一种硫铁矿烧渣中低品位铅锌的回收利用方法

摘要

一种硫铁矿烧渣中低品位铅锌的回收利用方法，属于选矿冶金技术领域。在含铅锌的硫铁矿烧渣中加入煤粉、粘结剂，调节水分后进行润磨，制球团，球团经低温干燥后，用煤气进行高温还原焙烧，焙烧烟气收尘得到铅锌混合精矿，焙烧球团矿为含铁54%～60%，含铅锌小于0.3%的炼铁原料。该工艺通过烧渣制球团、煤粉与煤气联合还原焙烧，烟尘回收铅锌，将铅锌硫浮选分离困难而大量损失于硫铁矿烧渣中的铅锌资源高效回收，同时使硫铁矿烧渣中的铁资源也得到了高效利用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种从选矿难以分离的，含铅锌的硫铁矿烧渣中综合回收利用铅锌资源的方法，属于选矿冶金技术领域。

背景技术

硫化铅锌矿常和硫铁矿共生，铅锌资源的回收利用必然涉及硫化铅锌矿与硫铁矿的分离问题。由于铅锌硫致密共生，硫化铅锌矿物与硫铁矿表面性质相似，浮选分离困难，所以相当一部分硫化铅锌矿损失于硫铁矿中。在硫铁矿焙烧脱硫制硫酸时，铅锌进入硫铁矿烧渣，造成大量的铅锌资源流失，因此铅锌硫分离一直是选矿领域没有根本解决的热点问题。从硫铁矿烧渣中通过选矿的方法回收铅锌资源，比起直接从原生硫铁矿中回收残余的铅锌硫化矿难度更大，是因为经过焙烧后，硫铁矿变成了含氧化铁的烧渣，其中的硫化铅锌矿变成了铅锌的氧化物，要从含铁氧化物的烧渣中选矿分离铅锌氧化物，至今没有好的方法。

炼铁原料中的铅锌是炼铁的有害元素，由于铅锌存在于硫铁矿烧渣中，一方面造成铅锌资源的浪费，另一方面使得硫铁矿烧渣不能作为炼铁原料，铁资源也被浪费。

对于硫铁矿烧渣的综合利用，已经进行过广泛的研究，公知的利用硫铁矿烧渣制铁红、混凝剂等只能利用少量的硫铁矿烧渣，而硫铁矿烧渣制水泥技术远远没有发挥硫铁矿中大量铁资源的效益。对于含铅锌高的烧渣，这样使用硫铁矿烧渣，铅锌资源也不能得到有效利用。

申请号为200510021005.3的硫铁矿烧渣的综合利用回收方法，申请号为200710050103.9的硫铁矿烧渣的综合回收方法，是对硫铁矿烧渣进行三段磁选获得铁精矿，再通过氯化挥发除去其中的有色金属，从而获得合格的球团矿。由于硫酸烧渣的选矿困难，铁的回收率低，铁资源浪费大，同时在磁选过程中，由于铅锌等有色金属没有磁性，也将大量损失于烧渣选矿的二次尾矿中，造成有色金属的流失。

本发明人申请并获得专利权的，专利号为ZL200410079527.4的“高铁低硫型硫铁矿烧渣的生产方法”，没有涉及到铅锌硫分离困难的含铅锌硫铁矿原料，对于铅锌与硫铁矿分离困难的原料，没有提出有效的手段，所以对于含铅锌的硫铁矿烧渣，采用该方法也不能有效回收其中的铅锌资源。

基于以上技术状况，目前大量的因铅锌硫分离困难形成的含铅锌硫铁矿资源只能提取硫酸，其中的铁氧化物由于含铅锌，不能作为炼铁原料，只能以硫铁矿烧渣形式堆存，环境污染严重，如能采用一种先进的工艺和方法，使其中的铅锌得到有效的回收利用，其中的铁资源也将得到利用，将产生良好的经济效益和环境效益。

