【摘要】：鐵礬渣是在濕法煉鋅過程中排出的殘渣,具有粒度細、含水高、酸性強、重金屬離子含量高等特點,屬于危險固體廢棄物。但鐵礬渣中含有大量的有價金屬如鉛、鋅、鐵等,具有很高的利用價值。因此,通過鐵礬渣的綜合利用減少其對環(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金屬,回收有價金屬是主要研究方向�；厥砧F礬渣中的有價金屬可采用濕法、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。濕法利用過程藥劑消耗量大,火法利用過程會釋放大量的SO2氣體,對環(huán)境污染嚴重。因此,必須尋找一種更適合鐵礬渣性質特點的綜合利用方法,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,針對陜西漢中鋅業(yè)有限責任公司鐵礬渣,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、鐵礬渣內配煤球團,并對三套方案進行了比較。結果表明,鐵礬渣內配煤球團方案是較好的方案,其在鐵礬渣:還原煤:CaO:水質量比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、鋅化合物的還原機理類似,但固硫機理存在較大差異。鐵礬渣中銨黃鐵礬和鉛黃鐵礬先分解成Fe2O3和PbSO4后再進入直接還原階段生成金屬鐵、鉛,而鐵酸鋅直接進入還原階段生成金屬鐵、鋅。固硫劑CaO先與鐵礬渣水分反應生成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在直接還原過程生成CaS而固定在還原產(chǎn)物中。利用熱力學軟件HSC Chemistry進行了鐵礬渣直接還原反應熱力學計算和還原過程平衡組分模擬,熱力學計算和模擬結果與試驗結果相吻合。試驗和理論表明鐵礬渣內配煤球團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。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：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溶出污染環(huán)境［１９＿２１１。逡逑圖２－１是來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？凈化逡逑中浸底流邐新液逡逑￣￣ｒ￣逡逑邐叫低酸浸出逡逑濃密￣？？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＿底流邐丨過濾逡逑Ｉ過卞慮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年開始應用于工業(yè)生產(chǎn)。國外有２０多家逡逑工廠使用該法，如：挪威鋅公司電鋅廠、澳大利亞里斯頓鋅廠、加拿大提名逡逑？邐斯鋅廠、德國魯爾鋅廠、荷蘭布德爾鋅廠、芬蘭科科拉鋅廠等已經(jīng)投入工業(yè)逡逑生產(chǎn)［２３］。我國１９８５年在廣西柳州市有色金屬公司首次工業(yè)化應用，陜西商逡逑洛冶煉廠、西北鉛鋅冶煉廠、西昌冶煉廠、會東冶煉廠、來賓冶煉廠、郴州逡逑冶煉廠等也相繼投產(chǎn)［２４］。我國柳州市有色冶煉總廠應用該方法生產(chǎn)，獲得了逡逑良好的工業(yè)試驗結果和較好的生產(chǎn)技術指標。該廠工藝流程為：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)點為流程簡單、投資少、見效快

圖２－２鐵礬渣ＮａＯＨ分解法提�。桑�、Ｚｎ工藝圖逡逑趙宏［５５１等對西北鉛鋅冶煉廠黃鉀鐵礬渣中的Ｉｎ進行了回收。表２－２為西逡逑北鉛鋅冶煉廠黃鉀鐵礬渣的化學組成，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西北鉛鋅冶煉廠黃鉀鐵礬渣的主要化學成分／％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

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本文編號：2789428