CN111979422A - 一种综合回收针铁矿渣中有价金属的方法 - Google Patents

一种综合回收针铁矿渣中有价金属的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，包括以下步骤：将针铁矿渣磨细，并按针铁矿渣：含氯盐：碳粉＝1：0.05～1.0：0.05～1.0的质量比进行配料；将配料混合均匀后进行球团，球团直径为10‑20mm；在500～1100℃进行下焙烧挥发1～6h；收集挥发过程中产生的含锌铟粉尘，并得到焙烧好的焙砂。反应结束后，将焙烧好的焙砂降温至室温，然后磨矿至粒度为‑200目。磨矿后的物料进行磁选，磁场强度为160～350mT，得到铁精矿产品。本发明提供的方法可实现在低温热场下针铁矿渣有价金属锌和铟的高效挥发回收，并与磁场耦合得到铁精矿产品，具有有价金属回收率高，操作简便，能耗低等特点。

Description

一种综合回收针铁矿渣中有价金属的方法
技术领域
本发明涉及针铁矿渣中有价金属锌铟铁的综合回收，具体地，本发明涉及一种综合回收针铁矿渣中有价金属的方法。
背景技术
在锌的湿法冶炼工艺，尤其是锌氧压浸出工艺中，铁作为一种杂质元素与锌一起被浸出至溶液中。铁作为一种杂质离子，如果溶液中铁的浓度＞20mg/L，则会影响锌的电积效率，增加电积过程的电耗，并产生严重危害，因此需要对其在电积之前进行经济有效的去除。目前来说，从溶液中除铁的方法主要有黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法等。针铁矿法是锌冶炼行业中较为常用的除铁方法，相较而言具有沉淀完全，渣量少、铁渣过滤性好等优点，不过但也存在着沉铁渣晶型混杂难控制、沉铁渣铁低(含铁35～45％)锌高(含锌8～15％)难以回收利用等突出问题。
目前对针铁矿渣的处理，通常采用回转窑挥发-粉尘收集-窑渣水淬工艺进行处理。主要是将针铁矿渣在回转窑内进行加热至～1250℃进行挥发，其中的有价金属锌铟等挥发至烟气中，锌铟以粉尘方式进行回收，焙烧渣最后进行水淬处理。该方法主要存在以下问题：1)锌和铟的挥发率不高，尤其是针铁矿渣中含铁酸锌物相较多时，高温挥发并不能有效的分解铁酸锌使锌挥发出来，导致部分锌和铟损失在水淬渣中，造成了资源的浪费；2)回转窑挥发温度较高，造成能耗较高，给企业的运行带来的成本；3)铁未能有效利用；焙烧的窑渣经水淬后，直接进行售卖，铁资源未能得到有效的回收利用。
因此，寻求一种较为经济合理且高效回收针铁矿渣中有价金属的方法势在必行。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，该法可以高效地回收针铁矿渣中的锌、铟和铁元素，为有价金属的资源化利用打下基础。
为了实现上述目的，本发明提供一种综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，包括以下步骤：
1)将针铁矿渣磨碎，至粒度为-200目～-400目，并按针铁矿渣：含氯盐：碳粉＝1：0.05～1：0.05～1的质量比配料；将配料混合均匀后进行球团，球团直径为10-20mm；
2)将步骤1)中的球团，在500～1100℃下焙烧1～6h，收集挥发过程中产生的含锌铟粉尘，并得到焙烧好的焙砂；
针铁矿渣在焙烧过程中，由于锌和铟及化合物沸点低，会挥发出金属锌和铟、氯化锌、氯化铟。金属锌和铟接着会与氧气发生反应，生成氧化锌和氧化铟，挥发物料(含锌铟粉尘)的成分主要为氧化锌、氯化锌、氧化锌、氯化铟等，该挥发物料中的铟和锌按常规方法进行分离纯化。
3)将步骤2)中焙烧好的焙砂降温至室温，然后磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为160～350mT下进行磁选，得到铁精矿产品。
磁选得到铁精矿产品后剩余的磁选尾矿可作为建筑材料，如水泥原料进行利用。
更进一步地，所述的步骤1)中的铁矿渣：含氯盐：碳粉的质量比为1：0.05～0.4：0.05～0.5。
更进一步地，所述步骤1)中，含氯盐为氯化钠、氯化钙、氯化钾、氯酸钙、氯酸钠、氯酸钾、次氯酸钙、高氯酸钠、高氯酸钾等中的一种或多种。
当采用多用含氯盐混合时，含氯盐之间可采用任意质量比。
更进一步地，所述步骤2)中的焙烧为在900～1100℃下焙烧2～4h。
更进一步地，所述的步骤3)中进行磁选时，磁场强度为200～300mT。
更进一步地，所述针铁矿渣中铁含量为20～60wt％，锌的含量为6～15wt％，铟的含量为0.01～0.5wt％。
