一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法及其工艺系统技术方案

本发明专利技术属于矿物加工和有色金属冶炼领域，具体公开了一种锡烟灰悬浮硫化‑吸风氧化分离金属锡的方法及其工艺系统。该发明专利技术方案以低锡烟灰为原料，加入炭质还原剂，采用硫磺渣为硫化剂，将所述硫磺渣气化，600～1100℃下在流化床反应器中进行还原硫化，得含大量易挥发的硫化锡气体的烟气和硫化残渣，所述硫化残渣送往铅系统，所述烟气被收集后进行氧化，得富锡烟气，冷却后分离所述富锡烟气得富锡烟尘和尾气，收集所述富锡烟尘，所述尾气送往制酸系统。本发明专利技术可经济高效的协同处置两种废渣，实现危废的无害化、资源化回收，是一种绿色的废渣处理工艺。

A Method and Process System for Separating Tin from Tin Ash by Suspension Sulfuration-Suction Oxidation

The invention belongs to the field of mineral processing and non-ferrous metal smelting, and specifically discloses a method for separating metallic tin by suspension sulfurization of tin fume and suction oxidation and a process system thereof. The invention uses low tin ash as raw material, carbon reducing agent and sulfur residue as vulcanizing agent, gasifies the sulfur residue, and reduces the sulfur residue in a fluidized bed reactor at 600-1100 C. The flue gas and sulfur residue containing a large amount of volatile tin sulfide gas are obtained. The sulfur residue is sent to a lead system. The flue gas is collected and oxidized to obtain tin-rich flue gas, which is cooled. After separating the tin-rich smoke, the tin-rich smoke and tail gas are obtained, and the tin-rich smoke dust is collected, and the tail gas is sent to the acid making system. The invention can economically and efficiently dispose two kinds of waste residues, realize harmless and resource recovery of hazardous waste, and is a green waste treatment process.