发明内容

本发明提供一种硫铁矿烧渣中低品位铅锌的回收利用方法，目的是针对大量的因铅锌硫分离困难形成的含铅锌硫铁矿烧渣，有效回收利用其中铅锌和铁资源的方法。

本发明通过以下技术方案来实现：

（1）向硫铁矿烧渣中依次加入烧渣0.5～1.5wt%的球团粘接剂、5～10wt%的煤粉形成混合料，然后加入混合料11～12wt%的水，搅拌混合均匀；

（2）将步骤（1）中得到的含水混合料进行润磨，使硫铁矿烧渣中小于0.074mm粒级的质量百分含量大于80%，再将润磨后的混合料制成球团，最后将球团干燥；

（3）将干燥球团用煤气在1000～1250℃的温度下还原焙烧60～120分钟，获得铁的含量54～60wt%、铅和锌含量小于0.3wt%的铁球团矿，焙烧产生的烟气经重力沉降、冷却、干式收尘获得铅锌混合精矿。

所述硫铁矿烧渣的成分及百分比范围：铅和锌1～5wt%、铁50～64wt%,其余为氧化钙、氧化镁、二氧化硅和三氧化铝等杂质。

所述球团粘接剂为膨润土或佩利多，均为普通市售。

所述煤粉的灰分为10wt%。

所述步骤（2）中制成球团的粒度为5～15mm，干燥的条件是在200～300℃的条件下干燥至含水量小于0.5wt%。

所述煤气为焦炉煤气或煤气发生炉煤气，主要成分满足国家煤气的质量标准。

所述重力沉降、冷却和干式收尘均为现有技术。

本发明的技术原理：含铅锌的硫铁矿烧渣高温还原焙烧，还原剂与铅锌和铁氧化物发生如下化学反应：

PbO+C=Pb+CO

ZnO+C=Zn+CO

Fe₂O₃+C=2FeO+CO

FeO+C=Fe+CO

PbO+CO=Pb+CO₂

ZnO+CO=Zn+CO₂

Fe₂O₃+CO=2FeO+CO₂

FeO+CO=Fe+CO₂

PbO+H₂=Pb+H₂O

ZnO+H₂=Zn+H₂O

Fe₂O₃+ H₂=2FeO+H₂O

FeO+H₂=Fe+H₂O

FeO+SiO₂=FeO·SiO₂

铅锌被还原后挥发出来，又被氧化成铅锌的氧化物，从烟尘中收尘所得到的是铅锌的氧化物。

当硫铁矿烧渣含铁品位比较低时，烧渣中二氧化硅含量高，与氧化亚铁容易生成较多的低熔点铁硅酸盐，导致回转窑熔结，焙烧过程难以正常进行，要求硫铁矿烧渣具有大于50%的含铁品位，才能确保高温下回转窑的正常运行。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、炼铁过程中，粉矿制成球团或烧结成块矿是必须的过程，在该过程中，添加煤炭粉与氧化铅锌尽可能的直接接触，使氧化铅锌得到直接快速的还原，还原烟气挥发出来，通过收尘回收铅锌资源，效率高，工艺流程简单。

2、采用低灰分煤粉与煤气联合还原硫铁矿烧渣中铅锌氧化物，煤粉作为主要还原剂，通过润磨，直接与铅锌接触，克服了煤气扩散速度慢，还原时间长的缺点。采用煤气作为热源，避免了添加太多的煤粉带入太多的灰分降低铁球团矿的含铁品位，也防止煤粉中的硅酸盐与氧化亚铁反应生成低熔点的铁硅酸盐，克服了回转窑结炉的问题。

3、在球团中加入氯化剂可以得到更高的铅锌挥发率，但氯化物带来的腐蚀问题严重，为了解决腐蚀，需要较高的投资，生产成本也升高，不如本发明的工艺方法简单和环保。

4、烟化可以挥发铅锌，但需要1500℃以上的高温使渣熔融，投资成本和生产成本都较高，本发明只需要1000℃～1250℃就能分离出铅锌，投资成本和生产成本都显著降低。

5、通过本发明的方法的回收，使得至今无法有效利用的硫铁矿烧渣中的铅锌资源和铁资源都能得到有效利用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做进一步描述，但本发明不限于以下所述范围。

