一種由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法
【專利摘要】本發明公開了一種由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，包括如下步驟：磨礦：將硫酸渣進行磨礦至硫酸渣的粒徑在0.18mm以下；浸出藥劑處理：將磨礦后的硫酸渣與浸出藥劑混合均勻，反應30～120min后過濾；反浮選脫脈石：調節礦漿pH；粗選1次；初掃選1次；再掃選1至2次，得到掃選礦漿；干燥：將掃選礦漿濃縮、過濾并干燥，獲得高品位鐵精粉。該方法可去除硫酸渣中大部分有害元素，減少抑制劑和捕收劑的消耗，改善抑制劑和捕收劑與礦物表面的作用效果，獲得高品位(鐵的品位達62％以上)、低有害物質含量(S、P、As、Cu、Pb的含量低于0.1％)、高回收率(鐵回收率達80％以上)的鐵精粉。
【專利說明】一種由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及了一種由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，屬于礦物綜合利用處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]近年來隨著我國經濟的突飛猛進的增長，對原材料的消費與需求不斷加大，尤其像礦產這種不可再生的資源存在嚴重的需求矛盾，特別是我國原有的礦山資源的枯竭和已有的探明儲量的礦產之間的矛盾加劇了這種緊張程度。因此，合理及有效的利用已有礦產及二次資源是我國當今乃至今后長期研究的重要課題。
[0003]硫酸渣又稱硫鐵礦燒渣和黃鐵礦燒渣，是制酸企業利用硫鐵礦中FS2 (約占50% )中的硫制取硫酸后所排放的含鐵占主要成分的固體渣。由于我國產生硫酸所需原料的品位低及雜質含量高等原因，致使硫鐵礦中另一重要鐵資源大部分未被利用而被丟棄堆存，嚴重污染了周邊環境及資源浪費。
[0004]每生產I噸硫酸就會產生0.8?1.0噸渣。目前，我國每年隨硫酸渣排放的鐵約500多萬噸，相當于一座年開采能力為1150萬噸的鐵礦山的年產精礦量，而且逐年增長，力口上歷年堆存的硫酸渣累計多達數億噸，同時我國所有鐵礦資源保有儲量當中，以硫鐵礦形式的鐵資源占到20?40%。因此，如果能夠有效利用硫酸渣中占主要成分的鐵資源生產合格的煉鐵原料，將會產生極大的經濟和環境效益，對緩解我鐵礦資源緊張及依賴進口產生積極作用。
[0005]國內硫酸渣中含鐵量普遍較低，雜質含量高，一般為30?50%，無法直接用于煉鐵。因此，硫酸渣煉鐵前須提高鐵品位，降低有害成分含量。目前利用硫酸渣提取鐵精粉的方法主要包括:物理選礦和化學選礦方法。物理選礦方法包括磁選和重選等常規的選礦處理方法，工藝簡單且易于實現工業化。但是經過高溫焙燒后產出的硫酸渣，與天然礦物相比，其物化性質有了很大改變。其中的鐵的氧化礦物與脈石之間多以連生體形式存在，相互包裹填充，呈浸染狀，蜂窩狀。硫酸渣這種復雜的結構用常規單一的物理選礦方法(如磁選、重選、浮選)很難達到理想的分離效果，硫酸渣中Ca、Mg、S、As、Cu、Pb、P等有害元素的含量一般很高，這些元素在原渣中可能主要以CaSO40.5H20、MgSO4, CaO、MgO, As2S3、As203、CuSO4, PbSO4, ZnSO4, FeS04、FeS2 和微量的 CuO、PbO、ZnO, CuFeS2, PbS、ZnS 等形式存在，因而難以達到有效分離，大大超過煉鐵的原料水平。