铁矾渣的处理系统的制作方法

本实用新型属于能源与冶金领域，具体而言，涉及铁矾渣的处理系统。

背景技术：

铁矾渣属于湿法炼锌过程中产生的一种浸出渣，锌冶炼采用的工艺一般为“焙烧-浸出-净化-电积”，在湿法炼锌厂中45％的中浸渣采用热酸浸出-铁钒除铁处理，其他55％采用回转窑焙烧处理。铁矾渣属于湿法炼锌过程中“热酸浸出-铁钒除铁处理(沉钒)”沉钒工序过程中产生的一种尾渣，即把锌浸出液中铁元素选择性的形成沉淀，从而达到铁和锌分离的目的。其主要成分为铁钒，分子式可写为NaFe₃(SO₄)₂(OH)₆，全硫含量大于12％，结晶水高达10％。该种湿法炼锌工艺锌浸出率高于98％，工艺设备投资小，但是工艺产生的铁矾渣中含有较多的可溶性硫酸盐及重金属离子、还有稀散贵金属，需要建设防渗渣场堆存，存在很大的环境安全隐患。并且由于铁矾的分解温度较高，赋存的贵金属也无法通过常规的浸出工艺或采用浮选工艺进行回收，均不能有效提取渣中的铁、锌和其他有价贵金属。因此要处理铁矾渣中铁、铅、锌、银等元素，并实现渣中硫的无害化，一般需要采用火法或的湿法进行回收，湿法工艺存在废酸废液难处理的难题。火法流程工艺流程短，但是由于渣中硫含量高，火法处理脱硫成本巨大，铅锌粉尘副产物少，经济效益差，因此大量渣处于堆存状态。

为此，目前对于铁矾渣的处理工艺还有待进一步改进。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出了铁矾渣的处理系统，利用该处理系统可有效减少铁钒渣中硫的挥发，降低脱硫成本。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种铁矾渣的处理系统，包括：

第一混合装置，所述第一混合装置具有铁矾渣入口、还原煤入口和第一混合物料出口；

第一造球装置，所述第一造球装置具有第一混合物料入口和铁矾渣母球出口，所述第一混合物料入口与所述第一混合物料出口相连；

第二混合装置，所述第二混合装置具有还原煤入口、石灰石入口、粘结剂入口和第二混合物料出口；

第二造球装置，所述第二造球装置具有铁矾渣母球入口、第二混合物料入口和复合球团出口，所述铁矾渣母球入口与所述铁矾渣母球出口相连，所述第二混合物料入口与所述第二混合物料出口相连；

环形炉，所述环形炉具有复合球团入口和还原产物出口，所述复合球团入口与所述复合球团出口相连；以及

磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有还原产物入口、金属铁粉出口和尾矿出口，所述还原产物入口与所述还原产物出口相连。

由此，本实用新型上述实施例的铁矾渣的处理系统，首先利用第一造球装置将铁矾渣和还原煤制备成铁矾渣母球，再利用第二造球装置在铁矾渣母球的外层包裹还原煤和石灰石的混合物层。其次将以铁矾渣母球为核心的复合球团在环形炉内进行直接还原处理。由此铁矾渣母球的外表面的还原煤和石灰石的混合物层，可以有效阻止铁矾渣母球中硫氧化物的逸出，并且硫氧化物可以与石灰石反应生成硫酸钙或硫化钙物质，将硫固定在金属化球团中。由此可以有效地减少铁矾渣母球中硫的挥发，降低烟气脱硫成本。

在本实用新型中，所述环形炉内的热源为燃气辐射管。

在本实用新型中，所述燃气辐射管为蓄热式燃气辐射管。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的铁矾渣的处理系统的结构示意图。

图2是根据本实用新型一个实施例的铁矾渣的处理方法的流程图。

图3是根据本实用新型另一个实施例的铁矾渣的处理方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了铁矾渣的处理系统。根据本实用新型的具体实施例，下面参考图1详细描述铁矾渣的处理系统。

