CN115535967A - 一种制备硫化氢的方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备硫化氢的方法，所述方法包括：将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体。本发明选择具有高反应活性的磁黄铁矿与硫酸发生反应，反应体系中不会引入钠离子，后期处理较为容易，且含有磁黄铁矿的天然矿物价格低廉、且广泛易得，常与重有色金属铜铅锌伴生，因此容易在铜铅锌选矿过程中获得，实现了资源的综合利用，降低了整体的生产成本，最终制备的硫化氢可用于废水或有色金属冶炼过程中污水体系重金属沉淀去除，本发明提供的方法特别适合于在有色冶金企业内使用。除此之外，本发明充分利用磁黄铁矿的磁性，并在管式反应器外设置交变磁场，实现了无动力搅拌。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属湿法冶金技术领域，特别涉及一种制备硫化氢的方法。
背景技术
硫化氢是一种重要的化工原料，主要用于精细有机化学品和无机盐的合成，如医药、农药品的制造、金属的精制及各种工业试剂的制造。在涉及有色金属污酸和污水的处理过程中，硫化氢被广泛用作沉淀重金属的药剂，具有剧毒性。现在的有色金属冶炼厂有采用硫氢化钠/硫化钠与稀硫酸反应制取硫化氢，但采用该方法存在着弊端：将钠离子引入整个有色金属生产体系中，进而导致后期处理困难。
现有技术中为克服硫化钠或硫氢化钠和稀硫酸反应制取硫化氢过程中给有色冶炼***带来的钠离子的这一弊端，采用硫化铁、硫化钙等与稀硫酸作用合成硫化氢气体，但使用的原料均为化工产品，存在价格高、反应慢等问题。另一方法中采用黄铜矿(CuFeS2)与稀硫酸反应制得硫化氢，但黄铜矿(CuFeS2)常温下不与稀硫酸反应，须在有微生物参与或火法处理下才能浸出，且微生物参与时也容易在表面形成覆盖层导致反应被钝化。因此，上述两种制备硫化氢的方法由于各自的弊端使其无法在工业中得到很好的应用。
如何在不引入钠离子的情况下，能够低成本、快速获得廉价的硫化氢，成为涉及有色金属的环保过程近年来重点关注的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种制备硫化氢的方法，所述方法包括：
将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体。
优选地，所述将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体，包括：
将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸泵入带有交变磁场的管式反应器中；以使所述含磁黄铁矿的天然矿物在所述交变磁场下进行反应，生成所述硫化氢气体和含有硫酸亚铁的溶液。
优选地，所述将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体，包括以下步骤：
步骤1：对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分，得到矿粉；
步骤2：将步骤1得到的所述矿粉进行浆化处理，得到矿浆；
步骤3：将步骤2得到的所述矿浆与硫酸混合后，反应生成硫化氢气体。
优选地，所述硫酸与所述磁黄铁矿的化学计量比为1.05-2.0。
优选地，所述磁黄铁矿的晶型中单斜晶型和六方晶型占比为10％-100％，所述磁黄铁矿占所述天然矿物总量的10％-100％。
优选地，所述含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸的反应温度为30-110℃。
优选地，所述步骤1中的所述矿粉的粒度为-200-+400目；
在所述步骤3中，所述矿浆和硫酸混合后的起始酸度为15％-60％。
本发明提供了一种制备硫化氢的装置，所述装置包括：
管式反应器，所述管式反应器用于为所述矿浆与硫酸提供反应环境；其中，所述矿浆是对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分以及进行浆化处理得到的；
磁环，围绕所述管式反应器的管壁外，所述磁环用于为反应环境提供交变磁场。
优选地，所述管式反应器包括进口和出口，其中，沿着所述进口至所述出口的方向，所述磁环的磁场强度依次增大。
优选地，所述磁环通过改变交流频率的方式旋转交变磁场，用于所述矿浆中的磁黄铁矿流经所述管式反应器时与交变磁场发生同步旋转。
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