同時，這些方法對處理的原料有要求，不同的企業生產的燒渣化學成分和性質都有很大的區別。如采用磁選，使用范圍窄，許多廠家產出的硫酸渣主要以弱磁性的a -Fe203為主，分離效果很差，且硫酸渣這種蜂窩狀結構在分選過程中，產品中經常機械性夾帶金屬硫化物和硫酸鹽等，影響產品質量，重選、浮選同樣存在這種影響，尤其硫酸渣許多可溶性鹽(如金屬硫酸鹽)對浮選時藥劑消耗和作用效果有較大影響，浮選時經常要根據原料的礦物化學成分改變藥劑配比和浮選方案，產品質量不穩定且波動大。化學選礦方法雖然對原料沒要求且能達到一定量的脫硫及除雜效果，但鐵含量不能滿足要求，且工藝復雜及處理條件和環境要求苛刻，經濟可行性較差。
[0006]硫酸渣中的有害元素S大部分以熟石膏(CaSO40.5H20)的形式存在，溶解后的熟石膏應在一定的時間內進行固液分離，否則以溶解度更低的硬石膏(CaS042H20)析出，硬石膏不溶于酸和堿，只能高溫煅燒轉化為氧化鈣再溶解分離，溫度過高時就會和鐵反應變為造巖礦物，反應溫度控制不便并且高溫煅燒屬于高能耗，現有技術由硫酸渣制取鐵精粉的方法中，單純采用浮選和重選等物理選礦法，難以去除硬石膏，許多金屬雜質礦物也難以去除干凈，所得的產品質量不穩定、波動較大。
【發明內容】
[0007]為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，該方法操作簡單，可獲得高品位、低有害物質含量、高回收率的鐵精粉。
[0008]實現本發明目的所采取的技術方案為，一種由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，包括如下步驟:
[0009](I)磨礦:將硫酸渣進行磨礦至硫酸渣的粒徑在0.18mm以下；
[0010](2)浸出藥劑處理:將磨礦后的硫酸渣與質量百分濃度為0.5%?20%的浸出藥劑按硫酸洛:浸出藥劑=lg:1.5mL?lg: 15mL的質量體積比混合均勻，室溫下反應30?120分鐘后過濾得到濾渣和濾液，所述浸出藥劑為氧化性酸或弱氧化性酸；
[0011](3)反浮選脫脈石:
[0012]a)調節礦漿pH值:將濾渣加入水中攪拌均勻，配制成質量百分濃度為10%?50%的礦漿，然后向礦漿中加入pH調整劑，使礦漿的pH保持在6?10之間；
[0013]b)粗選:向礦漿中加入鐵礦物抑制劑，攪拌3?5分鐘后向礦漿中加入脈石捕收齊IJ，攪拌3?5分鐘后再加入起泡劑，攪拌均勻后送入浮選機中，通入空氣進行粗選5?15分鐘，刮出帶有尾礦渣的泡沫，得到粗選礦漿；所述鐵礦物抑制劑的添加量為300?1500g/t礦漿，脈石捕收劑的添加量為150?1000g/t礦漿，起泡劑的添加量為50?200g/t礦漿；
[0014]c)初掃選:向粗選礦漿中加入鐵礦物抑制劑，攪拌3?5分鐘后加入脈石捕收劑，攪拌3?5分鐘后再加入起泡劑，攪拌均勻后通入空氣進行掃選5?15分鐘，刮出帶有尾礦渣的泡沫；所述鐵礦物抑制劑的添加量為50?300g/t粗選礦漿，脈石捕收劑的添加量為50?200g/t粗選礦漿，起泡劑的添加量為20?150g/t粗選礦漿；
[0015]d)再掃選:重復步驟c) I?2次，得到掃選礦漿；
[0016](4)干燥:將掃選礦漿濃縮、過濾并干燥，獲得高品位鐵精粉。
[0017]所述步驟⑵中浸出藥劑為王水、硝酸、高氯酸或鹽酸。
[0018]將步驟(2)得到的濾液回收并循環套用，循環套用3?5次后向濾液中添加石灰水，調節濾液PH至達到污水綜合排放標準，隨后將濾液排放。
