一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法技术

本发明专利技术属于矿物加工和有色金属冶炼领域，具体公开了一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法。该方法以湿法炼锌工艺过程产出的铁酸锌渣为原料，加入炭质还原剂，采用锌直浸工艺产出的硫磺渣为硫化剂，400～1000℃的温度下在流化床中进行还原硫化，反应得硫化锌和氧化铁，尾气经收尘分离得烟灰和尾气，焙烧物经选矿得到硫化锌精矿和氧化铁矿。本发明专利技术实现了工业固废的协同处置和就地资源化回收，避免了环境的污染和资源的浪费，完成了废物的全利用。同时，本发明专利技术利用悬浮反应的高效性把铁酸锌渣还原硫化为硫化锌和氧化铁，具有生产效率高、低温操作、产品易分离、工业固废协同处置和厂区内部循环，降低物流成本和运输风险的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法
本专利技术属于矿物加工和有色金属冶金工程领域，更具体的，涉及一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法。
技术介绍
世界上80％以上的金属锌由湿法过程生产，湿法炼锌的主要工艺包括氧化焙烧-浸出-电积和不焙烧的直接浸出工艺。铁酸锌是湿法炼锌过程主要的副产物，其结构稳定，常规中性浸出及低酸浸出难以溶解铁酸锌，吨锌产出量可达锌产量的5～30％，难于处理且含有害重金属，目前大量堆存，占用宝贵的土地资源，还会造成金属资源的浪费和环境污染。同时先进的直接浸出工艺，因无氧化焙烧而被多家企业采用，出现多家企业有两套炼锌工艺同时运行的情况。直接浸出工艺产出大量硫磺渣，所述硫磺渣的含硫高于80％，且有重金属，不宜焙烧制酸，目前也大量堆存。目前，国内外针对铁酸锌的处理方法有火法和湿法两条工艺。火法工艺的研究集中于对铁酸锌分解的研究，如中国专利CN201410319718中提出了一种活化焙烧-物相调控的方法，通过添加硫酸铵进行焙烧，从而分解铁酸锌；中国专利CN201410735389中提出了一种强化铁酸锌选择性分解的方法，通过调节焙烧气氛分解铁酸锌；中国专利CN201410012237中，通过加入硫酸铁进行混合焙烧，得到硫酸锌和氧化铁；中国专利CN201810879356和中国CN201810878691利用钙化焙烧法处理铁酸锌渣，最终得到氧化锌和铁酸二钙，再分别采用还原焙烧加磁选和氨浸法分离锌铁，该技术主要问题是外加试剂成本高、还原难于调控，对于这种低值的铁酸锌渣经济适用性差。湿法工艺的研究集中于对铁酸锌渣的强化浸出和分解的研究。如中国专利CN201310674680和中国专利CN201610049725中采用强酸性的硫酸溶液处理铁酸锌渣分别得到铁酸锌和硫酸锌；中国专利CN201710506079中采用两段浸出法，先中性浸出氧化锌，再碱性浸出分解铁酸锌得到锌溶液，溶液中铁则通过添加铁粉变为磁选氧化铁。这些方法在铁酸锌的分解回收中都有较好的效果，但工艺流程较复杂，成本较高，只能处理单一的铁酸锌渣。硫磺渣还可以产自于化工企业脱硫过程的残渣、焦化厂煤炭脱硫后的残渣，有的残渣含硫量高可达95％以上，有的含硫量低，这些残渣可以真空蒸馏硫磺渣提取元素硫，也有直接从硫铁矿里分离出来的残渣，利用硫铁矿冶炼的硫磺渣可以生产硫磺渣硅酸盐水泥用于混凝土凝固。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中提到的当前湿法炼锌过程中产出的铁酸锌渣和硫磺渣处理困难、环境污染问题的难题，提供一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法，以期实现铁酸锌渣及硫磺渣的协同处理、资源化回收利用。采用流化床作为铁酸锌的硫化和还原设备，完成铁酸锌的快速硫化和还原。为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法，以湿法炼锌工艺过程产出的铁酸锌渣为原料，加入炭质还原剂，采用锌直浸系统产出的硫磺渣为硫化剂，400～1000℃的温度下在流化床中进行还原硫化，反应得到硫化锌和氧化铁，尾气经收尘分离得烟灰和尾气，焙烧物经选矿得到硫化锌精矿和氧化铁矿。优选地，所述铁酸锌渣与炭质还原剂混合后进行球磨活化，球磨后粒度为＜150μm，进一步优选所述球磨后粒度为＜74μm。优选地，所述炭质还原剂为焦碳或煤粉中的一种或多种，加入量为铁酸锌渣量的5～20％。优选地，所述硫磺渣加热后被气化，采用氮气为载气以硫蒸气的形式被鼓入反应器中，使铁酸锌渣呈悬浮状态而被硫化。本专利技术以湿法炼锌工艺过程产出的铁酸锌渣为原料，以锌直浸系统产出的硫磺渣为硫化剂，在流化床中协同处置锌冶炼厂内的两种废渣，利用悬浮反应的高效性把铁酸锌渣还原硫化为硫化锌和氧化铁，尾气经收尘分离得烟灰和尾气，烟尘返回还原硫化过程，实现闭路循环，没有外运成本及运输过程中的环境风险；悬浮还原效率高，使生产效率大幅提高和降低生产成本。本专利技术还原硫化过程中发生的反应有：2S(s)＝S2(g)2ZnFe2O4+S2(g)+C＝2ZnS+2Fe2O3+CO2(g)6ZnFe2O4+C＝6ZnO+4Fe3O4+CO2(g)3Fe2O3+C＝2Fe3O4+CO(g)Fe3O4+4CO(g)＝3Fe+4CO2(g)C+S2(g)＝CS2(g)CS2(g)+ZnO＝ZnS+CO(g)2ZnO+1.5S2(g)＝2ZnS+1.5SO2(g)作为优选方案之一，本专利技术的一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法具体包括以下步骤：S1.将铁酸锌渣放入干燥窑中进行干燥，得到干的铁酸锌渣，再按比例加入炭质还原剂并球磨活化至适当粒度和均匀性、解离度，置于悬浮反应塔中；S2.将硫磺渣放入加热炉中，得到硫气化为蒸气并通入氮气进行混合载气，鼓入悬浮反应塔；S3.将步骤S1中所述混料与步骤S2流化气体中的硫蒸气在400～1000℃的条件下进行还原硫化反应；S4.反应完全之后，停止加热和停止通入硫蒸气，还原硫化产物通过溢流口流出，进行下一步浮选；S5.对步骤S4所述还原硫化产物进行选矿工艺分离，分离得硫化锌矿和氧化铁矿；优选所述选矿工艺包括两段开路碎矿、一段磨矿、锌优先浮选和两段脱水工艺，具体为：硫化产物经碎矿-磨矿至小于200目占65～80％后，进入浮选过程，浮选加入药剂硫酸铜0.7～1.5g/t、丁黄药0.8～1.9g/t、复合高级醇0.1～0.3g/t，所述浮选锌精矿经两段脱水至含水10％以下，尾浆脱水后得氧化铁精矿。其中：步骤S3产生烟气经收尘分离得烟尘和尾气，所述烟尘返回反应塔，所述尾气送净化系统。进一步优选地，步骤S1所述干燥温度为60～150℃，时间为3～15h，之后预活化球磨过程中球磨速度为20～60rpm，时间为2～10h。进一步优选地，步骤S2中，所述加热炉温度为500～900℃；优选为600～750℃。进一步优选地，步骤S2中，控制硫蒸气含量为10～50％，优选为20～40％；以气流线速度为0.2～2m/s鼓入悬浮反应塔中，所述气流线速度优选为0.5～1m/s。本专利技术一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法在400～1000℃下，即可保证铁酸锌的还原硫化反应的动力学，也可以减少能量的消耗，降低成本。为了进一步降低成本、减少能源消耗的同时，保证物化动力学所需，步骤S3中优选地所述悬浮硫化的温度为500～800℃，反应时间为10～60min；另外，考虑到硫化时间太长引起能耗高、生产率低，时间太短则还原硫化可能不充分，所述反应时间优选为30～60min。进一步优选地，本专利技术硫化还原过程中所产生烟气由设在流化床顶部烟气出口处的陶瓷板过滤，过滤后的烟气经冷却器、电收尘或布袋收尘器后分离烟尘和尾气，烟尘返回反应塔，所述尾气送净化系统。相比现有技术，本专利技术有益效果如下：(1)本专利技术以炼锌厂产出的难处理的铁酸锌渣和硫磺渣作为原料，实现了工业固废的协同处置和就地资源化回收，避免了环境的污染和资源的浪费，完成了废物的全利用。同时，本专利技术利用悬浮反应的高效性把铁酸锌渣还原硫化为硫化锌和氧化铁，具有生产效率高、低温操作、产品易分离、工业固废协同处置和厂区内部循环，降低物流成本和运输风险的优点。(2)本专利技术以炼锌厂产出的难处理的铁酸锌渣和硫磺渣作为原料，首先对所选原料进行干燥，然后采用球磨的方式对物料进行活化，在活化过程中，原料颗粒逐渐减小、晶粒变细；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法，其特征在于，以湿法炼锌工艺过程产出的铁酸锌渣为原料，加入炭质还原剂，采用锌直浸系统产出的硫磺渣为硫化剂，将所述硫化剂进行气化，在400～1000℃的温度下在流化床中进行还原硫化，反应得到硫化锌和氧化铁，尾气经收尘分离得烟灰和尾气，焙烧物经选矿得到硫化锌精矿和氧化铁矿。

