【摘要】：鐵礬渣是在濕法煉鋅過(guò)程中排出的殘?jiān)?具有粒度細(xì)、含水高、酸性強(qiáng)、重金屬離子含量高等特點(diǎn),屬于危險(xiǎn)固體廢棄物。但鐵礬渣中含有大量的有價(jià)金屬如鉛、鋅、鐵等,具有很高的利用價(jià)值。因此,通過(guò)鐵礬渣的綜合利用減少其對(duì)環(huán)境的危害,是有色金屬行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。目前,鐵礬渣的綜合利用主要集中于制備建筑材料和回收其中有價(jià)金屬,回收有價(jià)金屬是主要研究方向�；厥砧F礬渣中的有價(jià)金屬可采用濕法、火法-濕法聯(lián)合法,主要回收鐵礬渣中的一種或多種有色金屬。濕法利用過(guò)程藥劑消耗量大,火法利用過(guò)程會(huì)釋放大量的SO2氣體,對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。因此,必須尋找一種更適合鐵礬渣性質(zhì)特點(diǎn)的綜合利用方法,加CaO直接還原法是一種比較可行的方法。通過(guò)直接還原,鐵礬渣中含鉛、鋅的化合物被還原成金屬鉛、鋅而得到分離回收,含鐵、硫的化合物被還原成金屬鐵和CaS留在還原產(chǎn)物中。還原產(chǎn)物通過(guò)磨礦-磁選回收其中的金屬鐵,CaS留在磁選尾礦。根據(jù)上述思路,針對(duì)陜西漢中鋅業(yè)有限責(zé)任公司鐵礬渣,確定了三套直接還原回收其中鉛、鋅、鐵及同步固硫的方案:粉狀鐵礬渣、鐵礬渣外配煤球團(tuán)、鐵礬渣內(nèi)配煤球團(tuán),并對(duì)三套方案進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,鐵礬渣內(nèi)配煤球團(tuán)方案是較好的方案,其在鐵礬渣:還原煤:CaO:水質(zhì)量比100:25:27.5:35,1250℃還原60 min條件下,可獲得鉛、鋅揮發(fā)率分別為96.97%和99.89%的鉛、鋅煙塵,鐵金屬化率、固硫率分別為91.57%、98.91%的還原產(chǎn)物。還原產(chǎn)物經(jīng)過(guò)兩段磨礦-兩段磁選可獲得鐵品位和回收率分別為95.68%、76.26%的直接還原鐵粉。鐵礬渣三套方案的含鐵、鉛、鋅化合物的還原機(jī)理類(lèi)似,但固硫機(jī)理存在較大差異。鐵礬渣中銨黃鐵礬和鉛黃鐵礬先分解成Fe2O3和PbSO4后再進(jìn)入直接還原階段生成金屬鐵、鉛,而鐵酸鋅直接進(jìn)入還原階段生成金屬鐵、鋅。固硫劑CaO先與鐵礬渣水分反應(yīng)生成Ca(OH)2,再與鐵礬渣中硫酸根生成CaSO4 · 2H2O,溫度升高脫水生成CaSO4,CaSO4在直接還原過(guò)程生成CaS而固定在還原產(chǎn)物中。利用熱力學(xué)軟件HSC Chemistry進(jìn)行了鐵礬渣直接還原反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算和還原過(guò)程平衡組分模擬,熱力學(xué)計(jì)算和模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相吻合。試驗(yàn)和理論表明鐵礬渣內(nèi)配煤球團(tuán)基于直接還原法回收鐵礬渣中鉛、鋅、鐵及同步固硫方案是可行的。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X758;TF111.13
【圖文】：

