高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法
【專利摘要】高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，本發明涉及礦砂中砷的脫除方法。本發明是要解決現有的礦石脫砷方法應用于河道尾砂時砷的脫除率低，不能滿足冶煉的要求的技術問題。本方法：向河道尾砂中添加膨潤土，加水混勻后造球，然后放入氧化爐中，在空氣過量的條件下焙燒，得到氧化礦球；再將氧化礦球與還原煤放入豎式管爐中焙燒，使河道尾砂中的砷去除，經本發明的方法處理后的河道尾砂中砷的百分含量為0.1%以下，去除率達90%～96%，可滿足高爐冶煉要求。
【專利說明】高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及河道尾砂中砷的脫除方法。
技術背景
[0002]隨著冶金工業的迅速發展，尾礦、尾砂的產生量不斷增加。我國現有2000多座礦山尾礦、尾砂庫，尾礦總庫容達10億方，積存量達千億噸。絕大多數尾砂僅僅被簡單地覆土填埋，含重金屬尾砂流入河道中，致使河道堵塞，給河流水體造成了嚴重的重金屬污染。此外，在鐵礦資源日益緊張的趨勢下，河道尾砂經初選和精選后可獲得含硫、鐵、砷精礦產品，可實現資源綜合回收利用。在尾砂中硫、鐵、砷等的共生關系非常復雜，砷的含量超標影響了鐵精礦冶煉工序，必須脫除鐵精礦中的神。
[0003]關于脫砷研究已有大量的文獻:包括選礦脫砷法、細菌氧化法、NaOH焙燒脫砷法、濕法氧化法、氧化焙燒法、加壓氧化法、硝酸分解法、真空脫砷法等方法。目前國內外處理高砷鐵礦的方法可有2種:一種是用氧化焙燒、還原焙燒和真空焙燒等火法進行處理，砷直接以白砷形式回收；另一種是采用酸浸、堿浸或鹽浸等濕法流程，先把砷從礦中分離出來，然后再進一步采用硫化法處理或進行其它無害化處理。
[0004]我國在尾礦脫砷工藝方面已有不少專利:如申請號為01138006的中國專利公開了高砷高硫金精礦脫除砷硫元素的方法，含砷硫金精礦經調漿后進入還原爐進行缺氧焙燒，脫除砷和大部分硫；還原爐出來的渣和經熱旋風收集下來的塵再進入氧化爐進行氧化焙燒，進一步脫硫；兩股煙氣經各自的降溫除塵系統后匯合于電除塵器進口，再進入收砷制硫酸系統；含少量砷的塵再經調漿后返回還原爐進行二次焙燒脫砷。申請號為CN200410065946.2的中國專利公開了高含砷含硫鐵礦綜合利用砷元素的方法，該法是從高含砷硫鐵礦中綜合利用砷硫元素的方 法，含砷硫鐵礦加入還原爐進行缺氧培燒，脫除砷和大部分硫；還原爐出來的渣和經熱旋風收集下來的塵再進入氧化爐進行氧化焙燒，進一步脫硫；兩股煙氣經各自的降溫除塵系統后匯合于電除塵器進口，再進入收砷制硫酸系統。
[0005]以上脫砷工藝具有較好的效果，并實現資源的有效回收利用，但河道尾砂中砷含量為2.0%~2.5%，其含量高不能滿足冶煉的要求，在利用現有的脫砷方法進行脫砷，即直接將河道尾砂加入爐中缺氧碚燒，由于河道尾砂堆積，加熱不均勻，氣態物質難于逸出，砷的脫除率只有30%~40%，仍舊不能滿足冶煉要求，影響了高砷硫鐵河道尾砂的綜合利用。

【發明內容】

[0006]本發明是要解決現有的礦石脫砷方法應用于河道尾砂時砷的脫除率低，不能滿足冶煉的要求的技術問題，而提供高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法。
[0007]本發明的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法按以下步驟進行:
[0008]一、向河道尾砂中添加膨潤土，加水混勻后得到生料，將生料加入到造球機中造球，得到生球；
[0009]二、將步驟一制備的生球加入氧化爐中，在空氣過量的條件下，升溫至850 V~920°C并保持8~12min，得到氧化礦球；
[0010]三、按氧化礦球與還原煤的質量比為(1.6~2):1將步驟二得到的氧化礦球與還原煤裝入還原罐內，再將還原罐放入溫度為870°C~880°C的豎式管爐中焙燒55~65min，焙燒時控制豎式管爐中內氧氣體積含量至4%~5%，然后將還原罐從豎式管爐內中取出，降到室溫，完成高砷硫鐵河道尾砂脫砷。
[0011]本發明向河道尾砂中加入膨潤土，造球后，放入氧化爐中，在空氣過量條件下河道尾砂中的FeS、Fe304完全氧化成Fe2O3，硫絕大部分生成SO2進入煙氣中，少量生成硫酸鹽進入鐵精礦中，而砷則揮發，經氧化爐工段，鐵精礦中砷的含量為0.5~0.6%，去除率達75%~80%。然后采用干法進料，將氧化礦球和還原煤送入豎式爐在缺氧氣氛中焙燒，氧化礦球中的砷以As2O3形態進入煙氣中，硫大部分以SO2及升華硫形態進入煙氣，最后經處理后的河道尾砂中砷的百分含量為0.1%以下，去除率達90%~96%，可滿足高爐冶煉要求。