本发明公开了一种制备硫化氢的方法，所述方法包括：将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体。本发明选择具有高反应活性的磁黄铁矿与硫酸发生反应，反应体系中不会引入钠离子，后期处理较为容易，且含有磁黄铁矿的天然矿物价格低廉、且广泛易得，常与重有色金属铜铅锌伴生，因此容易在铜铅锌选矿过程中获得，实现了资源的综合利用，降低了整体的生产成本，最终制备的硫化氢可用于废水或有色金属冶炼过程中污水体系重金属沉淀去除，本发明提供的方法特别适合于在有色冶金企业内使用。除此之外，本发明充分利用磁黄铁矿的磁性，并在管式反应器外设置交变磁场，实现了无动力搅拌。
(1)本发明采用含有磁黄铁矿的天然矿物与硫酸制备硫化氢，反应体系中不会引入钠离子，进而后期处理较为容易。含有磁黄铁矿的天然矿物价格低廉、且广泛易得，常与重有色金属铜铅锌伴生，因此容易在铜铅锌选矿过程中获得，实现了资源的综合利用，降低了整体的生产成本。
(2)本发明充分利用磁黄铁矿的磁性，并在管式反应器外设置交变磁场，可实现无动力搅拌：通过改变交流频率的方式旋转交变磁场，从而具有磁性的磁黄铁矿在流经管式反应器时能与交变磁场发生同步旋转。此外，还可实现反应高效地进行，快速、高效地制得硫化氢气体：由于含有磁黄铁矿的天然矿物与硫酸，会流经带有交变磁场的管式反应器，因此无需将磁黄铁矿从天然矿物进行中提取出，也能与硫酸反应，从而实现磁黄铁矿与其他矿物的迅速分离，对反应原料实现精准控制；以及还可随时保证生成的废渣和反应体系(未反应完全的磁黄铁矿与硫酸)迅速分离，对反应体系实现精准控制，从而保证反应高效地进行；在管式反应器外设置不同磁场强度的交变磁场，使得磁性弱、且还未发生反应的磁黄铁矿在流经磁场强度最强的出口时，能够尽可能地与硫酸发生反应，高效地制备硫化氢气体，进一步提高硫化氢的产率。
附图说明
图1为本发明实施例一种制备硫化氢的方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例一种制备硫化氢的装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的实例、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
现有技术中，一专利提出“硫化铁、硫化铜、硫化镍或硫化锌中的任意一种或多种，能与稀硫酸发生反应得到硫化氢”，但申请人通过实际研究与应用发现，硫化铁和稀硫酸并不能生成硫化氢气体，同样也有文献指出，天然矿石中的硫化铜、硫化镍矿物晶体结构完整，很难与稀硫酸快速反应生成硫化氢气体。基于此申请人做了以下实验，进一步验证硫化铁、硫化铜、硫化镍、硫化锌、辉钼矿、辉钨矿，闪锌矿、硫镉矿、铜蓝、辉铜矿、硫化铅等硫化物矿物不能与稀硫酸快速反应制得硫化氢。
分别定量称取纯硫化铁、硫化铜、硫化镍、硫化锌、、辉钼矿、辉钨矿，闪锌矿、硫镉矿、铜蓝、辉铜矿、硫化铅，经破碎研磨筛分处理后得到-325目的矿粉，在60℃下，按照硫酸/硫化矿物化学计量比为1.5加入40％硫酸进行搅拌反应，测量不同反应时间下硫化氢的产生量，发现在反应时间100min范围内，均检测不到有明显的硫化氢气体生成，表明硫酸和这些矿物难以快速发生反应。采用pH试纸检测不到任何变色，进一步证明无明显的硫化氢气体生成。
为解决制备硫化氢时，会产生引入Na离子、原料价格高、反应慢以及反应条件苛刻的问题，本发明提出的技术构思为：采用具有高反应活性的磁黄铁矿与硫酸发生反应，反应体系中不会引入钠离子，后期处理较为容易，最终制备的硫化氢可用于废水或有色金属冶炼过程中污水体系重金属沉淀去除，本发明提供的方法特别适合于在有色冶金企业内使用。此外，本发明充分利用磁黄铁矿的磁性，并在管式反应器外设置交变磁场，实现了无动力搅拌。
基于上述技术构思，本发明具体实施内容如下：
本发明提供了一种制备硫化氢的方法，包括：
将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体。
本发明实施例中采用含有磁黄铁矿的天然矿物制得硫化氢，从而反应体系中不会引入钠离子，后期处理较为容易。
本发明实施例中选择具有高反应活性的磁黄铁矿的天然矿物，该原料价格低廉、且广泛易得，与重有色金属铜铅锌伴生，进而容易在铜铅锌选矿过程中获得，实现了资源的综合利用，降低了整体生产成本。最终定量制得的硫化氢可用于废水或有色金属冶炼过程中污水体系重金属沉淀去除。
优选地，所述将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体，包括：
将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸泵入带有交变磁场的管式反应器中；以使所述含磁黄铁矿的天然矿物在所述交变磁场下进行反应，生成所述硫化氢气体和含有硫酸亚铁的溶液。