本发明提供一种综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，该方法利用含氯盐+碳粉的焙烧体系降低了现有工艺焙烧挥发温度高的问题，实现了锌和铟的高效挥发；实现了铁的高效回收。
其中影响锌、铟和铁回收率的关键参数有针铁矿渣：含氯盐：碳粉质量比、焙烧温度、焙烧时间、磁选强度等。
含氯盐的添加能够强化对针铁矿渣中铁酸锌等内部结构的破坏分解作用，由一种或几种化学性质相近的含氯盐添加到反应体系中，强化分解了含锌和含铟的物相，使之更容易挥发出体系，同时降低了传统磁化焙烧的反应温度(1200～1300℃)，从而能显著提高锌和铟的挥发率。
碳粉的添加在参数限定范围内可有效促进含磁性铁物相的生成，结合焙烧温度、焙烧时间可促进针铁矿渣中铁酸锌的分解，为后续磁选得到铁精矿提供条件，结合磁场强度在参数限定范围内变化时可起到增大铁回收率的作用。
另外，针铁矿渣：含氯盐质量比、焙烧温度和焙烧时间在参数限定范围内变化时对锌和铟的挥发率有着先增大后平缓的影响；针铁矿渣、碳粉质量比、焙烧温度、焙烧时间和磁场强度在参数限定范围内变化时起到增大铁回收率的作用。
低温热场是指在本发明中针铁矿渣焙烧温度控制在500-1100℃下即可发生反应，降低了原有生产工艺中焙烧在1200-1300℃的反应温度，有效降低了能源的消耗和生产成本。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，该方法可实现在低温热场下针铁矿渣有价金属锌和铟的高效挥发回收，解决了针铁矿渣挥发温度过高，锌和铟的挥发率较低，铁未能有效利用等问题，实现对针铁矿渣中有价金属锌、铟和铁的综合回收，锌的挥发率在70％以上，铟的挥发率在75％以上，铁精矿产品铁品位在60％以上，极大提高了资源利用率，实现固废的资源化利用。本发明提供的方法工艺过程流程简单，操作简便，原料成本低且对环境无污染，具有巨大的环境效益和经济效益，满足当前绿色冶金对清洁化生产的要求。
附图说明
图1为本发明所提供的综合回收针铁矿渣中有价金属的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。
实施例1
广东地区某针铁矿渣含铁36.88％，锌12.08％，含铟0.02％，主要化学检测结果与物相分析结果如表1-3所示。将上述针铁矿渣100g按照如图1所示工艺流程，磨碎至粒度为-200目～-400目，与氯化钙10g、碳粉45g进行配料并进行球团，球团粒度为10～20mm，放入管式炉中进行焙烧，控制焙烧温度为900℃，焙烧时间为2h。焙烧过程中收集挥发出的含锌铟粉尘。焙烧完后将得到的物料进行磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为200mT下进行磁选，得到铁精矿产品。实验过程中需要对焙烧好的物料、含锌铟粉尘、铁精矿及磁选尾矿分别进行锌、铟和铁的含量进行化学元素检测分析，并进行回收率的计算。
经计算，锌的回收率为71.1％，铟的回收率为78.2％，铁精矿的品位为60.2％。
表1.某针铁矿渣化学元素分析
Figure BDA0002576447310000041
表2.某针铁矿渣铁的物相分析结果
Figure BDA0002576447310000042
表3.某针铁矿渣锌的物相分析结果
Figure BDA0002576447310000043
实施例2
广东地区某针铁矿渣含铁36.88％，锌12.08％，含铟0.02％，主要化学检测结果与物相分析结果如表1-3所示。将上述针铁矿渣100g按照如图1所示工艺流程，磨碎至粒度为-200目～-400目，与氯化钠5g、碳粉50g进行配料并进行球团，球团粒度为10～20mm，放入管式炉中进行焙烧，控制焙烧温度为900℃，焙烧时间为2h。焙烧过程中收集挥发出的含锌铟粉尘。焙烧完后将得到的物料进行磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为160mT下进行磁选，得到铁精矿产品。实验过程中需要对焙烧好的物料、含锌铟粉尘、铁精矿及磁选尾矿分别进行锌、铟和铁的含量进行化学元素检测分析，并进行回收率的计算。
经计算，锌的回收率为73.4％，铟的回收率为75.5％，铁精矿的品位为64.2％。
实施例3