由于鐵礬渣中鉛、鋅、鎘、砷等重金屬離子含量高，因此鐵礬渣中的重逡逑金屬離子會(huì)溶出污染環(huán)境［１９＿２１１。逡逑圖２－１是來(lái)賓華錫冶煉有限公司高溫高酸浸出－黃鉀鐵礬除鐵濕法煉鋅逡逑工藝流程［２２］。逡逑鋅焙砂逡逑￣ｕ￣逡逑中性＿浸出ｈ邐逡逑Ｉ邋Ｉ邋Ｉ中上清液邐逡逑濃密邐？?jī)艋义现薪琢鬟娦乱哄义希颍义线娊械退峤鲥义蠞饷埽�？低上清沿辭砂、碳酸氫按逡逑￣４邐．．．．．．．．．．—．．．逡逑廢電解液、硫酸邐低浸底流邐丨沉礬逡逑Ｉ邐？！高酸浸出邐｜濃密逡逑１＾１邐＾１逡逑局上＿清液邐局浸＿底流邐丨過(guò)濾逡逑Ｉ過(guò)卞慮Ｉ邐Ｉ逡逑＾鐵礬渣逡逑高浸濾液邐高渣邐＇邋邐逡逑￣１邋＾逡逑圖２－１來(lái)賓華錫冶煉有限公司熱酸漫出－黃鉀鐵礬法工藝流程圖逡逑熱酸浸出黃鉀鐵礬渣法在１９６８年開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。國(guó)外有２０多家逡逑工廠(chǎng)使用該法，如：挪威鋅公司電鋅廠(chǎng)、澳大利亞里斯頓鋅廠(chǎng)、加拿大提名逡逑？邐斯鋅廠(chǎng)、德國(guó)魯爾鋅廠(chǎng)、荷蘭布德?tīng)栦\廠(chǎng)、芬蘭科科拉鋅廠(chǎng)等已經(jīng)投入工業(yè)逡逑生產(chǎn)［２３］。我國(guó)１９８５年在廣西柳州市有色金屬公司首次工業(yè)化應(yīng)用，陜西商逡逑洛冶煉廠(chǎng)、西北鉛鋅冶煉廠(chǎng)、西昌冶煉廠(chǎng)、會(huì)東冶煉廠(chǎng)、來(lái)賓冶煉廠(chǎng)、郴州逡逑冶煉廠(chǎng)等也相繼投產(chǎn)［２４］。我國(guó)柳州市有色冶煉總廠(chǎng)應(yīng)用該方法生產(chǎn)，獲得了逡逑良好的工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果和較好的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。該廠(chǎng)工藝流程為：鋅焙燒礦經(jīng)逡逑一段中浸、一段低浸、一段高浸，沉礬采用鋅焙砂作中和劑，加入碳酸氫銨，逡逑鐵礬渣在經(jīng)酸洗以降低渣含鋅量。其優(yōu)點(diǎn)為流程簡(jiǎn)單、投資少、見(jiàn)效快

圖２－２鐵礬渣ＮａＯＨ分解法提取Ｉｎ、Ｚｎ工藝圖逡逑趙宏［５５１等對(duì)西北鉛鋅冶煉廠(chǎng)黃鉀鐵礬渣中的Ｉｎ進(jìn)行了回收。表２－２為西逡逑北鉛鋅冶煉廠(chǎng)黃鉀鐵礬渣的化學(xué)組成，圖２－３為其采用酸浸－萃取－置換方法回逡逑收Ｉｎ的工藝流程。逡逑表２－２西北鉛鋅冶煉廠(chǎng)黃鉀鐵礬渣的主要化學(xué)成分／％逡逑元素邐Ｆｅ邐Ｚｎ邐Ｃｕ邋Ｐｂ邋Ｃｄ邋Ｓｂ邋Ｎｉ逡逑含量邐２０邋？２５邐７？９邐０．１邋？０．２邐３．５邐０．４２邋０．１２５邋０．００４５逡逑元素邐Ｉｎ邐Ｇｅ邐Ａｇ邐Ｇａ邋Ｓｂ邋Ａｓ邋Ｃｏ逡逑？邐０．００７？邐０．００２邋？０．０１邋？逡逑含量邐０．００２１邋０．１２５邋０．２７３邐０．００４逡逑邐０．０１５邐０．００３邐０．０２邐逡逑８逡逑

芒硝邐丨回收Ａｇ、Ｐｂ、Ｓｎ逡逑圖２－２鐵礬渣ＮａＯＨ分解法提�。桑睢ⅲ冢罟に噲D逡逑趙宏［５５１等對(duì)西北鉛鋅冶煉廠(chǎng)黃鉀鐵礬渣中的Ｉｎ進(jìn)行了回收。表２－２為西逡逑北鉛鋅冶煉廠(chǎng)黃鉀鐵礬渣的化學(xué)組成，圖２－３為其采用酸浸－萃�。脫Q方法回逡逑收Ｉｎ的工藝流程。逡逑表２－２西北鉛鋅冶煉廠(chǎng)黃鉀鐵礬渣的主要化學(xué)成分／％逡逑元素邐Ｆｅ邐Ｚｎ邐Ｃｕ邋Ｐｂ邋Ｃｄ邋Ｓｂ邋Ｎｉ逡逑含量邐２０邋？２５邐７？９邐０．１邋？０．２邐３．５邐０．４２邋０．１２５邋０．００４５逡逑元素邐Ｉｎ邐Ｇｅ邐Ａｇ邐Ｇａ邋Ｓｂ邋Ａｓ邋Ｃｏ逡逑？邐０．００７？邐０．００２邋？０．０１邋？逡逑含量邐０．００２１邋０．１２５邋０．２７３邐０．００４逡逑邐０．０１５邐０．００３邐０．０２邐逡逑８逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 常軍;邵延海;李碩;蔣豐祥;張校熔;;云南某赤泥還原焙燒-磁選試驗(yàn)研究[J];輕金屬;2017年08期

