一種高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于冶金工程與環(huán)境工程交叉領(lǐng)域，涉及一種高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法，具體涉及一種焙燒分解鋅浸渣、電弧爐煙塵、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐污泥等冶金渣中鐵酸鋅的方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]鋅和鐵在高溫條件下不可避免地生成鐵酸鋅。含鐵酸鋅的冶金廢渣有濕法煉鋅工藝產(chǎn)生的酸浸渣、中浸渣、鐵礬渣，煉鐵工藝產(chǎn)生的電弧爐煙塵，煉鋼過程中產(chǎn)生的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐污泥。由于鐵酸鋅性質(zhì)穩(wěn)定，常規(guī)方法難以分解，因此鐵酸鋅類冶金廢渣目前以堆存為主。這些冶金廢渣產(chǎn)生量大，除含鐵和鋅外，還含有銅、鉛等重金屬，大量堆存既對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，又造成資源浪費(fèi)。
[0003]回收鐵酸鋅類冶金廢渣中鋅鐵資源的關(guān)鍵是鐵酸鋅的有效分解。目前分解鐵酸鋅的方法主要有:回轉(zhuǎn)窯還原法、濕法浸出、焙燒法?；剞D(zhuǎn)窯還原法能耗高且只能回收鋅，難以回收鐵。濕法浸出處理鐵酸鋅類冶金廢渣是在強(qiáng)酸的條件下，輔以高溫、微波等手段分解鐵酸鋅，鐵酸鋅分解后，鋅鐵同時(shí)進(jìn)入浸出液。此法處理鐵酸鋅廢渣，鐵酸鋅分解后難以進(jìn)行物相調(diào)控，不利于鋅鐵回收。焙燒法通過加入添加劑分解鐵酸鋅，可根據(jù)鐵酸鋅分解后的鋅鐵物相確定后續(xù)的鋅鐵回收工藝條件。焙燒法的添加劑有硫酸、鈉鹽、一氧化碳、硫酸鐵、硫酸銨等。但采用硫酸、鈉鹽、硫酸鐵、硫酸銨焙燒分解，鐵酸鋅的分解率低于90% ;采用一氧化碳分解鐵酸鋅則容易過還原形成鋅鐵固熔體。
[0004]綜上所述，冶金廢渣中鐵酸鋅的高效分解是冶金和環(huán)境領(lǐng)域亟待解決的難題，迫切需要一種節(jié)能、高效、流程短的焙燒工藝方法高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在的問題，提供一種通過焙燒高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法。冶金廢渣加入鐵基試劑和二氧化硫進(jìn)行焙燒，通過鐵基試劑和二氧化硫的協(xié)同作用分解冶金廢渣中鐵酸鋅。
[0006]—種高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法:鐵酸鋅類冶金廢渣加入鐵基試劑，通入二氧化硫和氧氣焙燒分解鐵酸鋅。
[0007]上述方法中焙燒溫度為200-1100°C。優(yōu)選焙燒溫度200-700°C。
[0008]上述方法焙燒時(shí)間為15-120min。
[0009]上述方法中SO2/ (S02+02)為 6-99 %。
[0010]上述方法中鐵基試劑為還原鐵粉、三氧化二鐵、四氧化三鐵、黃鐵礦的任一種或組合。鐵基試劑的加入量為冶金廢渣質(zhì)量的0.01-0.5倍。
[0011]所述的鐵酸鋅類冶金廢渣包括濕法煉鋅工藝產(chǎn)生的酸浸渣、中浸渣、鐵礬渣、針鐵礦渣、電弧爐煙塵或氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐污泥。
[0012]本發(fā)明通過添加鐵基試劑催化二氧化硫分解鐵酸鋅。鐵基試劑首先和二氧化硫反應(yīng)得到高價(jià)鐵，高價(jià)鐵催化二氧化硫分解鐵酸鋅，同時(shí)高價(jià)鐵和其它中間產(chǎn)物協(xié)同分解鐵酸鋅，提高鐵酸鋅的分解速率和分解效率。本發(fā)明涉及的反應(yīng)主要如下:
[0013]ZnFe204+Fe2 (SO4) 3+S02 (g) = FeS04+ZnS04
[0014]鐵酸鋅分解后，可根據(jù)后續(xù)工藝條件調(diào)控鋅鐵物相回收鋅鐵。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:實(shí)現(xiàn)低溫分解鐵酸鋅，降低能耗；鐵酸鋅分解溫度范圍寬，操作容易控制；二氧化硫氣體濃度可控；鐵酸鋅分解率高；鐵酸鋅分解后焙燒渣中鋅鐵物相可控，利于后續(xù)鋅鐵回收。
【具體實(shí)施方式】
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[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0017]實(shí)施例1:
[0018]將針鐵礦渣磨細(xì)至-200目(74um)占90%以上，針鐵礦渣中Zn和Fe的含量分別為9.56%和35.42%。加入還原鐵粉，還原鐵粉的加入量為針鐵礦渣質(zhì)量的0.5倍。通入混合氣體，氣體組成SO2/ (S02+02)為8%，600°C焙燒90min，焙燒后取出焙燒渣冷卻，測(cè)定鐵酸鋅的分解率為95.34%。