根据本实用新型的具体实施例，该系统包括：第一混合装置10，第一造球装置20，第二混合装置30，第二造球装置40，环形炉50，磨矿磁选装置60。

其中，第一混合装置10具有铁矾渣入口11、还原煤入口12和第一混合物料出口13；第一造球装置20具有第一混合物料入口21和铁矾渣母球出口22，第一混合物料入口21与第一混合物料出口13相连；第二混合装置30具有还原煤入口31、石灰石入口32、粘结剂入口33和第二混合物料出口34；第二造球装置40具有铁矾渣母球入口41、第二混合物料入口42和复合球团出口43，铁矾渣母球入口41与铁矾渣母球出口22相连，第二混合物料入口42与第二混合物料出口34相连；环形炉50具有复合球团入口51和还原产物出口52，复合球团入口51与复合球团出口43相连；以及磨矿磁选装置60具有还原产物入口61、金属铁粉出口62和尾矿出口63，还原产物入口61与还原产物出口52相连。

由此，本实用新型上述实施例的铁矾渣的处理系统，首先利用第一造球装置将铁矾渣和还原煤制备成铁矾渣母球，再利用第二造球装置在铁矾渣母球的外层包裹还原煤和石灰石的混合物层。其次将以铁矾渣母球为核心的复合球团在环形炉内进行直接还原处理。由此铁矾渣母球的外表面的还原煤和石灰石的混合物层，可以有效阻止铁矾渣母球中硫氧化物的逸出，并且硫氧化物可以与石灰石反应生成硫酸钙或硫化钙物质，将硫固定在金属化球团中。由此可以有效地减少铁矾渣母球中硫的挥发，降低脱硫成本。

下面参考图1-3详细描述本实用新型具体实施例的铁矾渣的处理系统，并具体描述利用该系统处理铁矾渣的方法。

S100：第一混合

根据本实用新型的具体实施例，第一混合装置10具有铁矾渣入口11、还原煤入口12和第一混合物料出口13。此将铁矾渣和还原煤在第一混合装置10内进行第一混合，以便得到第一混合物料。

根据本实用新型的具体实施例，铁钒渣为热酸浸出工艺浸出渣，其中硫含量为13％，铅含量为2％，锌含量为4％，铁含量为23％。根据本实用新型的具体示例，铁钒渣的粒度为-325目占95％以上。

S200：第一造球处理

根据本实用新型的具体实施例，第一造球装置20具有第一混合物料入口21和铁矾渣母球出口22，第一混合物料入口21与第一混合物料出口13相连。由此将所述第一混合物料在第一造球装置20内进行第一造球处理，以便得到铁矾渣母球；

根据本实用新型的具体实施例，铁矾渣母球的碳氧比为1.0-1.6。发明人发现，铁矾渣母球的碳氧比过低不利于铅、锌、铁的还原。由此通过控制铁矾渣母球的碳氧比，可以有效保证铁矾渣母球中铅、锌、铁的还原。

根据本实用新型的具体实施例，铁矾渣母球的粒径为8-12mm。发明人发现，若母球粒径过小，不利于提高生产效率，若粒径过大所含的硫元素的质量过多，需要在外层裹入更多的还原煤和石灰石的混合物，不利于还原反应的进行和硫元素的固定。

S300：第二混合

根据本实用新型的具体实施例，第二混合装置30具有还原煤入口31、石灰石入口32、粘结剂入口33和第二混合物料出口34。由此将还原煤、石灰石和粘结剂在第二混合装置30内进行第二混合，以便得到第二混合物料。由此便于进一步通过第二造球处理在铁矾渣母球的外表面包裹还原煤和石灰石。进而可以有效降低铁矾渣母球中的硫挥发率。