2 何鵬;居殿春;沈朋飛;靳紅濱;;基于直接還原熔分的赤泥綜合利用試驗(yàn)研究[J];冶金能源;2017年04期

3 常軍;邵延海;李碩;蔣豐祥;張校熔;;赤泥中有價(jià)金屬元素綜合回收研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J];礦冶;2017年03期

4 Chao Geng;Ti-chang Sun;You-wen Ma;Cheng-yan Xu;Hui-fen Yang;;Effects of embedding direct reduction followed by magnetic separation on recovering titanium and iron of beach titanomagnetite concentrate[J];Journal of Iron and Steel Research(International);2017年02期

5 曹曉恩;洪陸闊;周和敏;唐小芳;齊淵洪;;鐵礬渣熱分解過(guò)程研究[J];礦冶工程;2016年02期

6 劉超;巨少華;張利波;彭金輝;黎氏瓊春;;用微波硫酸化焙燒—水浸新工藝從鐵礬渣中回收有價(jià)金屬[J];濕法冶金;2016年01期

7 潘世秋;楊彬;覃仁鋒;;淺析黃銨鐵礬除鐵過(guò)程工藝對(duì)浸出渣過(guò)濾的影響[J];企業(yè)科技與發(fā)展;2015年Z2期

8 桂海平;袁勝利;;鋅浸出渣火法處理銀揮發(fā)初探[J];中國(guó)有色冶金;2015年04期

9 左小紅;何醒民;;一段鋅氧壓浸出與焙燒浸出工藝的比較[J];銅業(yè)工程;2015年04期

10 劉洋;譚軍;劉常青;尹周瀾;陳啟元;張平民;廖舟;;碳還原鋅浸出渣煉鐵過(guò)程的熱力學(xué)分析[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2015年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 周桂英;劉美榮;;濕法冶金過(guò)程凈化除鐵的研究進(jìn)展[A];中國(guó)采選技術(shù)十年回顧與展望[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 胡天洋;高爐瓦斯灰與鈦磁鐵礦共還原鈦鐵分離工藝及機(jī)理研究[D];北京科技大學(xué);2018年

2 王傳龍;鉛渣中有價(jià)金屬銅鐵鉛鋅銻綜合回收工藝及機(jī)理研究[D];北京科技大學(xué);2017年

3 劉穎;轉(zhuǎn)底爐內(nèi)冶金粉塵含碳球團(tuán)直接還原過(guò)程數(shù)學(xué)模型研究[D];北京科技大學(xué);2015年

4 春鐵軍;含鐵回收料球團(tuán)金屬化燒結(jié)新工藝研究[D];中南大學(xué);2014年

5 陳棟;含多金屬硫酸渣制備預(yù)還原球團(tuán)工藝及機(jī)理研究[D];中南大學(xué);2012年

6 陽(yáng)征會(huì);黃鈉鐵礬渣提取鎳鐵工藝及軟磁高頻鎳鋅鐵氧體的制備研究[D];中南大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐淑安;直接還原—磁選法從拜耳法赤泥中回收鐵及其還原行為研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

2 劉超;微波硫酸化焙燒—水浸法處理鐵礬渣新工藝[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 劉述仁;還原焙燒—磁選法回收拜耳法赤泥中鐵的研究[D];昆明理工大學(xué);2014年

4 何仕超;濕法煉鋅窯渣鐵精礦綜合利用研究[D];中南大學(xué);2013年

5 羅超;熱酸浸出—鉛黃鐵礬法除鐵工藝研究[D];中南大學(xué);2012年

6 覃寶桂;鐵礬渣提銦及鐵資源利用新工藝研究[D];中南大學(xué);2010年

7 王學(xué)武;利用黃鉀鐵礬渣制備軟磁錳鋅鐵氧體的研究[D];蘭州理工大學(xué);2010年

8 趙豐剛;濕法煉鋅浸出渣和水渣的綜合利用[D];東北大學(xué)　;2009年

9 楊輝;含鋅電爐粉塵處理及工藝參數(shù)優(yōu)化[D];重慶大學(xué);2007年

10 蔡江松;濕法煉鋅浸出渣中鎵的回收工藝及機(jī)理研究[D];中南大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2789428