一种基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法及系统，所述方法包括：S1、将待处理尾矿配成尾矿浆；S2、将烟气与氧气混合后的混合气体与尾矿浆均匀混合，净化后的烟气外排，浆液过滤，得到脱硫浆液；S3、向脱硫浆液中加入硫化铵，充分反应后过滤，得到金属硫化物滤渣和滤液；S4、将滤液先调整pH，并在反应过程中加入碳酸锰矿浆控制体系pH，恒温反应后固液分离，得到黄铵铁矾沉淀，滤液返回作为浆化液使用。本发明专利技术使铜矿浆脱硫液资源化处理，有效分离铜矿浆脱硫液中的铁、铵，使用碳酸锰矿来中和沉矾过程中所释放的硫酸，既能将余酸调控在成矾的酸度范围内，又能协同将锰浸出，最后将铁离子以黄铵铁矾沉淀的形式除去。

A coupling flue gas desulfurization method and system of copper tailings resource treatment based on jarosite precipitation

【技术实现步骤摘要】
一种基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法及系统
本专利技术属于烟气脱硫
，具体涉及一种基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法及系统。
技术介绍
专利技术专利名称为《一种提铜尾渣脱除烟气中SO2和资源化的方法及系统》（申请号：201610716473.0），由于该方法脱硫后含有铁、硫酸铵，均为水溶性；硫酸铵原则上可分离后作为化肥，但重金属含量高，价格低，销售困难。为了使铜渣浆脱硫液得到资源化处理，应将脱硫液中的铁和铵分离。如果按传统的中和水解沉淀分离Fe3+的方法，Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀，而Fe(OH)3沉淀是胶体物质，会导致沉降过滤等固液分离操作十分困难。黄铵铁矾法工艺简单，除铁效果好，矾渣沉降、过滤及洗涤性能均较好。而且，电解锰溶液体系中含有较高浓度的硫酸铵，特别适宜使用黄铵铁矾法去除三价铁离子。此外，沉矾时还能吸附带走部分溶液中的有机物及其他金属离子杂质，从而有利于后续溶液的净化。由于沉矾过程是释放酸的过程，而锰矿的浸出反应是耗酸过程。如何在锰矿浸出反应后解决酸的平衡问题，获得使高铁锰矿浸出完全和酸浸液中铁的有效分离并降低浸出液余酸含量，也是亟待解决的问题。为此，十分有必要研发一种基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法及系统。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法。本专利技术的第二目的在于提供一种实现基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法的系统。本专利技术的第一目的是这样实现的。包括以下步骤：S1、将待处理尾矿破碎磨细后加入浆化液配成含固量为15～20wt%的尾矿浆；S2、将烟气与氧气混合后的混合气体与S1步骤中得到的尾矿浆均匀混合，并通过添加新鲜尾矿浆的方式将pH保持在4.5~5；脱硫净化后的烟气外排，将脱硫后的浆液进行过滤，得到脱硫浆液，滤渣可作为建筑材料或水泥原料；S3、向S2步骤得到的脱硫浆液中加入硫化铵5~6.5kg/m3，充分反应后过滤，得到金属硫化物滤渣和滤液；S4、将S3步骤得到的滤液先加入硫酸调整pH为1.5~2.0，接着在恒温水浴下搅拌，同时在反应过程中加入碳酸锰矿浆控制体系pH在1.5~2.0范围内，固液分离，实现铁、铵的分离得到黄铵铁矾沉淀，而加入的碳酸锰矿消耗硫酸调整pH的同时实现锰的浸出，得到硫酸锰溶液，所得硫酸锰溶液返回S1步骤中作为浆化液使用，使得其中锰离子能够在S3步骤中被化学沉淀分离出来。本专利技术的第二目的是这样实现的，包括第一反应器、浆化液罐、配浆罐、第一过滤器、第二过滤器、pH调节罐、第二反应器、第三过滤器，所述的第一反应器的排料端通过管道分别与第一过滤器、第二过滤器进料端连接，所述的第一过滤器排液端通过第一回液管与第一反应器连接，所述的浆化液罐通过管道与配浆罐连接，所述的配浆罐通过管道与第一反应器的进料端连接，所述的第二过滤器排液端通过管道与pH调节罐连接，所述的pH调节罐通过管道与第二反应器进液端连接，所述的第二反应器排料端通过管道与第三过滤器连接，第三过滤器排液端通过第二回液管与浆化液罐连接。