根据本实用新型的具体实施例，将还原煤、所述石灰石和所述粘结剂按照质量比为100：40-60：4-6进行所述第二混合。根据本实用新型的具体示例，还原煤的粒度可以为100～200目之间，石灰石的粒度可以为200目以下。将还原煤和石灰石按照上述比例进行混合，可有效阻止铁矾渣母球中硫氧化物的逸出，并且硫氧化物可以与石灰石反应生成硫酸钙或硫化钙物质，将硫固定在金属化球团中。由此可以有效地降低铁矾渣母球中的硫挥发率。上述粘结剂的添加比例可保证球团外壳的强度，防止球团外壳发生爆裂。

S400：第二造球处理

根据本实用新型的具体实施例，第二造球装置40具有铁矾渣母球入口41、第二混合物料入口42和复合球团出口43，铁矾渣母球入口41与铁矾渣母球出口22相连，第二混合物料入口42与第二混合物料出口34相连。由此将所述铁矾渣母球与所述第二混合物料在第二造球装置40内进行第二造球处理，以便使所述第二混合物料对所述铁矾渣母球进行包裹，得到以所述铁矾渣母球为核心的复合球团。

根据本实用新型的具体实施例，通过上述第二造球处理，在铁矾渣母球的外表面包裹一层还原煤和石灰石的混合物，进而可有效阻止铁矾渣母球中硫氧化物的逸出，并且硫氧化物可以与石灰石反应生成硫酸钙或硫化钙物质，将硫固定在金属化球团中。由此可以有效地降低铁矾渣母球中的硫挥发率。

根据本实用新型的具体实施例，铁矾渣母球的粒径为8-12mm，复合球团的粒径为10-16mm。第二混合物料包裹铁矾渣母球的厚度不低于2mm。

根据本实用新型的具体实施例，复合球团的碳氧比为2.0-2.6。发明人发现，碳氧比过低，球团周围的还原性气氛较差，不利于球团内铁铅锌氧化物的还原，碳氧比过高，球团强度较差，成本增加。

S500：环形炉内直接还原处理

根据本实用新型的具体实施例，环形炉50具有复合球团入口51和还原产物出口52，复合球团入口51与复合球团出口43相连。由此将所述复合球团送至环形炉内在环形炉50内进行直接还原处理，以便得到还原产物。

根据本实用新型的具体实施例，环形炉的热源为燃气辐射管。燃气辐射管以热辐射的方式提供挥发、分解、还原所需的热量。采用蓄热式燃气辐射管可控制精确炉温，并且防止球团包裹层中还原剂热解产生CO气体，球团表面和炉膛内保持较强的还原气氛，进而有效减少硫挥发，增加固硫率。根据本实用新型的具体实施例，燃气辐射管优选蓄热式燃气辐射管。由此可以进一步节省能耗。

根据本实用新型的具体实施例，在环形炉内对复合球团进行直接还原处理的温度可以为1000～1200℃。由此可利用含碳物料的自还原反应，将渣中铅、锌氧化物还原成铅、锌单质，挥发进入烟道中(还原区内可单独设置烟道)，在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌处于高温含尘烟尘中，经过换热器、掺冷风降低到250℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘，温度过低，不能实现铅锌、铁氧化物的还原。另外，发明人还发现，如果直接还原反应的温度过高，则很容易引起硫氧化物与石灰石反应生成硫酸钙的分解，逸出硫氧化物气体，反而降低了固硫率。

进一步的，环形炉内直接还原处理的时间可以为60～120min。发明人发现，如果还原时间过短，铁还原率低、铅、锌挥发率较低；如果还原时间过长，碳的烧损加大，不利于保持球团周围的还原性气氛。

根据本实用新型的具体实施例，经过环形炉还原区后的球团经由出料区内的出料装置排出炉外，还原后产物金属化球中铅、锌含量低于0.1％，固硫率大于90％，固硫率＝[(金属化球团重量*金属化球团中硫百分含量)/(生球团重量*生球团中硫百分含量)]*100，还原后的物料可送去渣铁分离系统得到铁产品和炉渣。

S600：球磨和磁选处理

根据本实用新型的具体实施例，磨矿磁选装置60具有还原产物入口61、金属铁粉出口62和尾矿出口63，还原产物入口61与还原产物出口52相连。由此将所述还原产物在磨矿磁选装置60内进行球磨和磁选处理，以便得到金属铁粉和尾矿。