实施例1：本实施例硫铁矿烧渣中低品位铅锌的回收利用方法的具体步骤：

（1）向硫铁矿烧渣（铅和锌5wt%、铁53wt%，其余为氧化钙、氧化镁、二氧化硅和三氧化铝）中依次加入烧渣0.5wt%的膨润土、10wt%的灰分为10wt%的煤粉形成混合料，然后加入混合料11wt%的水，搅拌混合均匀；

（2）将步骤（1）中得到的含水混合料进行润磨，使硫铁矿烧渣中小于0.074mm粒级的质量百分含量大于80%，再将润磨后的混合料制成粒度为5～10mm的球团，最后将球团在200℃的条件下干燥至含水量小于0.5wt%；

（3）将干燥球团用焦炉煤气在1000℃的温度下还原焙烧120分钟，获得铁的含量54wt%、铅和锌含量小于0.3wt%的铁球团矿，焙烧产生的烟气经重力沉降、冷却、干式收尘获得铅锌混合精矿。

实施例2：本实施例硫铁矿烧渣中低品位铅锌的回收利用方法的具体步骤：

（1）向硫铁矿烧渣（铅和锌4wt%、铁56wt%，其余为氧化钙、氧化镁、二氧化硅和三氧化铝）中依次加入烧渣0.8wt%的佩利多、8wt%的灰分为10wt%的煤粉形成混合料，然后加入混合料11.5wt%的水，搅拌混合均匀；

（2）将步骤（1）中得到的含水混合料进行润磨，使硫铁矿烧渣中小于0.074mm粒级的质量百分含量大于80%，再将润磨后的混合料制成粒度为5～12mm的球团，最后将球团在250℃的条件下干燥至含水量小于0.4wt%；

（3）将干燥球团用煤气发生炉煤气在1100℃的温度下还原焙烧100分钟，获得铁的含量58wt%、铅和锌含量小于0.25wt%的铁球团矿，焙烧产生的烟气经重力沉降、冷却、干式收尘获得铅锌混合精矿。

实施例3：本实施例硫铁矿烧渣中低品位铅锌的回收利用方法的具体步骤：

（1）向硫铁矿烧渣（铅和锌1wt%、铁50wt%，其余为氧化钙、氧化镁、二氧化硅和三氧化铝）中依次加入烧渣1.2wt%的膨润土、5wt%的灰分为10wt%的煤粉形成混合料，然后加入混合料12wt%的水，搅拌混合均匀；

（2）将步骤（1）中得到的含水混合料进行润磨，使硫铁矿烧渣中小于0.074mm粒级的质量百分含量大于80%，再将润磨后的混合料制成粒度为10～15mm的球团，最后将球团在300℃的条件下干燥至含水量小于0.3wt%；

（3）将干燥球团用煤气（焦炉煤气或煤气发生炉煤气）在1250℃的温度下还原焙烧60分钟，获得铁的含量60wt%、铅和锌含量小于0.3wt%的铁球团矿，焙烧产生的烟气经重力沉降、冷却、干式收尘获得铅锌混合精矿。

实施例4：本实施例硫铁矿烧渣中低品位铅锌的回收利用方法的具体步骤：

（1）向硫铁矿烧渣（铅和锌3wt%、铁64wt%，其余为氧化钙、氧化镁、二氧化硅和三氧化铝）中依次加入烧渣1.5wt%佩利多、7wt%的灰分为10wt%的煤粉形成混合料，然后加入混合料11.8wt%的水，搅拌混合均匀；

（2）将步骤（1）中得到的含水混合料进行润磨，使硫铁矿烧渣中小于0.074mm粒级的质量百分含量大于80%，再将润磨后的混合料制成粒度为5～8mm的球团，最后将球团在280℃的条件下干燥至含水量小于0.3wt%；

（3）将干燥球团用煤气煤气发生炉煤气在1200℃的温度下还原焙烧110分钟，获得铁的含量59wt%、铅和锌含量小于0.3wt%的铁球团矿，焙烧产生的烟气经重力沉降、冷却、干式收尘获得铅锌混合精矿。