本专利技术的有益效果：1、本专利技术使铜矿浆脱硫液资源化处理，有效分离铜矿浆脱硫液中的铁、铵，使用碳酸锰矿来中和沉矾过程中所释放的硫酸，既能保证获得较高的锰浸出率，又能将余酸调控在成矾的酸度范围内，将铁离子以黄铵铁矾沉淀的形式除去，且滤渣的过滤性能良好，是一种可行的工艺；2、本专利技术系统第一反应器配合浆化液罐、配浆罐、第一过滤器以及第二过滤器，具有自动配料、进料以及出料功能，并配合pH调节罐、第二反应器以及第三过滤器，实现反应全过程控制，操作非常方便；3、本专利技术第一反应器的反应仓倾斜设置，烟气进入反应仓后带动尾矿浆形成旋流，使尾矿浆中的颗粒物处于旋流状态，大大提高混合物料间的传质速率，从而提高反应速率；烟气不断在回气管与反应仓之间循环，使烟气彻底净化；4、第二反应器内的料液在转盘转动作用下，配合盘面的沟槽，使液流不断被沟槽切割，同时在沟槽内发生旋流，在极短时间内迅速反应，具有反应速率高的优点；反应结束后，第二反应器可自动排料，具有操作方便以及高效的优点。附图说明图1为本专利技术系统的结构示意图；图2为第二反应器的内部结构示意图；图3为第二反应器内部结构俯视结构示意图；图4为隔离环的俯视结构示意图；图5为上固定盘的结构示意图；图6为下固定盘的结构示意图；图中：1a-反应仓，1b-进料阀，1c-排料阀，1d-排气管，1e-进气管，1f-第一三通阀，1g-外排管，1h-回气管，1i-循环风机，1j-进烟管，1k-供气管，1l-加药器，1m-换热器，1n-第二三通阀，1o-氧气管，1p-压缩气体管，2-浆化液罐，3-配浆罐，4-第一过滤器，5-第二过滤器，6-pH调节罐，7a-壳体，7b-隔离环，7c-封口压环，7d-上固定盘，7e-下固定盘，7f-驱动气缸，7g-排出阀，7h-转盘，7i-转盘驱动电机，7j-反应室，7k-排料室，7l-环形排料口，7m-沟槽，8-第三过滤器，9-第一回液管，10-第二回液管。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但不以任何方式对本专利技术加以限制，基于本专利技术教导所作的任何变换或替换，均属于本专利技术的保护范围。本专利技术包括以下步骤：S1、将待处理尾矿破碎磨细后加入浆化液配成含固量为15～20wt%的尾矿浆；S2、将烟气与氧气混合后的混合气体与S1步骤中得到的尾矿浆均匀混合，并通过添加新鲜尾矿浆的方式将pH保持在4.5~5；脱硫净化后的烟气外排，将脱硫后的浆液进行过滤，得到脱硫浆液，滤渣可作为建筑材料或水泥原料；烟气中SO2和O2与尾矿浆中的硅酸亚铁、铁酸镁、钙铁辉石发生如下反应：Fe2SiO4（s）+2SO2（g）+O2（g）=2FeSO4+SiO2↓MgFe2O4（s）+SO2（g）+0.5O2（g）+7H2O=MgSO4·7H2O↓+Fe2O3↓CaFeSi2O6（s）+2SO2（g）+O2（g）=CaSO4↓+FeSO4+2SiO2↓4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2（SO4）3+2H2O；S3、向S2步骤得到的脱硫浆液中加入硫化铵5~6.5kg/m3，充分反应后过滤，得到金属硫化物滤渣和滤液；脱硫浆液中的锌和少量的铜、锰、汞、砷等离子发生如下反应：(NH4)2S+ZnSO4→ZnS↓+(NH4)2SO4(NH4)2S+CuSO4→CuS↓+(NH4)2SO4(NH4)2S+MnSO4→MnS↓+(NH4)2SO4(NH4)2S+HgSO4→HgS↓+(NH4)2SO4(NH4)2S+As2(SO4)3→As2S3↓+(NH4)2SO4；S4、将S3步骤得到的滤液先加入硫酸调整pH为1.5~2.0，接着本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法，其特征在于包括以下步骤：/nS1、将待处理尾矿破碎磨细后加入浆化液配成含固量为15～20wt%的尾矿浆；/nS2、将烟气与氧气混合后的混合气体与S1步骤中得到的尾矿浆均匀混合，并通过添加新鲜尾矿浆的方式将pH保持在4.5~5；脱硫净化后的烟气外排，将脱硫后的浆液进行过滤，得到脱硫浆液，滤渣可作为建筑材料或水泥原料；/nS3、向S2步骤得到的脱硫浆液中加入硫化铵5~6.5kg/m

