一种从铁矾渣中回收锌、铟、铁、镓的方法技术

本发明专利技术公开了一种从铁矾渣中回收锌、铟、铁、镓的方法，具体包括添加剂与铁矾渣混匀、润磨、造球、氧化焙烧脱硫、直接还原、熔分等步骤。造球过程中采用本发明专利技术所述的特殊添加剂，所述的添加剂包括有机粘结剂、碱土金属源、碱金属源、碳质燃料和铁氧化物。本发明专利技术中，通过大量研究及试验认证，通过所述的添加剂的使用，可强化和改善球团焙烧脱硫与固结效果，提高焙烧球团强度，改善焙烧球团还原性，降低球团还原膨胀率为实现铁、镓、锌、铟、硫等多种有价元素的火法高效分离与提取提供优质炉料。

A method for recovery of zinc, indium, iron and gallium from jarosite residue

The present invention discloses a method for recovering zinc, indium, iron and gallium from jarosite slag, including mixing, grinding, pelletizing, oxidizing roasting, desulfurization, direct reduction and melting grading. In the process of pelletizing, the special additives described in this invention include organic binder, alkaline earth metal source, alkali metal source, carbonaceous fuel and iron oxide. In the invention, through a lot of research and test certification, through the use of the additive, can strengthen and improve the pelletizing desulfurization and consolidation effect, improve the compressive strength of fired pellet, reduction roasting pellet improved, reduced pellet expansion rate for various implementation of iron, gallium, zinc, indium, sulfur and other elements of fire law the separation and extraction of charge to provide quality.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，具体涉及一种为使铁矾渣中高效回收锌、铟、铁、镓、硫等有价元素的方法。
技术介绍
铁矾渣是湿法提锌过程中为除铁而产生的废弃物，含铁25％～30％，硫8～12％、锌3％～5％，银50-100g/t以及微量的稀散金属镓、铟、锗等元素，具有很高的利用价值。由于其含有重金属，含水30-50％，较不稳定，不易堆存，属危险固体废弃物，因此必须对其进行处理。火法提取工艺是一种有前途的高效工艺，有价元素提取的品种多、提取效率高、废水少、二次渣可实现无害化和资源化利用。还原焙烧-熔分是分离提取锌、铟和铁、镓的有效手段。利用锌、铟还原为金属并具有良好挥发性能的特点，将锌、铟还原挥发在烟尘中富集和回收，做为后续锌铟分离和提取的优质原料。铁和镓被还原，在熔分过程中，铁熔化成铁水，与脉石分离。由于镓具有强烈的亲铁性，镓在铁水中得到有效富集。富镓铁水是回收分离铁和镓的优质原料。但是，由于铁矾渣粒度太细，必须预先制备成球团才能使用；但是，其含水量高，尤其是化合水含量高，烧失量大，生球热稳定性差。铁矾渣含硫高达12％左右，直接还原过程中将严重影响锌和铟的还原挥发，从而影响铁、镓与锌、铟的分离，而且造成严重的二次污染。此外，铁矾渣中的脉石属于酸性矿物，硅、铝氧化物含量高，其铁矾渣球团还原性低、还原膨胀性过高，球团还原焙烧-熔分过程中，锌、铟还原挥发率低，在还原球团的熔分过程中，渣的流动性差，脱硫能力低，将导致铁水中硫含量超标，严重影响后续的铁镓分离及还原铁粉产品质量。