一种铅锌冶炼渣与铁矾渣协同资源化处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种铅锌冶炼渣与铁矾渣协同资源化处理的方法，该方法是将铅锌冶炼渣、铁矾渣及碳质还原剂混匀压球，球料进行焙烧，焙烧熔体经过缓冷结晶，得到含金属铁和铅锌硫化物的焙烧产物；焙烧产物经过浮选回收铅锌硫化物精矿，浮选尾矿经过磁选回收铁精矿。该方法将铁矾渣和铅锌冶炼渣协同处置，不但实现了铁矾渣中硫的高效固定，避免SO

A method of collaborative resource treatment of lead zinc smelting slag and jarosite slag

【技术实现步骤摘要】
一种铅锌冶炼渣与铁矾渣协同资源化处理的方法
本专利技术涉及一种铅锌冶炼渣与铁矾渣协同处理的方法，特别涉及一种利用铁矾渣作为铅锌冶炼渣的焙烧添加剂，将两种冶炼渣中的铅锌和铁化合物分别选择性转化为铅锌硫化物和金属铁，从而可以采用常规浮选和磁选方法将铅锌和金属铁分离回收，属于有色金属选矿和冶金

技术介绍
我国是铅锌生产和消费大国，2015年我国铅锌金属产量分别为398.9万t和621.7万t，均占世界总产量的40％以上。目前我国湿法炼锌产能约占全国锌年产能的85％，湿法炼锌工艺主要包括：“沸腾焙烧-浸出-净化-电积”四个工序。硫化锌精矿中含有一定量的铁闪锌矿和黄铁矿，在沸腾焙烧时会生成难溶的铁酸锌；对铁含量低于10％的硫化锌精矿浸出时通常采用常规浸出工艺，该工艺会产出大量的含锌18％～25％，含铁35％～45％的铁酸锌渣；对含铁量高于10％的高铁硫化锌精矿通产采用“高温高酸浸出-铁矾法除铁工艺”，该工艺会产生出大量的铁矾渣，目前我国铁矾渣堆存量超过3000万吨，并以每年超过100万吨的速度增长，数量极其庞大。我国铅冶炼90％的铅产能是通过火法工艺获得的，火法炼铅工艺会产出大量的富含铅、锌、银等有价金属的水淬渣、粗炼浮渣、贵金属冶炼废渣，这些废渣主要成分与锌浸出渣相似。据估算，铅冶炼系统每生产1万t铅排放0.71万t废渣，每生产1万t锌排放0.96万t渣。根据铅锌金属产量折算，2015年我国产生铅冶炼废渣约283.23万t、锌冶炼废渣约596.86万t，总渣量高达880万t。目前铅冶炼渣的处理方法主要有回转窑发、烟化法、奥斯迈特法、熔炼法等，火法工艺具有铅、锌、铟等有价金属挥发率高等优点，但烟气中含有大量的低浓度SO2气体，收尘系统复杂、作业压力大，能耗高、成本高，烟气排放会对人体健康和环境产生较大的危害，所得的窑渣硬度大，资源回收与处置困难。
技术实现思路
为解决现有的铅锌冶炼渣传统火法处理工艺能耗高、环境污染严重、窑渣处置困难和铁矾渣危险固废堆存的问题；本专利技术的目的是旨在提供一种利用铁矾渣作为铅锌冶炼渣的焙烧添加剂，利用铁矾渣的硫资源将铅锌冶炼渣和铁矾渣中的铅锌选择性转化为硫化物，同时将渣料中的铁化合物还原成金属铁，从而易于通过常规浮选和磁选实现铅锌与铁分离回收的方法，该方法不但分离回收了铅、锌、铁等有价金属，而且尾矿可直接用于建材，在硫化焙烧过程硫被转化成金属硫化物而被高效固定，避免SO2气体的溢出，从而实现了铁矾渣的清洁处置和铅锌冶炼渣的资源综合回收。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种铅锌冶炼渣与铁矾渣协同资源化处理的方法，该方法包括以下步骤：1)将铅锌冶炼渣、铁矾渣及碳质还原剂混匀压球，得到球料；2)将球料进行焙烧，焙烧熔体进行缓冷结晶，得到含金属铁和铅锌硫化物的焙烧产物；3)焙烧产物经过浮选，得到铅锌硫化物精矿，浮选尾矿进行磁选，得到铁精矿。优选的方案，铁矾渣、铅锌冶炼渣及碳质还原剂的质量比为100：60～100：20～40；较优选的质量比为100：60～80：20～40。铅锌冶炼渣的质量高于铁矾渣质量的100％时，反应体系硫元素过量，导致大量的铁硫化物生成，不利于铅锌的选择性硫化；铅锌冶炼渣的质量低于铁矾渣质量的60％时，由于硫元素含量低，无法为铅锌等的硫化提供充足的硫源，导致铅锌硫化不充分。碳质还原剂的质量超过铁矾渣质量的40％时，残留的碳在浮选阶段会消耗大量浮选药剂，铅锌硫化物分离提取困难，碳质还原剂的质量低于铁矾渣质量的20％时，在后期焙烧过程中碳粉逐渐被消耗，反应体系氧势高，铅锌硫化物和金属铁会被再次氧化导致SO2释放，降低铅、锌的硫化率和铁的金属化。较优选的方案，所述铅锌冶炼渣包括铁酸锌渣、钢厂烟尘中至少一种。较优选的方案，所述铁矾渣包括黄钠铁矾渣、黄钾铁矾渣和银铁矾渣中至少一种。优选的方案，所述碳质还原剂包括焦炭、焦粉中至少一种。较优选方案，所述碳质还原剂的粒度满足小于5mm粒级的质量百分比含量不低于80％。