[0019]將步驟(3)中刮出的帶有尾礦渣的泡沫濃縮并干燥。
[0020]所述步驟(3)中pH調整劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉或氧化鈣。
[0021]所述步驟(3)中鐵礦物抑制劑為改性淀粉、腐殖酸或腐殖酸鹽。
[0022]所述步驟(3)中脈石捕收劑為有機胺類捕收劑。
[0023]所述有機胺類捕收劑為十二胺、N-十二烷基乙二胺或醚胺。
[0024]所述步驟(3)中起泡劑為松醇油、煤油、桉樹油或甲基戊醇。
[0025]由上述技術方法可知，本發明提供的方法進行反浮選選礦之前，首先對硫酸渣進行磨礦，磨礦可使包裹的未反應的FeS2和伴生礦暴露出來，然后用氧化性或弱氧化性酸浸泡磨礦后的硫酸渣，氧化浸出硫酸渣中非可溶性未反應完全的FeS2和伴生礦，同時去除80%以上的有害元素及少量的可溶性鐵鹽，但是幾乎不溶解鐵氧化物或溶解的鐵氧化物的量很少，濾渣中鐵的品位得到顯著提高；采用特殊的氧化浸取藥劑如低濃度王水，這種浸取劑有利于CaS042H20的溶解并能夠增加浸取反應分離時間。
[0026]該方法采用浸出藥劑對磨礦后的硫酸渣進行浸出處理，可提高反浮選脫脈石步驟的反浮選效果，去除了 Ca、Mg、S、As、Cu、Pb和P等有害元素，避免了以上元素溶解形成離子影響鐵礦物抑制劑和脈石捕收劑的作用效果，同時去除了 CaSO40.5H20，避免了硬石膏在脈石礦物和鐵礦物表面析出，因而降低了鐵礦物抑制劑和脈石捕收劑的消耗量，提高鐵礦物抑制劑的抑制效果，而且磨礦和浸出可以增加礦物的單體解離度和礦物表面的清洗效果，有利于反浮選分離。總之，該方法中的磨礦和浸出藥劑浸出步驟有利于后續的反浮選分離步驟，與采用單一反浮選分離相比，該方法中鐵的品位平均提高2%?6%，而且產品質量穩定。
[0027]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
[0028]該方法適用范圍廣，適合各種因硫鐵礦的成礦方式不同、硫品位不同、制酸工藝的差異而產出的結構和性質不同的硫酸渣，浸出處理步驟中的濾液可重復使用，然后經簡單處理可將其中的有價金屬回收，而反浮選過程中所用的鐵礦物抑制劑和脈石捕收劑大部分為環境友好型，對環境污染小，且易于實現工業化；解決了單一反浮選處理硫酸渣存在的一些問題，獲得的鐵精粉廣品質量穩定，鐵精粉中鐵的品位達62%以上,其他有害兀素(S、P、As、Cu、Pb)的含量低于0.1%，鐵回收率達80%以上，資源得到充分利用，獲得的鐵精粉不僅可以直接作為煉鐵的原料，而且可以直接作為其他鐵系產品原料，刮出的泡沫中含有尾礦渣，將泡沫濃縮并干燥后可以作為建材或混凝土原料。
【具體實施方式】
[0029]下面結合具體實施例對本發明進行具體說明。
[0030]本發明的內容不僅僅局限于以下實施例。
[0031]實施例1:
[0032]將鐵品位為36.64%的硫酸渣先進行磨礦，磨礦至硫酸渣的粒徑在0.18mm以下，按硫酸渣:浸出藥劑=lg:3mL的質量體積比將磨礦后的硫酸渣與質量百分濃度為3%的王水充分混合均勻，浸出45分鐘后過濾得濾渣和濾液，將濾液回收并循環套用，循環套用3?5次后在濾液中添加石灰水至濾液pH滿足污水綜合排放標準,隨后將濾液排放。