[0019]實(shí)施例2:
[0020]將酸浸渣磨細(xì)至-200目(74um)占90%以上，酸浸渣中Zn和Fe的含量分別為17.25%和22.49%。加入黃鐵礦，黃鐵礦的加入量為酸浸渣質(zhì)量的0.2倍。通入混合氣體，氣體組成SO2/ (S02+02)為60%，450°C焙燒90min，焙燒后取出焙燒渣冷卻，測(cè)定鐵酸鋅的分解率為99.06%。
[0021]實(shí)施例3:
[0022]將中浸渣磨細(xì)至-200目(74um)占90%以上，中浸渣中Zn和Fe的含量分別為21.45%和23.75%。加入四氧化三鐵，四氧化二鐵的加入量為中浸渣質(zhì)量的0.5倍。通入混合氣體，氣體組成SO2/ (S02+02)為70%，1100°C焙燒30min，焙燒后取出焙燒渣冷卻，測(cè)定鐵酸鋅的分解率為98.02%。
[0023]實(shí)施例4:
[0024]將氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐污泥磨細(xì)至-200目(74um)占90%以上，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐污泥中Zn和Fe的含量分別為2.05%和42.75%。加入還原鐵粉，還原鐵粉的加入量為氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐污泥質(zhì)量的0.05倍。氣體組成SO2/ (S02+02)為90%，800°C焙燒15min，焙燒后取出焙燒渣冷卻，測(cè)定鐵酸鋅的分解率為99.16%。
[0025]實(shí)施例5:
[0026]將電弧爐煙塵磨細(xì)至-200目(74um)占90%以上，渣中Zn和Fe的含量分別為29.36%和26.78%。加入三氧化二鐵，三氧化二鐵的加入量為電弧爐煙塵質(zhì)量的0.4倍。氣體組成S02/(S02+02)為80%，250°C焙燒120min，焙燒后取出焙燒渣冷卻，測(cè)定鐵酸鋅的分解率為95.16%。
[0027]由以上實(shí)施例可見，本發(fā)明方法能在不同溫度條件下實(shí)現(xiàn)鐵酸鋅的高效分解，鐵酸鋅的分解率最高達(dá)99%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法，其特征在于:鐵酸鋅類冶金廢渣加入鐵基試劑，通入二氧化硫和氧氣焙燒分解鐵酸鋅。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法，其特征在于:焙燒溫度為 200-1100C ο3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法，其特征在于:焙燒溫度200-700。。。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法，其特征在于:焙燒時(shí)間為15-120min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法，其特征在于:SO2/(S02+02)為 6-99%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法，其特征在于:鐵基試劑為還原鐵粉、三氧化二鐵、四氧化三鐵、黃鐵礦的任一種或組合。7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法，其特征在于:鐵基試劑的加入量為冶金廢渣質(zhì)量的0.01-0.5倍。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法，其特征在于:鐵酸鋅類冶金廢渣包括濕法煉鋅工藝產(chǎn)生的酸浸渣、中浸渣、鐵礬渣、針鐵礦渣、電弧爐煙塵或氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐污泥。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效分解冶金廢渣中鐵酸鋅的方法。在二氧化硫和鐵基試劑的協(xié)同作用下，鐵酸鋅類冶金廢渣可在200-1100℃范圍內(nèi)分解，鐵酸鋅的分解率達(dá)99％。鐵酸鋅分解后，可根據(jù)后續(xù)工藝的要求調(diào)控鋅鐵物相回收鐵酸鋅類冶金廢渣中鋅鐵。本發(fā)明為鐵酸鋅類冶金廢渣的減量化和鋅鐵資源回收提供一種有效的方法。
【IPC分類】C22B7/04, C22B19/30
【公開號(hào)】CN105063365
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510575633
【發(fā)明人】劉恢, 彭兵, 李燕春, 柴立元, 袁瑩珍, 閔小波, 彭寧, 雷杰
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年9月11日