因此，强化球团焙烧脱硫及焙烧球团直接还原焙烧-熔分过程中的锌、铟还原挥发，促进熔分过程中的渣铁分离，确保镓最大程度进入铁水，控制铁水中的杂质含量，对高效分离提取铁、镓、锌、铟具有决定性作用。现有技术中也公开了一些铁矾渣的综合利用方法，例如中国专利文献(公开号为CN103710538A)公开了一种锌冶炼渣复合团块的制备方法，将铅银渣、铁矾渣和鼓风炉渣分别破碎球磨与硅酸盐水泥作粘结剂，混合成型，在20～80Mpa条件下进行压团产出湿团块，于30℃～180℃温度下烘干产出团块。但是硅酸盐水泥粘结剂团块干燥后含水偏高，硅酸盐水泥粘结剂热稳定性差，在后续冶炼中易破裂，影响冶炼效率，且由于硅的引入，加大冶炼渣量，导致能耗级成本的升高。公开号为CN104911356A的中国专利文献公开了一种固废瓦斯灰、含锌铁钒渣综合回收工艺，具体公开了一种添加剂，为工业矽砂、石灰、消石灰或碳酸钙中的一种或者几种组合。将瓦斯灰(泥)和黄钾铁矾渣按照(2～5)∶1比例进行混合均匀，将混合料与焦粉、生石灰按1∶0.18∶0.03比例用抓斗吊进行堆式配料，难以混匀；混合料输送至圆盘制粒机进行制粒，控制出料粒度为6～12mm，水分含量为18～25％，并将制粒后的物料自然堆存干燥16～32h；以石灰及消石灰做粘结剂，料粒强度低，堆存和转运中易破碎，导致回转窑结圈。生球水分高达25％，抗压强度差，堆存中易粘结和破碎。烟气脱硫副产石膏，难以进一步利用。还原产品经三段梯度磁选及三级磨矿，再经高效螺旋分级机分级后产出还原铁粉和铁精粉，流程长，投资大，磨矿成本高，回收的有价元素品种少。公开号为CN106244817A的中国专利文献公开了一种资源化预处理锌冶炼低污染黄钾铁矾法铁矾渣的工艺，将低污染黄钾铁矾法铁矾渣、粘接剂与碎煤混匀再制球，然后进入煅烧窑在1200～1400℃进行烧结还原至烧结渣含硫2％以下，所述的粘接剂为生石灰粉。碎煤和粘结剂的粒度均小于3mm，以生石灰粉为粘结剂，在圆盘制粒机上制粒，原料粒度粗及粘结剂粘性低，所得粒料强度差；铁矾渣中的锌还原挥发仅70％；另外，产生的低浓度烟气需返回现有制酸系统进行配气制酸，才能回收利用硫。公开号为CN106319209A的中国专利文献公开了一种转底炉处理铅锌渣提铁工艺，具体公开了一种造粒添加剂，为膨润土和液体粘结剂。该液体粘结剂中的含水量为90％～98％，其主要成分为淀粉水溶物、胶水、糖浆、沥青等中的一种或几种的混合物。经过压团-干燥-直接还原-磨矿-磁选，得到还原铁粉，铁粉中金属铁含量可达80％。由于采用液体粘结剂，添加和使用困难，而且要求对原料进行干燥到较低水分；此外，该工艺回收利用的铁，而没有考虑回收其它有价元素。也没有考虑脱硫，而且铁粉铁品位偏低，有害元素硫含量高。公开号为CN106011489A的中国专利文献公开了一种处理铁矾渣的方法，将铁矾渣与还原剂进行混合，得到混合物料；将混合物料在还原炉分解区中进行分解处理和还原区中进行还原处理，得到含有铅、锌和银的气态产物以及含有金属铁的固体产物；将含有金属铁的固体产物进行磨矿-磁选，以便得到金属铁和尾渣。该方法虽然可回收铁矾渣中的铁、铅、锌和银，但没有考虑回收镓、铟、硫。公开号为CN104532013A的中国专利文献公开了一种铁矾渣中银的回收方法，将铁矾渣与粒度为74μm-3mm煤粉、脱硫剂石灰混合，采用研磨机、挤压机或圆筒混料机进行混料并压球，得到混合球体(直径小于100mm)，然后将混合球体装入真空蒸馏炉中于1100-1300℃加热以分离出铁矾渣中的银。但是，没有回收利用其它有价元素，如铁、镓、铟等。综上所述，已公开的有关铁钒渣利用的火法工艺专利技术或专利申请中，均是将铁钒渣配加其它冶炼渣及还原剂或脱硫剂的混合料进行制粒或压团，所用粘结剂为生石灰、消石灰、水泥、膨润土、淀粉水溶物、胶水、糖浆、沥青等，没有考虑粘结剂的分散及混合料的混匀效果，且大多是生团块直接进入高温冶炼炉进行还原，没有预先高温焙烧脱硫及固结工序，易产生大量粉末，导致结窑。原料直接进入还原炉还原，还原过程中脱硫效果差，导致锌挥发率低，而且不可避免地导致还原铁粉中硫含量严重超标，达不到优质还原铁粉的技术要求，而且不能有效回收利用硫；还原产物均通过磨矿-磁选得到还原铁粉，还原铁粉的品质很难保证，因在磨矿-磁选提铁工艺中，金属铁容易再氧化，而且投资大、流程长，成本高；所有工艺只针对铁矾渣中的一种或2-3种以内有价元素进行回收利用，综合利用程度低，特别是对稀散元素铟、镓的回收利用很少涉及。仅有两项公开的技术方案中对含硫烟气进行脱硫处理，一是采用石灰-石膏法，但副产物石膏难以利用；一是将低浓度SO2烟气返回附近的制酸厂制取硫酸，工艺的灵活性及适应性差。因此，本专利技术针对上述问题，开发出造球-球团焙烧脱硫-焙烧球团直接还原-熔分-含镓生铁电解工艺，特别是通过多功能添加剂强化球团焙烧脱硫固结，脱除球团中的硫及提高球团强度，不仅解决了上述技术难题，而且同时实现了铁、锌、硫、镓、铟的分离与提取。