將濾洛和水加入機械攪拌桶中攪拌均勻，配制成百分濃度為20%的礦漿，然后向機械攪拌桶中加入氫氧化鈉，攪拌均勻，使礦漿的PH保持為7.0，接著向機械攪拌桶中按600g/t礦漿的量添加土豆改性淀粉，攪拌3分鐘后，按500g/t礦漿的量添加十二胺，攪拌3分鐘后，再按60g/t礦漿的量加入松醇油，攪拌均勻后送入浮選機，通入空氣進行粗選10分鐘，脫除脈石得到粗選礦漿；接著向浮選機內粗選礦漿中按200g/t粗選礦漿的量添加土豆改性淀粉，攪拌3分鐘后，按166.7g/t粗選礦漿的量添加十二胺，攪拌3分鐘后，按30g/t粗選礦漿的量添加松醇油，攪拌均勻后進行兩次10分鐘掃選脫除殘余脈石，得到掃選礦漿，最后將掃選礦漿濃縮，過濾并干燥后得到鐵精粉，將刮出的帶有尾礦渣的泡沫濃縮并干燥。本實施例中回收率為83%,所得的鐵精粉中鐵的品位為64.75%,硫、磷、砷及重金屬含量小于0.1%,完全滿足高爐煉鐵原料鐵精粉的標準，刮出的泡沫干燥后可作為建材或混凝土原料。
[0033]檢測檢測硫酸渣原料和鐵精粉中主要化學成分的含量，檢測的結果如下表所示:
[0034]表I硫酸渣原料的主要化學成分
[0035]
AhO IIII項網 Fe S S12 — I MgO CaO As Cu Pb Zn P
_____、 I I I I____
含.36.64 7,22 17,12 4.42 | 7.60 | 458 | 0.243 | 0.272 0.571 1.163 0,177
[0036]表2處理后鐵精粉的主要化學成分
[0037]
^ I AbO I I
項(I Fe S I S12 ' MgO CaO As Cu Pb Zn P#M% 64.57 0.043 | 5.62 2.89 1.51 2.82 0.019 0.063 0.042 0.520 0.015
[0038]由表I和表2可知，該方法獲得的鐵精粉中鐵的品位為64.57%, S、Cu、Pb、Zn和P等有害元素的含量低于0.1%，其它雜質的含量大幅度降低。
[0039]實施例2:
[0040]將鐵品位為45.17%的硫酸渣先進行磨礦，磨礦至硫酸渣的粒徑在0.18mm以下，按硫酸渣:浸出藥劑=lg:5mL的質量體積比將磨礦后的硫酸渣與質量百分濃度為1.5%的硝酸充分混合均勻，浸出60分鐘后過濾得濾渣和濾液，將濾液回收并循環套用，循環套用3?5次后在濾液中添加石灰水至濾液pH滿足污水綜合排放標準,隨后將濾液排放。將濾渣和水加入機械攪拌桶中攪拌均勻，配制成百分濃度為40%的礦漿，然后向機械攪拌桶中加入碳酸鈉，攪拌均勻，使礦漿的PH保持為8.0，接著向機械攪拌桶中添加玉米改性淀粉，玉米改性淀粉的用量為1000g/t礦漿，攪拌5分鐘后加入N-十二烷基乙二胺，N-十二烷基乙二胺的用量為400g/t礦漿，攪拌5分鐘后，再加入煤油，煤油的用量為100g/t礦漿，攪拌均勻后送入浮選機，通入空氣進行粗選15分鐘，脫除脈石得到粗選礦漿；接著向浮選機內粗選礦漿中加入玉米改性淀粉，玉米改性淀粉的用量250g/t粗選礦漿，攪拌5分鐘后加入N-十二烷基乙二胺，N-十二烷基乙二胺的用量為100g/t粗選礦漿，攪拌5分鐘后，再加入煤油，煤油的用量為40g/t粗選礦漿，攪拌均勻后進行兩次15分鐘掃選脫除殘余脈石，得到掃選礦漿，最后將掃選礦漿濃縮，過濾并干燥得到鐵精粉，將刮出的帶有尾礦渣的泡沫濃縮并干燥。本實施例中的回收率為87%,所得的鐵精粉中鐵的品位為65.23%,硫磷砷及重金屬含量小于0.1 %，完全滿足高爐煉鐵原料鐵精粉的標準，刮出的泡沫干燥后可作為建材或混凝土原料。
[0041]檢測檢測硫酸渣原料和鐵精粉中主要化學成分的含量，檢測的結果下表所示:
[0042]表3硫酸渣原料的主要化學成分
