本发明涉及一种将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的方法，属于化工冶金领域。
背景技术：
CN105084323A公开了“一种利用硫铁矿制造硫磺和氧化铁的系统与方法”，其中记载了将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的方法，其是采用“焙烧炉干法”工艺对硫化亚铁进行氧化的。
采用上述“焙烧炉干法”工艺，在氧化过程中，对温度的控制较为困难，并且满足所需的氧化时间难度较大。而将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的工艺中，温度和氧化时间的控制会对最终硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的效果产生较大影响。
在硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁工艺中，目前尚未出现能够有效控制氧化温度同时满足所需氧化时间的技术方案。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的方法。该方法能够同时满足硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的工艺中对温度控制和氧化的时间的要求，能够有效提高硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的工艺效果。
为达到上述目的，本发明提供了一种将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的方法，该方法包括以下步骤：
向硫化亚铁中加入水，将其制成浆料，所述浆料中硫化亚铁的质量百分比浓度为1-79.9％；
对所述浆料进行氧化处理，氧化时间为0.3-50h，氧化过程中对浆料进行充分搅拌并始终控制浆料的温度为60-99.9℃；得到氧化铁和单质硫。
本发明将浆料中硫化亚铁的质量百分比浓度控制为1-79.9％，该浓度范围能够确保制成的硫化亚铁浆料在进行氧化处理时，在设备中能够顺利流动。
在上述方法中，优选地，对所述浆料进行氧化处理时，该方法还包括向浆料中通入含氧气体，或者对浆料进行电解制取氧气的步骤。所述含氧气体可以是空气、富氧气或纯氧气，所述富氧气是指氧气的体积分数大于空气中的平均氧气体积分数的空气。
在上述方法中，优选地，对所述浆料进行氧化处理时，采用搅拌桶或浮选机作为氧化处理装置。
本发明采用搅拌桶或浮选机作为氧化设备，该设备能够对可流动的硫化亚铁浆料进行充分搅拌氧化，并始终控制浆料的温度为60-99.9℃；此外，用于本发明的搅拌桶或浮选机可以是本领域的现常规装置，其他类似于搅拌桶或浮选机，并能起到相同作用的硫化亚铁氧化装置也可用于本发明。
在上述方法中，优选地，所述搅拌桶或浮选机为外部充气式或自吸式。所述外部充气式搅拌桶或浮选机可以由外部用鼓风机送入气体使矿浆完成充气和搅拌；所述自吸式搅拌桶或浮选机则可以由叶轮或回转子的旋转以产生负压将含氧气体吸入矿浆中而使矿浆进行充气和搅拌。
在上述方法中，优选地，采用搅拌桶或浮选机作为氧化处理装置时，采用单个搅拌桶或浮选机；或者，将至少两个搅拌桶或浮选机进行串联或并联。
本发明研究发现，现有技术CN105084323A(申请号为201510587333.3，发明名称：一种利用硫铁矿制造硫磺和氧化铁的系统与方法，本发明将其引用于此作为对比参考)采用焙烧炉干法工艺进行氧化，氧化反应过程中使用的移热装置主要为移热管，用以移除硫化亚铁产生的热量，然而该装置散热效率较低，且在散热管之间的硫化亚铁物料存在温度梯度的问题，极易造成硫化亚铁物料局部因为温度过高，被氧化成二氧化硫，并且由于硫化亚铁物料是以固态形式存在的(硫化亚铁中的含水量小于20％)，反应过程中会进一步加剧受热不均匀的问题，生成二氧化硫，从而影响产物单质硫的产率。本发明则采用的湿法氧化工艺，其中硫化亚铁在浆料中的质量百分比浓度为1-79.9％，这一浓度范围能够使硫化亚铁物料产生的热能迅速通过水介质移除；此外，由于采用搅拌桶或浮选机，氧化过程中能够对浆料一直进行搅拌充气，使硫化亚铁物料的氧化温度能够始终保持均匀和稳定，同时能够精确控制氧化条件，避免因温度过高，造成硫化亚铁氧化成二氧化硫。
在上述方法中，优选地，所述浆料中硫化亚铁的质量百分比浓度为65-75％。
在上述方法中，优选地，所述氧化时间为5-20h。
在上述方法中，优选地，氧化过程中始终控制浆料的温度为70-98℃。
在上述方法中，优选地，对所述浆料进行氧化处理时包括以下步骤：