实施例1

(1)将铁矾渣(S含量为13％，锌含量4％，铅含量2％)与还原煤进行混合，混合比例为100:15，碳氧比为1.2，将第一混合物料进行造球，得到铁矾渣母球，所述球团粒级在8～12mm范围内，不合格的球团经筛分后返回润磨机，重新进入第一造球工序的加料区。将还原煤、石灰石、粘结剂按照100：40：5进行混匀，混匀后以铁矾渣母球为母球，进入第二造球工序，将第二混合物料均匀的包裹在铁矾渣母球表面，得到复合球团，复合球团的粒度为10～16mm，碳氧比为2.0～2.2。

(2)将复合球团均匀的布入辐射管环形炉内进行直接还原，环形炉内分别为加料区、还原区和出料区，还原区内的温度为1100℃，还原时间为90min，铅、锌硫酸盐进一步分解为氧化铅、氧化锌，氧化物被还原为单质锌、单质铅，在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌，含尘烟气经过换热器、掺冷风降低到250℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘。

(3)还原结束后球团经出料装置排出炉外，还原物料中铅锌含量小于0.08％，固硫率为85～90％。

(4)金属化球团经磨矿磁选后得到金属铁粉和尾矿，金属铁粉中硫含量<0.1％。

实施例2

(1)将铁矾渣(S含量为13％，锌含量4％，铅含量2％)与还原煤进行混合，混合比例为100:15，碳氧比为1.4，将第一混合物料进行造球，得到铁矾渣母球，所述球团粒级在8～12mm范围内，不合格的球团经筛分后返回润磨机，重新进入第一造球工序的加料区。将还原煤、石灰石、粘结剂按照100：50：5进行混匀，混匀后以铁矾渣母球为母球，进入第二造球工序，将第二混合物料均匀的包裹在铁矾渣母球表面，得到复合球团，复合球团的粒度为10～16mm，碳氧比为2.0～2.2。

(2)将复合球团均匀的布入辐射管环形炉内进行直接还原，环形炉内分别为加料区、还原区和出料区，还原区内的温度为1100℃，还原时间为90min，铅、锌硫酸盐进一步分解为氧化铅、氧化锌，氧化物被还原为单质锌、单质铅，在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌，含尘烟气经过换热器、掺冷风降低到250℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘。

(3)还原结束后球团经出料装置排出炉外，还原物料中铅锌含量小于0.05％，固硫率为88～92％。

(4)金属化球团经磨矿磁选后得到金属铁粉和尾矿，金属铁粉中硫含量<0.1％。

实施例3

(1)将铁矾渣(S含量为13％，锌含量4％，铅含量2％)与还原煤进行混合，混合比例为100:18，碳氧比为1.6，将第一混合物料进行造球，得到铁矾渣母球，所述球团粒级在8～12mm范围内，不合格的球团经筛分后返回润磨机，重新进入第一造球工序的加料区。将还原煤、石灰石、粘结剂按照100：60：5进行混匀，混匀后以铁矾渣母球为母球，进入第二造球工序，将第二混合物料均匀的包裹在铁矾渣母球表面，得到复合球团，复合球团的粒度为10～16mm，碳氧比为2.2～2.4。

(2)将复合球团均匀的布入辐射管环形炉内进行直接还原，环形炉内分别为加料区、还原区和出料区，还原区内的温度为1150℃，还原时间为60min，铅、锌硫酸盐进一步分解为氧化铅、氧化锌，氧化物被还原为单质锌、单质铅，在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌，含尘烟气经过换热器、掺冷风降低到250℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘。

(3)还原结束后球团经出料装置排出炉外，还原后球团中铅锌含量小于0.03％，固硫率为92～94％。

(4)金属化球团经磨矿磁选后得到金属铁粉和尾矿，金属铁粉中硫含量<0.1％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。