[0043][Fe is fslo^~IAl2O3 |MgO~ICaO lAs [Cu [Pb fzii fp含量 ％ 45.17 3.69 15.14 6.67 8.60 4.18 0.412 0.306 0.792 0.884 0.107
[0044]表4處理后鐵精粉的主要化學成分
[0045]
[Fe is fslo^~IAl2O3~[igo IcaO IAs [Cu [Pb fzii [P含量 ％~65.23 0.078 3.93 4.61~1739~ 1.85 0.035 0.045 0.072 0.260 0.006
[0046]由表3和表4可知，該方法獲得的鐵精粉中鐵的品位為65.23%, S、Cu、Pb、Zn和P等有害元素的含量低于0.1%，其它雜質的含量大幅度降低。
[0047]實施例3:
[0048]將鐵品位為39.04%的硫酸渣先進行磨礦，磨礦至硫酸渣的粒徑在0.18mm以下，按硫酸渣:浸出藥劑=lg:6mL的質量體積比將磨礦后的硫酸渣與實例I中所使用過的王水充分混合均勻，浸出30分鐘后過濾得濾渣和濾液，將濾液回收并循環套用，循環套用3?5次后在濾液中添加石灰水至濾液pH滿足污水綜合排放標準,隨后將濾液排放。將濾洛和水加入機械攪拌桶中攪拌均勻，配制成百分濃度為30 %的礦漿，然后向機械攪拌桶中加入氫氧化鈉，攪拌均勻，使礦漿的PH保持為7.6，接著向機械攪拌桶中添加腐植酸鈉，腐植酸鈉的用量為1200g/t礦漿，攪拌4分鐘后加入醚胺，醚胺的用量為400g/t礦漿，攪拌3分鐘后，再加入甲基戊醇，甲基戊醇的用量為100g/t礦漿，攪拌均勻后送入浮選機，通入空氣進行粗選12分鐘，脫除脈石得到粗選礦漿；接著向浮選機內粗選礦漿中加入腐植酸鈉，腐植酸鈉的用量為200g/t粗選礦漿，攪拌4分鐘后加入醚胺，醚胺的用量為100g/t粗選礦漿，攪拌4分鐘后加入甲基戊醇，甲基戊醇的用量為30g/t粗選礦漿，攪拌均勻后進行兩次12分鐘掃選脫除殘余脈石，得到掃選礦漿，最后將掃選礦漿濃縮，過濾并干燥得到鐵精粉，將刮出的帶有尾礦渣的泡沫濃縮并干燥。此次工藝的回收率為81%，所得的鐵精粉中鐵的品位為62.87%,硫磷砷及重金屬含量小于0.1 完全滿足高爐煉鐵原料鐵精粉的標準,刮出的泡沫干燥后可作為建材或混凝土原料。
[0049]檢測檢測硫酸渣原料和鐵精粉中主要化學成分的含量，檢測的結果如下表所示:
[0050]表5硫酸渣原料的主要化學成分
[0051]
[Fe fs fslo^~IAl2O3 |Mg0~ICaO IAs [Cu [Pb fzii [P含量 ％ 39.04 4.97 15.29 5.97 3.81~ 6.10 0.335 0.114 0.271 1.356 0.294
[0052]表6處理后鐵精粉的主要化學成分
[0053]
[Fe fs fslo^~IAl2O3~[igo |Ca0 IAs [Cu [Pb fzii [P含量 ％~62.87 0.08 10.23 2.67~Τ?8~0.28 0.022 0.033 0.056 0.437 0.021
[0054]由表5和表6可知，該方法獲得的鐵精粉中鐵的品位為62.87%, S、Cu、Pb、Zn和
P等有害元素的含量低于0.1%，其它雜質的含量大幅度降低。
【權利要求】