将浆料置于搅拌桶或浮选机中，向搅拌桶或浮选机内通入含氧气体，或者对搅拌桶或浮选机内的浆料进行电解制取氧气；
利用搅拌桶或浮选机对浆料进行搅拌氧化，氧化过程中始终控制浆料的温度为60-99.9℃，氧化时间为0.3-50h。
本发明的有益效果：
1)与现有技术“焙烧炉干法”工艺相比，本发明提供的技术方案采用的是湿法浆料工艺，解决了硫化亚铁氧化工艺过程中的温度难以控制的问题，操作过程中物料的氧化温度始终能够保持均匀和稳定；
2)本发明提供的技术方案利用现有的装置(搅拌桶，浮选机等)即可实现想要的技术效果，大幅降低了设备的成本，大大提升了实用价值和经济价值。
3)由于本发明采用湿法浆料工艺，可以有效避免硫化亚铁在氧化过程出现的闪爆，使得工艺控制更加安全可靠。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的方法。该方法包括以下步骤：
向硫化亚铁中加入水，将其制成浆料，浆料中硫化亚铁的质量百分比浓度为65％；
将制成的浆料送入外部充气式搅拌桶中进行氧化处理，外部充气式搅拌桶所通入的气体可以为空气、富氧气或纯氧气；氧化处理过程中外部充气式搅拌桶可以不断地浆料进行搅拌和充气，使浆料充分氧化；
氧化过程中始终控制浆料的温度为70℃，控制氧化时间为10h；最终得到氧化铁和单质硫。
实施例2
本实施例提供了一种将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的方法。该方法包括以下步骤：
向硫化亚铁中加入水，将其制成浆料，浆料中硫化亚铁的质量百分比浓度为79.9％；
将制成的浆料送入自吸式搅拌桶中进行氧化处理，含氧气体可以由叶轮或回转子的旋转产生的负压进入搅拌桶内，与浆料充分接触；
氧化过程中始终控制浆料的温度为98℃，控制氧化时间为50h；最终得到氧化铁和单质硫。
实施例3
本实施例提供了一种将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的方法。该方法包括以下步骤：
向硫化亚铁中加入水，将其制成浆料，浆料中硫化亚铁的质量百分比浓度为75％；
将制成的浆料送入外部充气式浮选机中进行氧化处理，氧化过程中始终控制浆料的温度为75℃，控制氧化时间为30h；最终得到氧化铁和单质硫。
实施例4
本实施例提供了一种将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的方法。该方法包括以下步骤：
向硫化亚铁中加入水，将其制成浆料，浆料中硫化亚铁的质量百分比浓度为70％；
将制成的浆料送入自吸式浮选机中进行氧化处理，氧化过程中始终控制浆料的温度为85℃，控制氧化时间为35h；最终得到氧化铁和单质硫。
本发明实施例1-4将硫化亚铁制成浆料，氧化过程中能够对浆料一直进行搅拌充气，使硫化亚铁物料的氧化温度能够始终保持均匀和稳定；操作设备使用现有的浮选机或搅拌桶即可满足各种处理量的硫化亚铁氧化的需要，操作便利，工艺条件稳定可控，极大降低了对设备的要求以及经济成本的投入。
对比例1
本对比例提供了一种采用焙烧炉将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的方法。该方法的操作步骤同CN105084323A(申请号为201510587333.3，发明名称：一种利用硫铁矿制造硫磺和氧化铁的系统与方法，本发明将其引用于此作为对比参考)中实施例2记载的将硫化亚铁氧化成单质硫和氧化铁的方法相同，其所使用的氧化设备为CN105084323A实施例1中记载的氧化设备。
具体地，该方法包括以下步骤：
向硫化亚铁中加入1-20％的水(该水的添加量是以添加水后的硫化亚铁的总重量计)，然后将其通过氧化炉的进料斗送至氧化炉内；
利用风机和进气管道向氧化炉内通入含氧气体，向水池中注入水，将安全管的端口浸没于水面以下，确保氧化炉在反生闪爆时，炉内气体能够顺利排出，通过移热装置使氧化炉内的温度控制在60-100℃，氧化时间在50h以上；得到氧化铁和单质硫。
对比例所使用的移热装置散热效率较低，并且由于移热装置主要由散热管组成，散热管之间的硫化亚铁物料会存在温度梯度的问题，在操作实施过程极易造成硫化亚铁物料局部因为温度过高，氧化生成二氧化硫；与此同时，对比例中的硫化亚铁含水率较低，无法以可流动的浆料形式存在，在反应过程中也容易进一步加重受热不均匀的问题。此外，对比例采用焙烧炉干法工艺，氧化时间超过50小时，过长的氧化时间对设备的要求较高，经济投入较大。
综上所述，本发明提供的技术方案具有成本低、所使用的设备成熟的优点，解决了硫化亚铁氧化工艺过程中的温度难以控制的问题，且所使用的设备能够满足硫化亚铁氧化所需的时间要求，具有极高的实用价值和经济价值。