广东地区某针铁矿渣含铁36.88％，锌12.08％，含铟0.02％，主要化学检测结果与物相分析结果如表1-3所示。将上述针铁矿渣100g按照如图1所示工艺流程，磨碎至粒度为-200目～-400目，与氯化钾15g、碳粉40g进行配料并进行球团，球团粒度为10～20mm，放入管式炉中进行焙烧，控制焙烧温度为900℃，焙烧时间为2h。焙烧过程中收集挥发出的含锌铟粉尘。焙烧完后将得到的物料进行磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为240mT下进行磁选，得到铁精矿产品。实验过程中需要对焙烧好的物料、含锌铟粉尘、铁精矿及磁选尾矿分别进行锌、铟和铁的含量进行化学元素检测分析，并进行回收率的计算。
经计算，锌的回收率为81.2％，铟的回收率为76.1％，铁精矿的品位为63.1％。
实施例4
广东地区某针铁矿渣含铁36.88％，锌12.08％，含铟0.02％，主要化学检测结果与物相分析结果如表1-3所示。将上述针铁矿渣100g按照如图1所示工艺流程，磨碎至粒度为-200目～-400目，与氯酸钙20g、碳粉35g进行配料并进行球团，球团粒度为10～20mm，放入管式炉中进行焙烧，控制焙烧温度为900℃，焙烧时间为3h。焙烧过程中收集挥发出的含锌铟粉尘。焙烧完后将得到的物料进行磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为270mT下进行磁选，得到铁精矿产品。实验过程中需要对焙烧好的物料、含锌铟粉尘、铁精矿及磁选尾矿分别进行锌、铟和铁的含量进行化学元素检测分析，并进行回收率的计算。
经计算，锌的回收率为82.8％，铟的回收率为75.8％，铁精矿的品位为61.2％。
实施例5
广东地区某针铁矿渣含铁36.88％，锌12.08％，含铟0.02％，主要化学检测结果与物相分析结果如表1-3所示。将上述针铁矿渣100g按照如图1所示工艺流程，磨碎至粒度为-200目～-400目，与氯酸钠25g、碳粉30g进行配料并进行球团，球团粒度为10～20mm，放入管式炉中进行焙烧，控制焙烧温度为1000℃，焙烧时间为3h。焙烧过程中收集挥发出的含锌铟粉尘。焙烧完后将得到的物料进行磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为300mT下进行磁选，得到铁精矿产品。实验过程中需要对焙烧好的物料、含锌铟粉尘、铁精矿及磁选尾矿分别进行锌、铟和铁的含量进行化学元素检测分析，并进行回收率的计算。
经计算，锌的回收率为83.2％，铟的回收率为77.3％，铁精矿的品位为62.8％。
实施例6
广东地区某针铁矿渣含铁36.88％，锌12.08％，含铟0.02％，主要化学检测结果与物相分析结果如表1-3所示。将上述针铁矿渣100g按照如图1所示工艺流程，磨碎至粒度为-200目～-400目，与氯酸钾30g、碳粉25g进行配料并进行球团，球团粒度为10～20mm，放入管式炉中进行焙烧，控制焙烧温度为1000℃，焙烧时间为3h。焙烧过程中收集挥发出的含锌铟粉尘。焙烧完后将得到的物料进行磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为320mT下进行磁选，得到铁精矿产品。实验过程中需要对焙烧好的物料、含锌铟粉尘、铁精矿及磁选尾矿分别进行锌、铟和铁的含量进行化学元素检测分析，并进行回收率的计算。
经计算，锌的回收率为83.9％，铟的回收率为78.4％，铁精矿的品位为60.9％。
实施例7
广东地区某针铁矿渣含铁36.88％，锌12.08％，含铟0.02％，主要化学检测结果与物相分析结果如表1-3所示。将上述针铁矿渣100g按照如图1所示工艺流程，磨碎至粒度为-200目～-400目，与次氯酸钙35g、碳粉20g进行配料并进行球团，球团粒度为10～20mm，放入管式炉中进行焙烧，控制焙烧温度为1000℃，焙烧时间为4h。焙烧过程中收集挥发出的含锌铟粉尘。焙烧完后将得到的物料进行磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为340mT下进行磁选，得到铁精矿产品。实验过程中需要对焙烧好的物料、含锌铟粉尘、铁精矿及磁选尾矿分别进行锌、铟和铁的含量进行化学元素检测分析，并进行回收率的计算。
经计算，锌的回收率为84.9％，铟的回收率为76.8％，铁精矿的品位为61.8％。
实施例8
广东地区某针铁矿渣含铁36.88％，锌12.08％，含铟0.02％，主要化学检测结果与物相分析结果如表1-3所示。将上述针铁矿渣100g按照如图1所示工艺流程，磨碎至粒度为-200目～-400目，与高氯酸钠40g、碳粉15g进行配料并进行球团，球团粒度为10～20mm，放入管式炉中进行焙烧，控制焙烧温度为1000℃，焙烧时间为4h。焙烧过程中收集挥发出的含锌铟粉尘。焙烧完后将得到的物料进行磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为350mT下进行磁选，得到铁精矿产品。实验过程中需要对焙烧好的物料、含锌铟粉尘、铁精矿及磁选尾矿分别进行锌、铟和铁的含量进行化学元素检测分析，并进行回收率的计算。