【技术特征摘要】
1.一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法，其特征在于，以湿法炼锌工艺过程产出的铁酸锌渣为原料，加入炭质还原剂，采用锌直浸系统产出的硫磺渣为硫化剂，将所述硫化剂进行气化，在400～1000℃的温度下在流化床中进行还原硫化，反应得到硫化锌和氧化铁，尾气经收尘分离得烟灰和尾气，焙烧物经选矿得到硫化锌精矿和氧化铁矿。2.根据权利要求1所述的一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法，其特征在于，所述铁酸锌渣与炭质还原剂球磨活化，球磨后粒度为＜150μm，优选为球磨后粒度为＜74μm。3.根据权利要求1所述的一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法，其特征在于，所述炭质还原剂为焦碳或煤粉中的一种或多种，加入量为铁酸锌渣量的5～20％。4.根据权利要求1所述的一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法，其特征在于，所述硫磺渣加热后气化，采用氮气为载气以硫蒸气的形式被鼓入反应器中，使铁酸锌渣呈悬浮状态而被硫化。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种锌冶炼厂废渣闭路循环利用的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.将铁酸锌渣放入干燥窑中进行干燥，得到干的铁酸锌渣，再按比例加入炭质还原剂并球磨至适当粒度，置于悬浮反应塔中；S2.将硫磺渣放入加热炉中，得到硫气化为蒸气并通入氮气进行混合载气，鼓入悬浮反应塔；S3.将步骤S1中所述混料与步骤S2流化气体中的硫蒸气在400～1000℃的条件下进行还原硫化反应；S4.反应完全之后，停止加热和停止通入硫蒸气，还原硫化产...

【专利技术属性】
技术研发人员：王岳俊，陈永明，郭伟，宋娜，余靖冉，
申请(专利权)人：河套学院，中南大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15