优选的方案，所述焙烧的温度为850℃～1100℃，时间为90min～150min。在铁矾渣、铅锌冶炼渣以及碳质还原剂按适当比例搭配的前提条件下，在850℃～1100℃温度下进行焙烧，焙烧过程中铁矾渣和铅锌冶炼渣中的铅、锌等选择性转化为铅锌硫化物，而铁化合物被还原为金属铁，硫得到充分固定。焙烧温度过低导致反应体系液相生成量不足，硫化铅、硫化锌和铁晶粒细小，浮选和磁选回收困难；反应温度过高导致重金属的挥发和SO2气体的释放。优选的方案，所述缓冷结晶是以5～10℃/min的降温速率缓慢降温至低于500℃，再自然冷却至室温。该优选方案主要是通过缓冷结晶来对焙烧产物中的晶相调控，实现铅锌硫化物和铁晶粒的生长，从而使得铅、锌等硫化物易于通过常规的浮选方法富集回收。如果冷却速率过快，铅锌硫化物和铁晶粒粒径过小，不利于后续的浮选和磁选过程。优选的方案，所述焙烧产物经破碎、球磨至粒度满足小于0.074mm粒级质量百分比含量不小于80％后，首先采用浮选法回收铅锌硫化矿，然后浮选尾矿采用弱磁选回收金属铁，磁选尾矿直接作为建材。本专利技术的铅锌硫化矿的浮选采用丁黄药、丁胺黑药等作为浮选捕收剂，采用铜氨溶液作为活化剂，通过浮选可以充分回收铅锌硫化矿。本专利技术的浮选尾矿磁选采用湿式弱磁选分离金属铁。本专利技术申请技术方案中利用铁矾渣作为铅锌冶炼渣焙烧添加剂，在碳质还原剂作用下进行可以充分利用铁矾渣中的硫元素来实现铅锌矿冶炼渣和铁矾渣中铅锌硫化剂，一方面降低硫化剂成本，无需外部添加硫化剂，在实现铁矾渣无害化和资源化的同时达到以废治废的目的，另一方面，铁矾渣中所含的钠盐(硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵)，在上述温度条件下其与渣料中的脉石有成分作用有利低熔点化合物的生成，增大反应体系的液相生成量，有利于金属铁与铅锌硫化物分离和晶粒的聚集生长，提高铅锌硫化的选择性；所得的选矿尾渣经高温活化后直接用于建材。铅锌冶炼渣与铁矾渣协同硫化过程中主要利用了铁矾渣中的硫资源，在碳质还原条件下，实现铁矾渣和铅锌冶炼渣中铅、锌等重金属的硫化转化，铁化合物的金属化，反应过程中无硫氧化物释放，其包含的主要化学反应：(1)ZnSO4+2C＝ZnS+2CO2(g)(2)PbSO4+2C＝PbS+2CO2(g)(3)Ag2SO4+2C＝Ag2S+2CO2(g)(4)Fe2(SO4)3+7.5C+3ZnO＝2Fe+3ZnS+7.5CO2(g)(5)Fe2(SO4)3+7.5C+3PbO＝2Fe+3PbS+7.5CO2(g)(6)Fe2(SO4)3+7.5C+3Ag2O＝2Fe+3Ag2S+7.5CO2(g)(7)Fe2O3+1.5C＝2Fe+1.5CO2(g)。锌冶炼企业每年产出大量的铁矾渣和铁酸锌渣，但目前尚未有经济绿色可行实现铅锌冶炼渣及铁矾渣处理的方法。铁矾渣中含有大量的硫资源，酸锌渣中含有大量的锌，而锌对硫的亲和力显著高于铁的亲和力，本专利技术通过将铁矾渣中的硫充分利用，在还原条件下，可以利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅锌冶炼渣与铁矾渣协同资源化处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)将铅锌冶炼渣、铁矾渣及碳质还原剂混匀压球，得到球料；/n2)将球料进行焙烧，焙烧熔体进行缓冷结晶，得到含金属铁和铅锌硫化物的焙烧产物；/n3)焙烧产物经过浮选，得到铅锌硫化物精矿，浮选尾矿进行磁选，得到铁精矿。/n

【技术特征摘要】
1.一种铅锌冶炼渣与铁矾渣协同资源化处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将铅锌冶炼渣、铁矾渣及碳质还原剂混匀压球，得到球料；
2)将球料进行焙烧，焙烧熔体进行缓冷结晶，得到含金属铁和铅锌硫化物的焙烧产物；
3)焙烧产物经过浮选，得到铅锌硫化物精矿，浮选尾矿进行磁选，得到铁精矿。


2.根据权利要求1所述的一种铅锌冶炼渣与铁矾渣协同资源化处理的方法，其特征在于：铁矾渣、铅锌冶炼渣及碳质还原剂的质量比为100：60～100：20～40。


3.根据权利要求2所述的一种铅锌冶炼渣与铁矾渣协同资源化处理的方法，其特征在于：所述铅锌冶炼渣包括铁酸锌渣、钢厂烟尘中至少一种。


4.根据权利要求2所述的一种铅锌冶炼渣与铁矾渣协同资源化处理的方法，其特征在于：所述铁矾渣包括黄钠铁矾渣、黄钾铁矾渣和银铁矾渣中至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩俊伟，刘维，覃文庆，张添富，杨聪人，焦芬，邬桂婷，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43