经计算，锌的回收率为84.3％，铟的回收率为75.5％，铁精矿的品位为64.7％。
实施例9
广东地区某针铁矿渣含铁36.88％，锌12.08％，含铟0.02％，主要化学检测结果与物相分析结果如表1-3所示。将上述针铁矿渣100g按照如图1所示工艺流程，磨碎至粒度为-200目～-400目，与高氯酸钾30g、碳粉10g进行配料并进行球团，球团粒度为10～20mm，放入管式炉中进行焙烧，控制焙烧温度1100℃，焙烧时间为4h。焙烧过程中收集挥发出的含锌铟粉尘。焙烧完后将得到的物料进行磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为200mT下进行磁选，得到铁精矿产品。实验过程中需要对焙烧好的物料、含锌铟粉尘、铁精矿及磁选尾矿分别进行锌、铟和铁的含量进行化学元素检测分析，并进行回收率的计算。
经计算，锌的回收率为87.1％，铟的回收率为78.2％，铁精矿的品位为65.2％。
比较例1：
广东地区某针铁矿渣含铁36.88％，锌12.08％，含铟0.02％，主要化学检测结果与物相分析结果如表1-3所示。将上述针铁矿渣100g不与含氯盐和碳粉进行配料，其余按照如图1所示工艺流程，磨碎至粒度为-200目～-400目并进行球团，球团粒度为10～20mm，放入管式炉中进行焙烧，控制焙烧温度为1000℃，焙烧时间为4h。焙烧过程中收集挥发出的含锌铟粉尘。焙烧完后将得到的焙砂进行磨细至粒度为-200目，并在磁场强度为200mT下进行磁选，得到铁精矿产品。实验过程中需要对焙烧好的物料、含锌铟粉尘、铁精矿及磁选尾矿分别进行锌、铟和铁的含量进行化学元素检测分析，并进行回收率的计算。
经计算，锌的回收率为20.88％，铟的回收率为21.2％，铁精矿的品位为45.3％。
综上所述，本发明提供的综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，该方法可以高效的回收针铁矿渣中的锌、铟和铁元素，锌的回收率在70％以上，铟的回收率在75％以上，铁精矿的品位在60％以上，极大提高了资源的利用率，为针铁矿渣的固废资源化利用打下基础。该方法工艺过程操作简单，所需原料来源广泛且成本低，实验易于操作，而且对设备要求低，能耗低、对环境友好，具有巨大的环境效益和经济效益，满足当前绿色冶金对清洁化生产的要求。
本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将针铁矿渣磨碎，至粒度为-200目～-400目，并按针铁矿渣：含氯盐：碳粉＝1：0.05～1：0.05～1的质量比进行配料；将配料混合均匀后进行球团，球团直径为10-20mm；
2)将步骤1)中的球团置于500～1100℃下焙烧1～6h，收集挥发过程中产生的含锌铟粉尘，并得到焙烧好的焙砂；
3)将步骤2)中焙烧好的焙砂降温至室温，然后磨细至粒度为-200目，在磁场强度为160～350mT下进行磁选，得到铁精矿产品。
2.根据权利要求1所述的综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，其特征在于，步骤1)中所述针铁矿渣、含氯盐、碳粉的质量比为1：0.05～0.4：0.1～0.5。
3.根据权利要求1所述的综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，其特征在于，步骤1)中所述含氯盐为氯化钠、氯化钙、氯化钾、氯酸钙、氯酸钠、氯酸钾、次氯酸钙、高氯酸钠、高氯酸钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，其特征在于，步骤2)中所述焙烧为在900～1100℃下焙烧2～4h。
5.根据权利要求1所述的综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，其特征在于，步骤3)中所述进行磁选时，磁场强度为200-300mT。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的综合回收针铁矿渣中有价金属的方法，其特征在于，所述针铁矿渣中铁含量为20～60wt％，锌的含量为6～15wt％，铟的含量为0.01～0.5wt％。
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