本实施例中，整个搅拌反应过程中无需采用动力***。本发明充分利用了磁黄铁矿的磁性特点，并在管式反应器外设置交变磁场，在交变磁场作用下实现无动力搅拌，使具有磁性的磁黄铁矿与硫酸得到充分的反应，保证反应高效进行，从而高效率制备得到硫化氢。
本实施例中，将天然矿物置于带有交变磁场的管式反应器后，其中有磁性的磁黄铁矿会吸附，无磁性的天然矿物中的矿物(指天然矿物中除磁黄铁矿的其他矿物)并不会吸附，进而实现磁黄铁矿与其他矿物的迅速分离，对反应原料实现精准控制，在即使采用天然矿物作为原料的情况下也能够进一步提高制备效率；反应时，能够随时实现生成的矿渣和反应体系迅速分离开，从而实现精准控制。反应完全后，将反应后的矿浆(含有硫酸亚铁的溶液以及矿渣)从管式反应器末端泵出，高纯的硫化氢气体从管式反应器末端逸出，逸出后对硫化氢气体进行收集。将反应后的矿浆进行液固分离，分离得到的含有硫酸亚铁的溶液可返回有色金属铜铅锌冶炼生产体系中，硫酸亚铁可用于废水环保处理；得到的矿渣进入制酸冶炼炉进行焙烧，可用于***回用，实现了资源的综合利用。此外，由于含有磁黄铁矿的天然矿物，会流经带有交变磁场的管式反应器，因此无需将磁黄铁矿从天然矿物进行中提取出，也可与硫酸进行反应，减少工艺步骤。
本实施例中，管式反应器包括进口和出口，沿着进口至出口的方向，交变磁场的磁场强度依次增大。为了实现磁黄铁矿与硫酸充分反应，在管式反应器外设置不同磁场强度的交变磁场，构成管式反应器从进口到出口磁场在不同位置变化(即，依次增强)。使得磁性弱、且还未发生反应的磁黄铁矿在流经磁场强度最强的出口时，能够尽可能地与硫酸发生反应，提高硫化氢的产率，高效地制得硫化氢。
本实施例中，含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸在带交变磁场的管道反应器中进行反应，可定量生成高浓度硫化氢气体，反应制得的硫化氢气体的体积分数为99-100％。
优选地，所述将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体，参照图1所示，示出了本发明的制备硫化氢的方法的步骤流程图，包括以下步骤：
S101：对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分，得到矿粉；
S102：将步骤1得到的所述矿粉进行浆化处理，得到矿浆；
S103：将步骤2得到的所述矿浆与硫酸混合后，反应生成硫化氢气体。
本实施例中，可以将含磁黄铁矿的天然矿物依次进行破碎、磨矿、筛分和浆化处理后，再置于带交变磁场的管式反应器中与稀硫酸充分地发生反应，可快速并定量生成硫化氢气体，产生的硫化氢可用于废水或污水体系重金属沉淀去除，因此本发明提供的方法特别适合于在有色冶金企业内使用。
优选地，所述硫酸与所述磁黄铁矿的化学计量比为1.05-2.0。
优选地，所述磁黄铁矿的晶型中单斜晶型和六方晶型占比为10％-100％，所述磁黄铁矿占所述天然矿物总量的10％-100％。
本实施例中，磁黄铁矿的晶型中单斜晶型和六方晶型占比可进一步可为50％-99％，磁黄铁矿占所述天然矿物总量可进一步可为50％-99％。
磁黄铁矿的晶型有三种，包括单斜晶型、六方晶型和斜方晶型。由于单斜晶型、六方晶型晶格缺陷大，容易与硫酸发生反应，因此，本发明实施例中为进一步保证反应速度，特别选择磁黄铁矿的晶型中单斜晶型、六方晶型占比较多的天然矿物来与硫酸反应。选择具有高反应活性的、具有磁性的磁黄铁矿与硫酸进行反应，随着反应的进行，磁黄铁矿的磁性逐渐减弱。
优选地，所述含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸的反应温度为30-110℃。
本实施例中反应温度可进一步限定为40-100℃。需要说明的是，本发明实施例中不需要任何加热***，反应过程中产生的热量以及交变磁场所产生的热足够达到反应所需要的温度。
优选地，所述步骤1中的所述矿粉的粒度为-200-+400目；在所述步骤3中，所述矿浆和硫酸混合后的起始酸度为15％-60％，可进一步可优选为20％-60％。
本发明提供了一种制备硫化氢的装置，参照图2所示，示出了本发明的制备硫化氢的装置示意图，所述装置包括：
管式反应器，所述管式反应器用于为所述矿浆与硫酸提供反应环境；其中，所述矿浆是对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分以及进行浆化处理得到的；
磁环，围绕所述管式反应器的管壁外，所述磁环用于为反应环境提供交变磁场。
本发明实施例所提供的制备硫化氢的装置充分利用了磁黄铁矿的磁性特点，并在管式反应器外设置由磁环提供的交变磁场，在交变磁场作用下实现无动力搅拌进行反应，此外还可随时保证生成的废渣和反应体系(未反应完全的磁黄铁矿与硫酸)迅速分离，从而实现精准控制，使具有磁性的磁黄铁矿与硫酸得到充分的反应，保证反应高效进行，从而高效率制备得到硫化氢气体。
