一种高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法
【技术领域】
:
[0001]本发明属于冶金工程与环境工程交叉领域，涉及一种高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法，具体涉及一种焙烧分解锌浸渣、电弧炉烟尘、氧气顶吹转炉污泥等冶金渣中铁酸锌的方法。
【背景技术】
:
[0002]锌和铁在高温条件下不可避免地生成铁酸锌。含铁酸锌的冶金废渣有湿法炼锌工艺产生的酸浸渣、中浸渣、铁矾渣，炼铁工艺产生的电弧炉烟尘，炼钢过程中产生的氧气顶吹转炉污泥。由于铁酸锌性质稳定，常规方法难以分解，因此铁酸锌类冶金废渣目前以堆存为主。这些冶金废渣产生量大，除含铁和锌外，还含有铜、铅等重金属，大量堆存既对环境造成严重危害，又造成资源浪费。
[0003]回收铁酸锌类冶金废渣中锌铁资源的关键是铁酸锌的有效分解。目前分解铁酸锌的方法主要有:回转窑还原法、湿法浸出、焙烧法。回转窑还原法能耗高且只能回收锌，难以回收铁。湿法浸出处理铁酸锌类冶金废渣是在强酸的条件下，辅以高温、微波等手段分解铁酸锌，铁酸锌分解后，锌铁同时进入浸出液。此法处理铁酸锌废渣，铁酸锌分解后难以进行物相调控，不利于锌铁回收。焙烧法通过加入添加剂分解铁酸锌，可根据铁酸锌分解后的锌铁物相确定后续的锌铁回收工艺条件。焙烧法的添加剂有硫酸、钠盐、一氧化碳、硫酸铁、硫酸铵等。但采用硫酸、钠盐、硫酸铁、硫酸铵焙烧分解，铁酸锌的分解率低于90% ;采用一氧化碳分解铁酸锌则容易过还原形成锌铁固熔体。
[0004]综上所述，冶金废渣中铁酸锌的高效分解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、流程短的焙烧工艺方法高效分解冶金废渣中铁酸锌。
【发明内容】
:
[0005]本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种通过焙烧高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法。冶金废渣加入铁基试剂和二氧化硫进行焙烧，通过铁基试剂和二氧化硫的协同作用分解冶金废渣中铁酸锌。
[0006]—种高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法:铁酸锌类冶金废渣加入铁基试剂，通入二氧化硫和氧气焙烧分解铁酸锌。
[0007]上述方法中焙烧温度为200-1100°C。优选焙烧温度200-700°C。
[0008]上述方法焙烧时间为15-120min。
[0009]上述方法中SO2/ (S02+02)为 6-99 %。
[0010]上述方法中铁基试剂为还原铁粉、三氧化二铁、四氧化三铁、黄铁矿的任一种或组合。铁基试剂的加入量为冶金废渣质量的0.01-0.5倍。
[0011]所述的铁酸锌类冶金废渣包括湿法炼锌工艺产生的酸浸渣、中浸渣、铁矾渣、针铁矿渣、电弧炉烟尘或氧气顶吹转炉污泥。
[0012]本发明通过添加铁基试剂催化二氧化硫分解铁酸锌。铁基试剂首先和二氧化硫反应得到高价铁，高价铁催化二氧化硫分解铁酸锌，同时高价铁和其它中间产物协同分解铁酸锌，提高铁酸锌的分解速率和分解效率。本发明涉及的反应主要如下:
[0013]ZnFe204+Fe2 (SO4) 3+S02 (g) = FeS04+ZnS04
[0014]铁酸锌分解后，可根据后续工艺条件调控锌铁物相回收锌铁。
[0015]本发明的有益效果是:实现低温分解铁酸锌，降低能耗；铁酸锌分解温度范围宽，操作容易控制；二氧化硫气体浓度可控；铁酸锌分解率高；铁酸锌分解后焙烧渣中锌铁物相可控，利于后续锌铁回收。
【具体实施方式】
:
[0016]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。
[0017]实施例1:
[0018]将针铁矿渣磨细至-200目(74um)占90%以上，针铁矿渣中Zn和Fe的含量分别为9.56%和35.42%。加入还原铁粉，还原铁粉的加入量为针铁矿渣质量的0.5倍。通入混合气体，气体组成SO2/ (S02+02)为8%，600°C焙烧90min，焙烧后取出焙烧渣冷却，测定铁酸锌的分解率为95.34%。
[0019]实施例2:
[0020]将酸浸渣磨细至-200目(74um)占90%以上，酸浸渣中Zn和Fe的含量分别为17.25%和22.49%。加入黄铁矿，黄铁矿的加入量为酸浸渣质量的0.2倍。通入混合气体，气体组成SO2/ (S02+02)为60%，450°C焙烧90min，焙烧后取出焙烧渣冷却，测定铁酸锌的分解率为99.06%。
[0021]实施例3:
[0022]将中浸渣磨细至-200目(74um)占90%以上，中浸渣中Zn和Fe的含量分别为21.45%和23.75%。加入四氧化三铁，四氧化二铁的加入量为中浸渣质量的0.5倍。通入混合气体，气体组成SO2/ (S02+02)为70%，1100°C焙烧30min，焙烧后取出焙烧渣冷却，测定铁酸锌的分解率为98.02%。
[0023]实施例4:
[0024]将氧气顶吹转炉污泥磨细至-200目(74um)占90%以上，氧气顶吹转炉污泥中Zn和Fe的含量分别为2.05%和42.75%。加入还原铁粉，还原铁粉的加入量为氧气顶吹转炉污泥质量的0.05倍。气体组成SO2/ (S02+02)为90%，800°C焙烧15min，焙烧后取出焙烧渣冷却，测定铁酸锌的分解率为99.16%。
[0025]实施例5:
[0026]将电弧炉烟尘磨细至-200目(74um)占90%以上，渣中Zn和Fe的含量分别为29.36%和26.78%。加入三氧化二铁，三氧化二铁的加入量为电弧炉烟尘质量的0.4倍。气体组成S02/(S02+02)为80%，250°C焙烧120min，焙烧后取出焙烧渣冷却，测定铁酸锌的分解率为95.16%。
[0027]由以上实施例可见，本发明方法能在不同温度条件下实现铁酸锌的高效分解，铁酸锌的分解率最高达99%。
【主权项】
1.一种高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法，其特征在于:铁酸锌类冶金废渣加入铁基试剂，通入二氧化硫和氧气焙烧分解铁酸锌。2.根据权利要求1所述的高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法，其特征在于:焙烧温度为 200-1100C ο3.根据权利要求2所述的高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法，其特征在于:焙烧温度200-700。。。4.根据权利要求1或2或3所述的高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法，其特征在于:焙烧时间为15-120min。5.根据权利要求1所述的高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法，其特征在于:SO2/(S02+02)为 6-99%。6.根据权利要求1所述的高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法，其特征在于:铁基试剂为还原铁粉、三氧化二铁、四氧化三铁、黄铁矿的任一种或组合。7.根据权利要求1或6所述的高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法，其特征在于:铁基试剂的加入量为冶金废渣质量的0.01-0.5倍。8.根据权利要求1所述的高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法，其特征在于:铁酸锌类冶金废渣包括湿法炼锌工艺产生的酸浸渣、中浸渣、铁矾渣、针铁矿渣、电弧炉烟尘或氧气顶吹转炉污泥。
【专利摘要】本发明公开了一种高效分解冶金废渣中铁酸锌的方法。在二氧化硫和铁基试剂的协同作用下，铁酸锌类冶金废渣可在200-1100℃范围内分解，铁酸锌的分解率达99％。铁酸锌分解后，可根据后续工艺的要求调控锌铁物相回收铁酸锌类冶金废渣中锌铁。本发明为铁酸锌类冶金废渣的减量化和锌铁资源回收提供一种有效的方法。
【IPC分类】C22B7/04, C22B19/30
【公开号】CN105063365
【申请号】CN201510575633
【发明人】刘恢, 彭兵, 李燕春, 柴立元, 袁莹珍, 闵小波, 彭宁, 雷杰
【申请人】中南大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年9月11日