一种二氧化硫焙烧铁橄榄石类冶金废渣回收铁的方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于冶金工程与环境工程交叉领域，涉及一种二氧化硫焙烧铁橄榄石类冶金废渣回收铁的方法，具体涉及一种对铅渣、铜渣、镍渣等铁橄榄石类冶金渣进行焙烧回收铁的方法。
【背景技术】
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[0002]我国是世界第一钢铁生产大国，但我国铁矿资源贫乏，大量的铁矿资源依靠国外进口，我国铁矿石依赖进口已经连续6年超过60 %。与此同时，我国每年产生大量冶金废渣，这些冶金废渣中伴生大量的铁资源。其中铜冶炼行业每年产生几百万吨铜渣，铜渣中含铁40% ;铅冶炼行业每年产生几百万吨铅渣，铅渣中含铁21-31% ;镍冶炼行业每年产生几百万吨镍渣，镍渣含铁30-40%。目前这些废渣大量堆存，造成环境污染和资源浪费。回收铜渣、铅渣、镍渣等铁橄榄石类冶金废渣中铁资源对于冶金废渣的减量化和铁资源化，弥补我国铁矿石资源的长期短缺具有重要意义。
[0003]铜渣、铅渣、镍渣中铁的回收主要是通过氧化/还原焙烧-磁选得到铁精矿、直接还原-磁选得到铁精矿、直接还原熔炼得到铁合金。铜渣、铅渣、镍渣中铁主要以铁橄榄石物相存在。铁橄榄石性质稳定，在1000°c以下用氧气进行氧化焙烧或用一氧化碳/碳进行还原焙烧，铁橄榄石转化为四氧化二铁或三氧化二铁的转化率均不高，因此氧化/还原焙烧-磁选处理铁橄榄石类冶金废渣效果不理想，特别是处理铅渣时铁没有富集效果。直接还原-磁选则要加入大量的煤，在1000-1200°c还原，直接还原熔炼在> 1400°C的条件下进行还原，能耗高。铁橄榄石不溶于稀酸，无法直接浸出，要用浓酸浆化后，在强酸高温的条件下才溶解。
[0004]综上所述，目前铁橄榄石类冶金废渣中铁资源的回收利用缺乏有效的方法，使得这些冶金废渣中铁资源得不到有效回收利用。铁橄榄石类冶金废渣中铁资源的回收利用是冶金和环境领域亟待解决的难题，迫切需要一种节能、高效、流程短的工艺方法回收铁橄榄石类冶金废渣中伴生的铁资源。
【发明内容】
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[0005]本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种二氧化硫焙烧铁橄榄石类冶金废渣回收铁的方法。通入二氧化硫和氧气，将冶金废渣中铁橄榄石物相分解，再通过浸出或磁选的方式回收铁。
[0006]—种二氧化硫焙烧铁橄榄石类冶金废渣回收铁的方法，其特征在于，任选以下两种方案中的一种:
[0007](I)将铁橄榄石类冶金废渣通入二氧化硫和氧气焙烧，焙烧完成后将焙烧渣用水或酸溶液进行浸出得到含铁浸出液，或将焙烧渣进行强磁选得到铁精矿；
[0008](2)将铁橄榄石类冶金废渣通入二氧化硫和氧气两段低温焙烧，焙烧渣用弱酸浸出锌铜有价金属后，再用酸溶液浸出得到含铁浸出液或进行强磁选得到铁精矿。
[0009]方案(I)中焙烧温度为200-1100°C，焙烧时间为15_180min。
[0010]方案⑵中两段低温焙烧是指通入二氧化硫和氧气，在200-600 0C焙烧30-150min，优选焙烧60_90min，再关闭二氧化硫和氧气在600-700°C焙烧30_150min，优选焙烧60min。
[0011 ] 两个方案中SO2/ (S02+02)体积比为10-90 % ο优选SO2/ (S02+02)体积比为60-70 %。
[0012]两个方案中浸出铁的酸溶液为20-98 %的硫酸，8-38 %的盐酸，14-69 %的硝酸，12-56%的醋酸的任一种；优选30-50%的硫酸，12-19%的盐酸，20-35%的硝酸，15-28%的醋酸；浸出液固质量比为(5?20)/1，优选(5?10)/1 ;浸出时间I?60min ;浸出温度25-100。。。