1.一種由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)磨礦:將硫酸渣進行磨礦至硫酸渣的粒徑在0.18mm以下； (2)浸出藥劑處理:將磨礦后的硫酸渣與質量百分濃度為0.5%?20%的浸出藥劑按硫酸洛:浸出藥劑=lg: 1.5mL?lg: 15mL的質量體積比混合均勻，室溫下反應30?120分鐘后過濾得到濾渣和濾液，所述浸出藥劑為氧化性酸或弱氧化性酸； (3)反浮選脫脈石: a)調節礦漿pH值:將濾渣加入水中攪拌均勻，配制成質量百分濃度為10%?50%的礦漿，然后向礦漿中加入PH調整劑，使礦漿的pH保持在6?10之間； b)粗選:向礦漿中加入鐵礦物抑制劑，攪拌3?5分鐘后向礦漿中加入脈石捕收劑，攪拌3?5分鐘后再加入起泡劑，攪拌均勻后送入浮選機中，通入空氣進行粗選5?15分鐘，刮出帶有尾礦渣的泡沫，得到粗選礦漿；所述鐵礦物抑制劑的添加量為300?1500g/t礦漿，脈石捕收劑的添加量為150?1000g/t礦漿，起泡劑的添加量為50?200g/t礦漿； c)初掃選:向粗選礦漿中加入鐵礦物抑制劑，攪拌3?5分鐘后加入脈石捕收劑，攪拌3?5分鐘后再加入起泡劑，攪拌均勻后通入空氣進行掃選5?15分鐘，刮出帶有尾礦渣的泡沫；所述鐵礦物抑制劑的添加量為50?300g/t粗選礦漿，脈石捕收劑的添加量為50?200g/t粗選礦漿，起泡劑的添加量為20?150g/t粗選礦漿； d)再掃選:重復步驟c)I?2次，得到掃選礦漿； (4)干燥:將掃選礦漿濃縮、過濾并干燥，獲得高品位鐵精粉。
2.根據權利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，其特征在于:所述步驟(2)中浸出藥劑為王水、硝酸、高氯酸或鹽酸。
3.根據權利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，其特征在于:將步驟(2)得到的濾液回收并循環套用，循環套用3?5次后向濾液中添加石灰水，調節濾液PH至達到污水綜合排放標準，隨后將濾液排放。
4.根據權利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，其特征在于:將步驟(3)中刮出的帶有尾礦渣的泡沫濃縮并干燥。
5.根據權利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，其特征在于:所述步驟(3)中pH調整劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉或氧化鈣。
6.根據權利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，其特征在于:所述步驟(3)中鐵礦物抑制劑為改性淀粉、腐殖酸或腐殖酸鹽。
7.根據權利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，其特征在于:所述步驟(3)中脈石捕收劑為有機胺類捕收劑。
8.根據權利要求7所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，其特征在于:所述有機胺類捕收劑為十二胺、N-十二烷基乙二胺或醚胺。
9.根據權利要求1所述的由高硫低品位硫酸渣制取高品位鐵精粉的方法，其特征在于:所述步驟(3)中起泡劑為松醇油、煤油、桉樹油或甲基戊醇。
【文檔編號】B03D1/01GK104148190SQ201410416247
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月21日 優先權日:2014年8月21日
【發明者】朱蕾, 周富春, 田熙科, 羅東岳, 楊超, 王龍艷 申請人:武漢中地西能科技有限公司