【技术实现步骤摘要】
一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法及其工艺系统
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，涉及一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法及工艺系统。
技术介绍
我国是锡的产出大量，主要原料为锡石，采用方法工艺进行冶炼，在电炉炼锡和烟化炉富集锡过程中会产生大量含锡烟尘，另外在铜锑铅等金属的冶炼过程中也会产出低锡烟灰，其中锡的质量分数为5～30％，有一定的回收价值。针对低锡烟灰的处理方法有火法和湿法两条工艺。湿法工艺的主要路线是把有价金属全部溶入浸出液中，再从中分别回收，常用的浸出剂是氢氧化钠、碳酸钠，浸出方式有常压和加热两种方式，中国专利CN105177299A和中国专利CN106011488A分别属于此类，过程流程长、废水量大、生产规模少。火法工艺主要采用硫化烟化回收，中国专利CN107619936和中国专利CN107522223A公开了一种锡精炼硫渣硫化的方法，采用的硫化剂为硫磺、反应方式为静态反应、反应产物为硫化锡；文章《碳热还原硫化挥发法从锡中矿回收金属锡》(矿冶，2015)公开了一种以黄铁矿为原料对氧化锡矿进行硫化的方法，该硫化过程在造熔融渣的条件下进行，需要加入氧化钙等造渣剂，以硫化锡形式挥发锡。而中国专利CN105002351A、中国专利CN103614572A和文章《高硫煤还原硫化焙烧锡铁精矿脱锡》(中国有色金属学报，2016)均公开了一种还原硫化的方法分离金属锡，其以高硫煤代替了黄铁矿和纯硫磺等硫化剂。总体来说，目前的硫化回收工艺主要采用纯硫磺、硫铁矿和高硫煤为硫化剂，反应形式为物料静态反应，产物主要是硫化锡，该工艺存在下列问题：纯硫磺成本高，硫铁矿和高硫煤含硫低，引入大量无用成份，而静态反应使硫化率不高，同时以硫化锡的形式富集锡，使后续回收锡困难。硫磺渣大多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
中存在的问题，提供一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法，该方法以锡锌冶炼厂所产的低锡烟灰为原料，以锌冶炼厂产出的硫磺渣为硫化剂，可经济高效的协同处置两种废渣，实现危废的无害化、资源化回收，是一种绿色的废渣处理工艺。本专利技术的另一目的在于提供一种适用于上述锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法的工艺系统。为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法，以低锡烟灰为原料，加入炭质还原剂，采用硫磺渣为硫化剂，将所述硫磺渣气化，600～1100℃下在流化床反应器中进行还原硫化，得含大量易挥发的硫化锡气体的烟气和硫化残渣，所述硫化残渣送往铅系统，所述烟气被收集后进行氧化，得富锡烟气，冷却后分离所述富锡烟气得富锡烟尘和尾气，收集所述富锡烟尘，所述尾气送往制酸系统。优选地，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，使锡烟灰呈悬浮状态而被硫化。所述地，本专利技术所述低锡烟灰中锡含量为5～40％。优选地，所述低锡烟灰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。优选地，所述炭质还原剂为焦碳或煤粉中的一种或多种，加入量为低锡烟灰量的5～20％。本专利技术以锡锌冶炼厂所产的低锡烟灰为原料，以锌冶炼厂产出的硫磺渣为硫化剂，在流化床中协同处置两种废渣，锡氧化烟灰呈悬浮状态与气态硫发生反应，硫化充分，硫的利用率高。同时，原烟灰中的铅、铜、锌、银等有价金属也一并被硫化，但其蒸汽压低，不易挥发，从而与锡选择性分离开，而后续可以并入相应金属的冶炼流程中进行回收。挥发以后硫化锡呈气态形式而被吸入的空气直接氧化，该反应类型为气气反应，氧化率彻底，得到的氧化锡可直接返回锡冶炼炉，操作简单、易处理。本专利技术还原硫化过程中发生的反应有：2S(s)＝S2(g)2SnO2+S2(g)+2C＝2SnS+2CO2(g)SnO2+2C＝Sn+2CO(g)SnO2+CO(g)＝SnO+CO2(g)SnO+CO(g)＝Sn+CO2(g)2Sn+S2(g)＝2SnSC+S2(g)＝CS2(g)CS2(g)+3C+2SnO2＝2SnS+4CO(g)SnO2+S2(g)＝SnS+SO2(g)作为优选方案之一，本专利技术的一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法具体包括以下步骤：S1.将低锡烟灰放入干燥窑中进行干燥，得到干的低锡烟灰，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600～1100℃的条件下进行还原硫化反应，反应过程中的烟气由抽风机引入顶部收集室，收集室中同时吸入空气进行氧化，使硫化锡氧化成氧化锡，再依次经过冷却管，布袋收尘器后分离富锡烟尘和尾气，富锡烟尘收集于收尘斗中，直接返回锡冶炼系统，尾气送制酸系统；S4.反应完全之后，停止加热和停止通入硫蒸气，硫化残渣通过溢流口流出，可返回相应系统进行综合回收。进一步优选地，步骤S1所述干燥温度为50-130℃，时间为3-12h，之后预活化过程中球磨速度为20-60rpm，时间为1-5h。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0.5～3m/s鼓入悬浮反应塔中，所述气流线速度优选为1～2m/s。本专利技术一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法在600～1100℃下，即可保证锡烟灰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800～1000℃，反应时间为30～120min；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40～80min。进一步优选地，本专利技术步骤S3反应过程中的烟气由抽风机引入顶部收集室，收集室中同时吸入空气进行氧化，所述吸风氧化时的温度为400～900℃，空气吸入量为0.5～5m3/m3·min；优先所述氧化温度为500～800℃，空气吸入量为1～3m3/m3·min。本专利技术还提供一种适用于上述锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法的工艺系统，包括悬浮反应器，所述悬浮反应器设有进料口、出渣口、顶部烟气出口和底部气流分散喷嘴，所述进料口与圆盘加料机连通，所述与气流分散喷嘴依次管道连接的包括硫磺渣加热器、空压机和氮气罐，所述与顶部烟气出口依次连通的包括烟气管、吸风氧化室、表冷管、收尘布袋和抽风机，所述吸风氧化室和收尘布袋通过粉料输送管与收尘斗连通。相比现有技术，本专利技术有益效果如下：(1)本专利技术以锡锌冶炼厂所产的低锡烟灰为原料，以锌冶炼厂产出的硫磺渣为硫化剂，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低锡烟灰还原硫化为含大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锡烟灰悬浮硫化‑吸风氧化分离金属锡的方法，其特征在于，以低锡烟灰为原料，加入炭质还原剂，采用硫磺渣为硫化剂，将所述硫磺渣气化，600～1100℃下在流化床反应器中进行还原硫化，得含大量易挥发的硫化锡气体的烟气和硫化残渣，所述硫化残渣送往铅系统，所述烟气被收集后进行氧化，得富锡烟气，冷却后分离所述富锡烟气得富锡烟尘和尾气，收集所述富锡烟尘，所述尾气送往制酸系统。

【技术特征摘要】
1.一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法，其特征在于，以低锡烟灰为原料，加入炭质还原剂，采用硫磺渣为硫化剂，将所述硫磺渣气化，600～1100℃下在流化床反应器中进行还原硫化，得含大量易挥发的硫化锡气体的烟气和硫化残渣，所述硫化残渣送往铅系统，所述烟气被收集后进行氧化，得富锡烟气，冷却后分离所述富锡烟气得富锡烟尘和尾气，收集所述富锡烟尘，所述尾气送往制酸系统。2.根据权利要求1所述的一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法，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，使锡烟灰呈悬浮状态而被硫化。3.根据权利要求1所述的一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法，其特征在于，所述低锡烟灰中锡含量为5～40％，所述低锡烟灰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；优选所述炭质还原剂为焦碳或煤粉中的一种或多种，加入量为低锡烟灰量的5～20％。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种锡烟灰悬浮硫化-吸风氧化分离金属锡的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.将低锡烟灰放入干燥窑中进行干燥，得到干的低锡烟灰，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600～1100℃的条件下进行还原硫化反应，反应过程中的烟气由抽风机引入顶部收集室，收集室中同时吸入空气进行氧化，使硫化锡氧化成氧化锡，再依次经过冷却管，布袋收尘器后分离富锡烟尘和尾气，富锡烟尘收集于收尘斗中，直接返回锡冶炼系统，尾气送制酸系统；S4.反应完全之后，停止加热和停止通入硫蒸气，硫化残渣通过溢流口流出，可返回相应...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶龙刚，王岳俊，欧阳臻，张妮，陈艺锋，胡宇杰，夏志美，肖利，
申请(专利权)人：湖南工业大学，河套学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43