技术实现思路
为克服现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种从铁矾渣中回收锌、铟、铁、镓的方法，旨在通过本专利技术所提供的添加剂制备出高性能的铁矾渣的生球，特别是通过多功能添加剂强化球团焙烧脱硫固结，脱除球团中的硫及提高球团强度，进而实现铁矾渣中的锌、铟、铁镓的高效回收。铁矾渣粒度太细，-320目达到80％以上，含硫过高，不能直接进行焙烧脱硫，硫主要以硫酸盐形式存在，球团焙烧脱硫难，脱硫温度高、时间长，需强化球团焙烧脱硫；且铁矾渣中的脉石属于酸性矿物，二氧化硅、三氧化二铝氧化物含量高，其球团还原性低、还原膨胀性过高，球团还原焙烧-熔分过程中，锌、铟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从铁矾渣中回收锌、铟、铁、镓的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：造球：将铁矾渣与添加剂混匀、再经润磨、造球得生球；所述的添加剂包括以下重量份的组分：所述的碱土金属源为碱土金属的氧化物，和/或转化成所述碱土金属氧化物的盐；碱金属源为碱金属的氧化物，和/或转化成碱金属氧化物的盐；步骤(2)：脱硫：将步骤(1)制得的生球干燥、预热后在1150～1300℃下氧化焙烧，得脱硫球团，氧化焙烧的烟气用于回收硫；步骤(3)：直接还原：将步骤(2)制得的脱硫球团配入还原剂，在1100～1250℃下进行直接还原反应；还原反应的炉料经冷却、磁选得金属化球团；还原反应烟气收尘用于提取锌、铟；步骤(4)：熔分：将步骤(3)得到的金属化球团熔化、渣液分离得到富镓铁水。

【技术特征摘要】
1.一种从铁矾渣中回收锌、铟、铁、镓的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：造球：将铁矾渣与添加剂混匀、再经润磨、造球得生球；所述的添加剂包括以下重量份的组分：所述的碱土金属源为碱土金属的氧化物，和/或转化成所述碱土金属氧化物的盐；碱金属源为碱金属的氧化物，和/或转化成碱金属氧化物的盐；步骤(2)：脱硫：将步骤(1)制得的生球干燥、预热后在1150～1300℃下氧化焙烧，得脱硫球团，氧化焙烧的烟气用于回收硫；步骤(3)：直接还原：将步骤(2)制得的脱硫球团配入还原剂，在1100～1250℃下进行直接还原反应；还原反应的炉料经冷却、磁选得金属化球团；还原反应烟气收尘用于提取锌、铟；步骤(4)：熔分：将步骤(3)得到的金属化球团熔化、渣液分离得到富镓铁水。2.如权利要求1所述的从铁矾渣中回收锌、铟、铁、镓的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的碱土金属源包含钙源和镁源；所述的钙源为钙氧化物和/或能转化成钙氧化物的盐；所述的镁源为镁氧化物和/或能转化成镁氧化物的盐；钙源和镁源的重量比为15～40∶10-25。3.如权利要求1～2任一项所述的从铁矾渣中回收锌、铟、铁、镓的方法，其特征在于，所述的碱土金属源为碳酸钙和碳酸镁；或者主要成分为碳酸钙和/或碳酸镁的矿石；所述的碱金属源的碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾；所述的碳质燃料和还原剂独自选自兰炭粉、焦粉、无烟煤中的至少一种；所述的有机粘结剂为腐植酸钠、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素中的至少一种。4.如权利要求3所述的从铁矾渣中回收锌、铟、铁、镓的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱德庆，潘建，李启厚，李紫云，梁钟仁，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43