【技术特征摘要】
1.一种基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、将待处理尾矿破碎磨细后加入浆化液配成含固量为15～20wt%的尾矿浆；
S2、将烟气与氧气混合后的混合气体与S1步骤中得到的尾矿浆均匀混合，并通过添加新鲜尾矿浆的方式将pH保持在4.5~5；脱硫净化后的烟气外排，将脱硫后的浆液进行过滤，得到脱硫浆液，滤渣可作为建筑材料或水泥原料；
S3、向S2步骤得到的脱硫浆液中加入硫化铵5~6.5kg/m3，充分反应后过滤，得到金属硫化物滤渣和滤液；
S4、将S3步骤得到的滤液先加入硫酸调整pH为1.5~2.0，接着在恒温水浴下搅拌，同时在反应过程中加入碳酸锰矿浆控制体系pH在1.5~2.0范围内，固液分离，实现铁、铵的分离得到黄铵铁矾沉淀，而加入的碳酸锰矿消耗硫酸调整pH的同时实现锰的浸出，得到硫酸锰溶液，所得硫酸锰溶液返回S1步骤中作为浆化液使用，使得其中锰离子能够在S3步骤中被化学沉淀分离出来。


2.根据权利要求1所述的基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法，其特征在于S2步骤是按液气比为8~25L/m3，将烟气与氧气混合后的混合气体与S1步骤中得到的尾矿浆均匀混合。


3.根据权利要求1所述的基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法，其特征在于S4步骤所述的恒温水浴的温度为90~130℃。


4.一种实现根据权利要求1~3任一所述的基于黄铵铁矾沉淀法的铜尾矿资源化处理耦合烟气脱硫方法的系统，其特征在于包括第一反应器、浆化液罐（2）、配浆罐（3）、第一过滤器（4）、第二过滤器（5）、pH调节罐（6）、第二反应器、第三过滤器（8），所述的第一反应器的排料端通过管道分别与第一过滤器（4）、第二过滤器（5）进料端连接，所述的第一过滤器（4）排液端通过第一回液管（9）与第一反应器连接，所述的浆化液罐（2）通过管道与配浆罐（3）连接，所述的配浆罐3通过管道与第一反应器的进料端连接，所述的第二过滤器（5）排液端通过管道与pH调节罐（6）连接，所述的pH调节罐（6）通过管道与第二反应器进液端连接，所述的第二反应器排料端通过管道与第三过滤器（8）连接，第三过滤器（8）排液端通过第二回液管（10）与浆化液罐（2）连接。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述的第一反应器包括倾斜设置的反应仓（1a），反应仓（1a）为圆柱状结构，反应仓（1a）较高一端设有的进料管设有进料阀（1b），所述的反应仓（1a）较低一端的排料口设有排料阀（1c），所述的反应仓（1a）较高一端的上部设有排气管（1d），所述的反应仓（1a）较低一端的外侧相切设置有进气管（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英杰，屠依娜，田森林，赵群，石凤丽，侯志超，崔慧姝，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53