[0013]方案⑴中用水浸出铁的浸出条件为:浸出液固质量比为(5?20)/1，浸出时间I ?60min，浸出温度 50-100。。。
[0014]方案(2)中浸出有价金属的弱酸溶液为含硫酸、盐酸、硝酸的任一种，浓度范围为0.1-5% ;浸出液固质量比为(5?20)/1 ;浸出时间I?60min ;浸出温度25_100°C。弱酸浸出液进行循环浸出后加入锌粉置换回收锌铜铅等有价金属。
[0015]两个方案中焙烧渣进行强磁选的磁场强度为1.0-1.6万高斯，优选1.2万高斯。
[0016]所述的铁橄榄石类冶金废渣包括铅渣、铜渣或镍渣。
[0017]本发明涉及的二氧化硫焙烧分解废渣中各种铁物相的化学反应如下:
[0018]Fe304+S02 (g)+O2 (g) — Fe2(SO4)3(I)
[0019]Fe203+S02 (g)+O2 (g) — Fe2(SO4)3(2)
[0020]Fe0+S02 (g)+O2 (g) — Fe2(SO4)3(3)
[0021]Fe+S02 (g)+O2 (g) — Fe2(SO4)3(4)
[0022]2Fe0.Si02+S02 (g) +O2 (g) — Fe2 (SO4) 3+Si02(5)
[0023]Fe0.Si02+S02 (g) +O2 (g) — Fe2 (SO4) 3+Si02(6)
[0024]当焙烧反应温度> 500°C时，废渣中铁物相反应产物硫酸铁分解为三氧化二铁:
[0025]Fe2 (SO4) 3—Fe 203+3S03 (g)(7)
[0026]在本发明第一套方案中，铁橄榄石类冶金废渣中铁主要以铁橄榄石物相存在，此外还有少量的金属铁、四氧化三铁(Fe3O4)、三氧化二铁(Fe2O3)、氧化亚铁(FeO)。二氧化硫按反应(1)-(6)将废渣中各种铁的物相分解为硫酸铁(Fe2(SO4)3)。当控制焙烧温度< 500°C或高浓度二氧化硫时，可控制焙烧渣中铁物相为硫酸铁；当控制焙烧温度> 500°C并关闭二氧化硫气体时，可控制焙烧渣中铁物相为三氧化二铁(反应(7))。因此二氧化硫分解铁橄榄石冶金废渣，可根据后续提取铁的条件控制焙烧渣中铁物相。可对焙烧渣进行浸出提取铁或焙烧渣进行强磁选得到铁精矿。当焙烧渣中铁物相全部为硫酸铁时，可用水浸出。
[0027]在本发明第二套方案中，当铁橄榄石类冶金废渣在200_600°C进行焙烧时，所有的铁物相会转化为硫酸铁。废渣中锌、铜和铅会分别转化为硫酸锌、硫酸铜和硫酸铅。再将废渣在600-700°C进行焙烧时，硫酸锌和硫酸铅不转化，硫酸铜转化为氧化铜，硫酸铁转化为三氧化二铁，因此用弱酸浸出可将废渣中锌、铜和铅等预先提取，与铁分离。弱酸浸出液进行循环浸出后，加入锌粉置换可回收铅、锌、铜等有价金属。
[0028]本发明提供的方法能在1000°C以下用二氧化硫焙烧分解冶金废渣中铁橄榄石，焙烧后能用水或酸溶液提取铁或用强磁选的手段富集铁。
[0029]综上所述，本发明的有益效果是:能在1000°C以下将铁橄榄石物相有效转化；焙烧渣中铁的物相可调控；无需加入碳或煤，能耗低；工艺流程短；操作简单；可分离并回收铁橄榄石类冶金废渣中的锌、铜、铅等有价金属；焙烧渣应用范围广，可用于制备各种铁盐溶液，也可用于炼铁。
【附图说明】
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[0030]图1为本发明工艺流程图。
【具体实施方式】
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[0031]下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。
[0032]实施例1:
[0033]将铅渣磨细至-200目(74um)占90%以上，铅渣中Fe的含量为23.84%。将铅渣通入混合气体，气体组成SO2/ (S02+02)为6