本发明实施例中带有交变磁环的管式反应器长径比要不小于10，管式反应器长度要保证反应停留时间不小于20秒，在此，管式反应器的长度本发明不做具体的限制。
优选地，所述管式反应器包括进口和出口，其中，沿着所述进口至所述出口的方向，所述磁环的磁场强度依次增大。
本实施例中，在管式反应器外设置不同磁场强度的交变磁场，构成管式反应器从进口到出口磁场在不同位置变化(即，依次增大)。使得磁性偏弱、且还未发生反应的磁黄铁矿在流经磁场强度最强的出口时，能够尽可能地与硫酸发生反应，提高硫化氢的产率，高效地制备硫化氢气体。
本实施例中，交变磁场的强度可为100-3000特斯拉。例如，从管式反应器进口处所围绕磁环的磁场强度为300特斯拉，沿着出口的方向磁环的磁场强度相较于300特斯拉依次增强。具体地，交变磁场的强度可根据实际的反应条件(原料的量)进行调节，在此本发明不做具体的限制。
本实施例中，本发明提供的装置无需采用带有动力***的装置，在交变磁场下即可实现无动力搅拌，在该上述范围内磁场强度的交变磁场下进行反应，其搅拌强度能够满足反应所需的混合强度。
本实施例中，磁环除了围绕管式反应器之外，还可独立设置于管式反应器外：将至少两个磁环间隔设置在管式反应器外，同样也能够为反应环境提供交变磁场。
优选地，所述磁环通过改变交流频率的方式旋转交变磁场，用于所述矿浆中的磁黄铁矿流经所述管式反应器时与交变磁场发生同步旋转。
本实施例中，旋转交变磁场，进而具有磁性的矿浆发生同步旋转，从而实现磁黄铁矿与硫酸的无动力搅拌反应。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下通过两组具体的实施例和对比例来说明本发明提供一种制备硫化氢的方法。申请人将部分反应方式分别设置为带有交变磁场的管式反应器、无交变磁场的管式反应器以及一般槽式搅拌，进行了部分对比实验具体内容如下：
实施例1
原料选用含97.3％磁黄铁矿的天然矿物，其中磁黄铁矿的晶型中单斜晶型和六方晶型占比为96.8％。对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分，得到-200-+325目占90％以上的矿粉，再对矿粉进行浆化处理得到矿浆，与硫酸分别泵入带有交变磁场的管式反应器混合后，随着磁场从左到右逐渐增强，溶液不断快速从左到右通过反应器，生成硫化氢气体。泵入管式交变磁场反应器中发生反应时，混合后起始酸度为40％，其硫酸与磁黄铁矿的化学计量比为1.1，无需控制反应温度，交变磁场产生的热以及反应过程中产生的热量，使管式反应器内部温度达到42℃。实施效果见表1。
对比例1(实施例1的对比例)
原料选用含97.3％磁黄铁矿的天然矿物，其中磁黄铁矿的晶型中单斜晶型和六方晶型占比为96.8％。对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分，得到-200-+325目的矿粉，再对矿粉进行浆化处理得到矿浆，与硫酸分别泵入带搅拌的槽式反应器中发生反应，生成硫化氢气体。混合后起始酸度为40％，其硫酸与磁黄铁矿的化学计量比为1.2，通过水浴加热以及反应过程中产生的热量，将反应温度控制在60℃。实施效果见表1。
由此，本发明提供的制备硫化氢的方法和装备，具有反应率高、反应完全的优势。
实施例2
原料选用含15.1％磁黄铁矿、17％硫化镍，23％硫化铁，18％黄铜矿，6％硫化锌、27％磁黄的天然矿物，其中磁黄铁矿的晶型中单斜晶型和六方晶型占比为96.8％。对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分，得到-325-+400目的矿粉，再对矿粉进行浆化处理得到矿浆，与硫酸分别泵入带有交变磁场的管式反应器中发生反应，随着磁场从左到右逐渐增强，溶液不断快速从左到右通过反应器，生成硫化氢气体。混合后起始酸度为55％，其硫酸与磁黄铁矿的化学计量比为1.2，无需控制反应温度，交变磁场产生的热以及反应过程中产生的热量，使管式反应器内部温度达到60℃。实施效果见表1。同时发现其他硫化矿矿物未参与反应，形成大量的渣状物。
实施例3
原料选用含66.5％磁黄铁矿的天然矿物，其中磁黄铁矿的晶型中单斜晶型和六方晶型占比为55.2％。对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分，得到-200-+400目的矿粉，再对矿粉进行浆化处理得到矿浆，与硫酸分别泵入带有交变磁场的管式反应器中发生反应，磁场从左到右逐渐增强，溶液不断快速从左到右通过反应器，生成硫化氢气体。混合后起始酸度为20％，其硫酸与磁黄铁矿的化学计量比为1.5，通过水浴加热以及反应过程中产生的热量，将反应温度控制在85℃。实施效果见表1。
对比例2(实施例3的对比例)
