(xiàn)了熱酸浸出液的除鐵和鋅精礦的浸出。該發(fā)明充分利用了 Fe3+水解產(chǎn)生的酸，減少了硫酸消耗量，鋅浸出率高，減少了尾渣排放量。
[0034]實(shí)施例1
[0035]取破碎后的鋅精礦(Zn45.67%, Fell.7%, S30.73% ) 33.3g(干計(jì))，黃鈉鐵礬渣(Ζη3.75%, Fe27.26 %, S13.26% ) 66.6g(干計(jì))，熱酸浸出液(Znl 13.47g/L, Fe8g/L，H2S047.07g/L) 900ml，將其混勻，配制成礦漿加入加壓釜中。通入氧壓6atm，反應(yīng)溫度200°C，反應(yīng)周期4h。反應(yīng)完成后Zn的浸出率為98.11%，浸出液含Znl27.37g/L，F(xiàn)el.lg/L, H2S0415.64g/L。
[0036]實(shí)施例2
[0037]取破碎后的鋅精礦(Zn45.67%, Fell.7%, S30.73 % ) 50g (干計(jì))，黃鈉鐵礬渣(Ζη3.75%, Fe27.26 %, S13.26% ) 50g (干計(jì))，熱酸浸出液(Znl 13.47g/L, Fe8g/L,H2S047.07g/L) 500ml，將其混勻，配制成礦漿加入加壓釜中。通入氧壓6atm，反應(yīng)溫度1800C，反應(yīng)周期2h。反應(yīng)完成后Zn的浸出率為85.66%,浸出液含Znl37.llg/L，F(xiàn)el.62g/L, H2S0422.4g/L。
[0038]實(shí)施例3
[0039]取破碎后的鋅精礦(Ζη45.67%，F(xiàn)ell.7%, S30.73 % ) 25g (干計(jì))，黃鉀鐵礬渣(Ζη3.18%, Fe25.68 %, Sll.26% ) 75g (干計(jì))，熱酸浸出液(Znl 13.47g/L, Fe8g/L,H2S047.07g/L) 900ml，將其混勻，配制成礦漿加入加壓釜中。通入氧壓6atm，反應(yīng)溫度1800C，反應(yīng)周期4h。反應(yīng)完成后Zn的浸出率為86.31 %，浸出液含Znl31.75g/L，F(xiàn)el.54g/L, H2S0422.82g/L。
[0040]實(shí)施例4
[0041]取破碎后的鋅精礦(Ζη45.67%，F(xiàn)ell.7%, S30.73 % ) 25g (干計(jì))，黃鉀鐵礬渣(Ζη3.18%, Fe2 .68 %, Sll.26% ) 75g (干計(jì))，熱酸浸出液(Ζη113.47g/L，F(xiàn)e8g/L,H2S047.07g/L) 900ml，將其混勻，配制成礦漿加入加壓釜中。通入氧壓3atm，反應(yīng)溫度2000C，反應(yīng)周期2h。反應(yīng)完成后Zn的浸出率為85.69%,浸出液含Znl32.17g/L，F(xiàn)el.68g/L, H2S0423.24g/L。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵礬渣綜合利用的方法，其特征在于，包括下列步驟: (1)加壓浸出:鋅精礦及鐵礬渣破碎后，和鋅濕法冶煉系統(tǒng)的熱酸浸出液配制成礦漿，加入到加壓釜中，通入空氣或氧氣，實(shí)現(xiàn)氧壓混合浸出； (2)液固分離:浸出完成后，礦漿經(jīng)閃蒸、濃密處理后，上清液返回至鋅濕法冶煉系統(tǒng)的中性浸出工序； (3)濃密洗滌:濃密后的底流進(jìn)行CCD逆流濃密洗滌，洗滌后的上清液返回至步驟(2)； (4)壓濾:將濃密洗滌后的底流壓濾，濾液返回至步驟(3)，濾餅堆存，得到赤鐵礦渣。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中礦漿液固比3~15:1。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述氧壓混合浸出工藝條件為:浸出溫度130~220°C，浸出時(shí)間I~8h，氧分壓2~lOatm。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中鋅精礦占鋅精礦與鐵礬渣混合物質(zhì)量比為O~80%。
5.如權(quán)利要求1 所述的方法，其特征在于，步驟⑴中鐵礬渣是鈉礬、鉀礬和銨礬中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】C22B7/00GK103952562SQ201410219456
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】蔣開(kāi)喜, 王海北, 劉三平, 張邦勝, 李相良, 王玉芳, 趙磊, 蘇立峰, 汪勝東, 蔣偉, 鄒小平, 章俊 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院