基于直接还原法回收铁矾渣中铅锌铁及同步固硫基础研究

发布时间：2020-08-11 18:48

【摘要】：铁矾渣是在湿法炼锌过程中排出的残渣,具有粒度细、含水高、酸性强、重金属离子含量高等特点,属于危险固体废弃物。但铁矾渣中含有大量的有价金属如铅、锌、铁等,具有很高的利用价值。因此,通过铁矾渣的综合利用减少其对环境的危害,是有色金属行业可持续发展的重要保障。目前,铁矾渣的综合利用主要集中于制备建筑材料和回收其中有价金属,回收有价金属是主要研究方向。回收铁矾渣中的有价金属可采用湿法、火法-湿法联合法,主要回收铁矾渣中的一种或多种有色金属。湿法利用过程药剂消耗量大,火法利用过程会释放大量的SO2气体,对环境污染严重。因此,必须寻找一种更适合铁矾渣性质特点的综合利用方法,加CaO直接还原法是一种比较可行的方法。通过直接还原,铁矾渣中含铅、锌的化合物被还原成金属铅、锌而得到分离回收,含铁、硫的化合物被还原成金属铁和CaS留在还原产物中。还原产物通过磨矿-磁选回收其中的金属铁,CaS留在磁选尾矿。根据上述思路,针对陕西汉中锌业有限责任公司铁矾渣,确定了三套直接还原回收其中铅、锌、铁及同步固硫的方案:粉状铁矾渣、铁矾渣外配煤球团、铁矾渣内配煤球团,并对三套方案进行了比较。结果表明,铁矾渣内配煤球团方案是较好的方案,其在铁矾渣:还原煤:CaO:水质量比100:25:27.5:35,1250℃还原60 min条件下,可获得铅、锌挥发率分别为96.97%和99.89%的铅、锌烟尘,铁金属化率、固硫率分别为91.57%、98.91%的还原产物。还原产物经过两段磨矿-两段磁选可获得铁品位和回收率分别为95.68%、76.26%的直接还原铁粉。铁矾渣三套方案的含铁、铅、锌化合物的还原机理类似,但固硫机理存在较大差异。铁矾渣中铵黄铁矾和铅黄铁矾先分解成Fe2O3和PbSO4后再进入直接还原阶段生成金属铁、铅,而铁酸锌直接进入还原阶段生成金属铁、锌。固硫剂CaO先与铁矾渣水分反应生成Ca(OH)2,再与铁矾渣中硫酸根生成CaSO4 · 2H2O,温度升高脱水生成CaSO4,CaSO4在直接还原过程生成CaS而固定在还原产物中。利用热力学软件HSC Chemistry进行了铁矾渣直接还原反应热力学计算和还原过程平衡组分模拟,热力学计算和模拟结果与试验结果相吻合。试验和理论表明铁矾渣内配煤球团基于直接还原法回收铁矾渣中铅、锌、铁及同步固硫方案是可行的。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X758;TF111.13
【图文】：

由于铁矾渣中铅、锌、镉、砷等重金属离子含量高，因此铁矾渣中的重逡逑金属离子会溶出污染环境［１９＿２１１。逡逑图２－１是来宾华锡冶炼有限公司高温高酸浸出－黄钾铁矾除铁湿法炼锌逡逑工艺流程［２２］。逡逑锌焙砂逡逑￣ｕ￣逡逑中性＿浸出ｈ逦逡逑Ｉ邋Ｉ邋Ｉ中上清液逦逡逑浓密逦？净化逡逑中浸底流逦新液逡逑￣￣ｒ￣逡逑逦叫低酸浸出逡逑浓密￣？？低上清沿辞砂、碳酸氢按逡逑￣４逦．．．．．．．．．．—．．．逡逑废电解液、硫酸逦低浸底流逦丨沉矾逡逑Ｉ逦？！高酸浸出逦｜浓密逡逑１＾１逦＾１逡逑局上＿清液逦局浸＿底流逦丨过滤逡逑Ｉ过卞虑Ｉ逦Ｉ逡逑＾铁矾渣逡逑高浸滤液逦高渣逦＇邋逦逡逑￣１邋＾逡逑图２－１来宾华锡冶炼有限公司热酸漫出－黄钾铁矾法工艺流程图逡逑热酸浸出黄钾铁矾渣法在１９６８年开始应用于工业生产。国外有２０多家逡逑工厂使用该法，如：挪威锌公司电锌厂、澳大利亚里斯顿锌厂、加拿大提名逡逑？逦斯锌厂、德国鲁尔锌厂、荷兰布德尔锌厂、芬兰科科拉锌厂等已经投入工业逡逑生产［２３］。我国１９８５年在广西柳州市有色金属公司首次工业化应用，陕西商逡逑洛冶炼厂、西北铅锌冶炼厂、西昌冶炼厂、会东冶炼厂、来宾冶炼厂、郴州逡逑冶炼厂等也相继投产［２４］。我国柳州市有色冶炼总厂应用该方法生产，获得了逡逑良好的工业试验结果和较好的生产技术指标。该厂工艺流程为：锌焙烧矿经逡逑一段中浸、一段低浸、一段高浸，沉矾采用锌焙砂作中和剂，加入碳酸氢铵，逡逑铁矾渣在经酸洗以降低渣含锌量。其优点为流程简单、投资少、见效快

图２－２铁矾渣ＮａＯＨ分解法提取Ｉｎ、Ｚｎ工艺图逡逑赵宏［５５１等对西北铅锌冶炼厂黄钾铁矾渣中的Ｉｎ进行了回收。表２－２为西逡逑北铅锌冶炼厂黄钾铁矾渣的化学组成，图２－３为其采用酸浸－萃取－置换方法回逡逑收Ｉｎ的工艺流程。逡逑表２－２西北铅锌冶炼厂黄钾铁矾渣的主要化学成分／％逡逑元素逦Ｆｅ逦Ｚｎ逦Ｃｕ邋Ｐｂ邋Ｃｄ邋Ｓｂ邋Ｎｉ逡逑含量逦２０邋？２５逦７？９逦０．１邋？０．２逦３．５逦０．４２邋０．１２５邋０．００４５逡逑元素逦Ｉｎ逦Ｇｅ逦Ａｇ逦Ｇａ邋Ｓｂ邋Ａｓ邋Ｃｏ逡逑？逦０．００７？逦０．００２邋？０．０１邋？逡逑含量逦０．００２１邋０．１２５邋０．２７３逦０．００４逡逑逦０．０１５逦０．００３逦０．０２逦逡逑８逡逑

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本文编号：2789428