原料选用含66.5％磁黄铁矿的天然矿物，其中磁黄铁矿的晶型中单斜晶型和六方晶型占比为55.2％。对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分，得到-200-+400目的矿粉，再对矿粉进行浆化处理得到矿浆，与硫酸分别泵入无交变磁场的管式反应器中发生反应，溶液不断从左到右通过反应器，生成硫化氢气体。混合后起始酸度为20％，其硫酸与磁黄铁矿的化学计量比为1.5，反应温度控制在85℃。实施效果见表1。反应较实施例3要慢，表明加入交变磁场有利提高反应速率。
实施例4
原料选用含66.5％磁黄铁矿的天然矿物，其中磁黄铁矿的晶型中单斜晶型和六方晶型占比为15.4％，斜方晶型占比达到84.6％。对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分，得到-200-+400目的矿粉，再对矿粉进行浆化处理得到矿浆，与硫酸分别泵入带有交变磁场的管式反应器中发生反应，场从左到右逐渐增强，溶液从左到右通过反应器，生成硫化氢气体。混合后起始酸度为20％，其硫酸与磁黄铁矿的化学计量比为1.5，无需控制反应温度，交变磁场产生的热以及反应过程中产生的热量，使管式反应器内部温度达到85℃。实施效果见表1，表明斜方晶型为主的磁黄铁矿导致反应速率大大降低。
由此，本发明提供的制备硫化氢的方法，反应完全且快速。
表1实施例反应率对比表
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和部件并不一定是本发明所必须的。
以上对本发明所提供的一种制备硫化氢的方法以及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种制备硫化氢的方法，其特征在于，包括：
将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体，包括：
将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸泵入带有交变磁场的管式反应器中；以使所述含磁黄铁矿的天然矿物在所述交变磁场下进行反应，生成所述硫化氢气体和含有硫酸亚铁的溶液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸反应，生成硫化氢气体，包括以下步骤：
步骤1：对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分，得到矿粉；
步骤2：将步骤1得到的所述矿粉进行浆化处理，得到矿浆；
步骤3：将步骤2得到的所述矿浆与硫酸混合后，反应生成硫化氢气体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸与所述磁黄铁矿的化学计量比为1.05-2.0。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁黄铁矿的晶型中单斜晶型和六方晶型占比为10％-100％，所述磁黄铁矿占所述天然矿物总量的10％-100％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含磁黄铁矿的天然矿物与硫酸的反应温度为30-110℃。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的所述矿粉的粒度为-200-+400目；在所述步骤3中，所述矿浆和硫酸混合后的起始酸度为15％-60％。
8.一种制备硫化氢的装置，其特征在于，所述装置包括：
管式反应器，所述管式反应器用于为所述矿浆与硫酸提供反应环境；其中，所述矿浆是对含磁黄铁矿的天然矿物进行破碎、磨矿、筛分以及进行浆化处理得到的；
磁环，围绕所述管式反应器的管壁外，所述磁环用于为反应环境提供交变磁场。
9.根据权利要求所述8的装置，其特征在于，所述管式反应器包括进口和出口，其中，沿着所述进口至所述出口的方向，所述磁环的磁场强度依次增大。
10.根据权利要求所述8的装置，其特征在于，所述磁环通过改变交流频率的方式旋转交变磁场，用于所述矿浆中的磁黄铁矿流经所述管式反应器时与交变磁场发生同步旋转。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR455475A (fr) * | 1912-05-24 | 1913-08-01 | William Augustus Hall | Procédé pour la production d'hydrogène sulfuré |
| GB191220757A (en) * | 1912-06-04 | 1913-09-11 | William Augustus Hall | Process for the Production of Sulphuretted Hydrogen. |
