高铁锌焙砂磁化焙烧磁选回收铁的研究

摘要

随着高铁闪锌矿的广泛利用，高铁闪锌矿在脱硫焙烧中产生铁酸锌的处理成为一大难题，由于铁酸锌在常规浸出工艺中难以溶解，从而进入锌浸出渣中，造成冶炼过程中锌铁资源流失，同时，锌浸出渣中高重金属含量使得其具有较高的环境毒性。本文以高铁锌焙砂为研究对象，通过磁化焙烧将锌焙砂中的铁酸锌分解为磁性铁氧体与氧化锌，并通过磁选方式回收其中的磁性铁氧体，富锌的磁选尾矿可作为炼锌原料返回传统炼锌工艺过程。
　　采用TG-DTG、XRD、SEM、XRF等手段等研究了锌焙砂的物理、化学性质。通过HSC、Factsage等计算软件对锌焙砂磁化焙烧过程进行了理论分析，计算结果表明，采用CO作为还原剂能够有效避免磁化焙烧过程磁性铁氧体的过还原，而保持合适的温度与焙烧气氛是保障磁化过程顺利进行的关键。通过对磁化焙烧样品的检测分析可知，磁化焙烧以后物料粒径变大，表面变得更加致密;铁酸锌在焙烧过程中分解生成了四氧化三铁，导致物料的磁性大大增强。工艺条件实验显示的最佳条件为:磁化焙烧温度750℃左右、焙烧时间60min，CO浓度6～8％，CO2/(CO+CO2)为70～80％;磁选最佳条件为:磁场强度1160G，磁选时间20min;球磨酸浸磁选最佳酸度为90g/L，浸出时间20min;在上述最佳条件下可以获得约51％的精矿铁品位与82％的铁回收率。但精矿中含锌仍有14％，需进一步改善工艺减低锌含量。在此基础上，酸浸-多级磁选过程不仅可以获得较好的锌铁分离效果，而且Sn、S、Cd等元素可以通过磁选得到分离富集。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 锌资源及锌冶炼工艺

1．1．1 锌资源分布及利用现状

1．1．2 锌冶炼方法发展现状

1．1．3 锌冶炼过程锌铁分离技术现状

1．2 国内外磁化焙烧磁选工艺研究进展

1．2．1 磁化焙烧及其影响因素

1．2．2 磁化焙烧工艺分类

1．2．3 磁选及其工艺研究进展

1．3 课题研究内容和意义

2 实验原料与方法

2．1 锌焙砂

2．1．1 物理性质

2．1．2 化学性质

2．2 实验试剂与实验设备

2．3 实验方法

2．3．1 样品制备方法

2．3．2 还原焙烧

2．3．3 磁选

2．3．4 球磨

2．3．5 超声分散方法

2．3．6 酸浸预处理

2．4 检测与分析

2．4．1 总锌的化学测定

2．4．2 总铁的化学测定

2．4．3 XRD物相检测

2．4．4 SEM形貌分析

2．4．5 穆斯堡尔检测

2．4．6 ICP-AES全元素分析

3 磁化焙烧过程分析

3．1 磁化焙烧过程热力学分析

3．1．1 铁酸锌磁化焙烧平衡相图

3．1．2 锌焙砂还原热力学计算

3．1．3 Fe-Zn-C-O系优势区域图

3．2 磁化焙烧过程锌焙砂矿物学分析

3．2．1 磁化焙烧前后锌焙砂粒径变化

3．2．2 磁化焙烧前后锌焙砂微观形貌变化

3．2．3 磁化焙烧前后锌焙砂物相变化

3．2．4 磁化焙烧前后物料磁学特性变化

3．3 本章小结

4 磁化焙烧工艺条件对磁选的影响

4．1 焙烧温度的影响

4．2 焙烧时间的影响

4．3 焙烧气氛的影响

4．4 本章小结

5 磁选回收铁的工艺研究

5．1 磁选工艺条件对回收铁的影响

5．1．1 磁场强度对铁锌分离的影响

5．1．2 磁选时间对铁锌分离的影响

5．2 还原焙砂预处理工艺对铁回收的影响

5．2．1 超声分散

5．2．2 机械球磨

5．3 酸浸-磁选组合工艺研究

5．3．1 工艺条件研究

5．3．2 工艺流程元素分布

5．4 球磨酸浸磁选组合工艺研究

5．5 酸浸-多级磁选研究

5．6 本章小结

6 结论

参考文献

攻读学位期间主要成果

致谢