| GB1254119A (en) * | 1967-12-18 | 1971-11-17 | Treadwell Corp | Process of leaching sulfide-containing materials with hot, concetrated sulfuric acid |
| SU1181993A1 (ru) * | 1983-12-06 | 1985-09-30 | Норильский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Горно-Металлургический Комбинат Им.А.П.Завенягина | Способ получени сероводорода |
| CN107619068A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-01-23 | 中南大学 | 一种铁锍制备硫化氢用于污酸处理的方法 |
| CN110206582A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-09-06 | 铜陵有色金属集团股份有限公司 | 有色金属矿山硫化氢综合防治方法 |
| CN112537856A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-23 | 武汉理工大学 | 一种处理含重金属离子酸性矿山废水的方法 |
| CN112537838A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-23 | 武汉理工大学 | 一种矿山废水中铜离子的处理方法及处理装置 |
-
2022
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR455475A (fr) * | 1912-05-24 | 1913-08-01 | William Augustus Hall | Procédé pour la production d'hydrogène sulfuré |
| GB191220757A (en) * | 1912-06-04 | 1913-09-11 | William Augustus Hall | Process for the Production of Sulphuretted Hydrogen. |
| GB1254119A (en) * | 1967-12-18 | 1971-11-17 | Treadwell Corp | Process of leaching sulfide-containing materials with hot, concetrated sulfuric acid |
| SU1181993A1 (ru) * | 1983-12-06 | 1985-09-30 | Норильский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Горно-Металлургический Комбинат Им.А.П.Завенягина | Способ получени сероводорода |
| CN107619068A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-01-23 | 中南大学 | 一种铁锍制备硫化氢用于污酸处理的方法 |
| CN110206582A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-09-06 | 铜陵有色金属集团股份有限公司 | 有色金属矿山硫化氢综合防治方法 |
| CN112537856A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-23 | 武汉理工大学 | 一种处理含重金属离子酸性矿山废水的方法 |
| CN112537838A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-23 | 武汉理工大学 | 一种矿山废水中铜离子的处理方法及处理装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 蔡美芳;党志;: "磁黄铁矿氧化机理及酸性矿山废水防治的研究进展", 环境污染与防治, no. 01, pages 58 - 61 * |
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