[0012]本發明在分析砷及含砷礦物的理化性質和研究礦物學特征的基礎上，利用單質砷、砷硫化物、砷黃鐵礦等可在弱氧化氣氛下被氧化成三氧化二砷，砷酸鹽礦物則在弱還原氣氛下被還原成三氧化二砷的特點，采用球團氧化——弱氧還原工藝，利用膨潤土制備的球團，一是可以避免河道尾砂直接在爐內堆積而引起的氣體外逸困難，二是利用膨潤土對逸出的氣體進行吸附，深度去除砷、硫等雜質。本發明開展河道尾砂中砷的脫除研究，使尾砂中砷含量得到深度脫除，工藝操作簡單，有利于在中小企業間推廣應用。
【具體實施方式】
[0013]【具體實施方式】一:本實施方式的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法按以下步驟進行:
[0014]一、向河道尾砂中添加膨潤土，加水混勻后得到生料，將生料加入到造球機中造球，得到生球；
`[0015]二、將步驟一制備的生球加入氧化爐中，在空氣過量的條件下，升溫至850°C~920°C并保持8~12min，得到氧化礦球；
[0016]三、按氧化礦球與還原煤的質量比為(1.6~2):1將步驟二得到的氧化礦球與還原煤裝入還原罐內，再將還原罐放入溫度為870°C~880°C的豎式管爐中焙燒55~65min，焙燒時控制豎式管爐中內氧氣體積含量至4%~5%，然后將還原罐從豎式管爐內中取出，降到室溫，完成高砷硫鐵河道尾砂脫砷。
[0017]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是步驟一中膨潤土的添加量是占河道尾砂質量的3%~5% ;其它與【具體實施方式】一相同。
[0018]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是步驟一中膨潤土的添加量是占河道尾砂質量的4% ;其它與【具體實施方式】一相同。
[0019]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是步驟一中生料中水的質量百分含量為15%~18% ;其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0020]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是步驟一中生料中水的質量百分含量為16% ;其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0021]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是步驟一中生球的直徑為10~12mm ;其它與【具體實施方式】一至五之一相同。[0022]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是步驟一中生球的直徑為Ilmm;其它與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0023]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是步驟三中焙燒時控制豎式管爐中內氧氣體積含量為4.5% ;其它與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0024]本實施方式中的焙燒時控制豎式管爐中內氧氣體積含量為4.5%是通過控制豎式管爐燃燒器的溫度升高為5~25°C來實現的。
[0025]用以下試驗驗證本發明的有益效果: [0026]實施例1:本實施例的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法按以下步驟進行:
[0027]一、向4kg河道尾砂(干基)中添加0.12kg膨潤土，加入0.62kg /K，混勻后得到生料，將生料加入到圓盤造球機中進行造球，圓盤造球機的直徑φ=1000_,轉速23r/min,邊高h=150mm，傾角α=47°，造好的生球經過篩分，將直徑為10~12mm的生球作為合格生球；
[0028]二、將步驟一制備的合格生球加入氧化爐中后，在空氣過量的條件下，升溫至920°C并保持lOmin，得到氧化礦球；
[0029]三、按氧化礦球與還原煤的質量比為5:3將步驟二得到的氧化礦球與還原煤裝入還原罐內，再將還原罐放入溫度為880°C的豎式管爐中焙燒60min，焙燒時控制爐內氧含量至4%，然后將還原罐從豎式管爐內中取出，降到室溫，完成高砷硫鐵河道尾砂脫砷。
[0030]經檢測分析，本實施例1的合格生球中砷的含量為2.5% ;經氧化爐工段，氧化礦球中砷的含量為0.6%，去除率達75% ;經豎式弱氧管爐直接還原，砷以As2O3形態進入煙氣中，硫大部分以SO2及升華硫形態進入煙氣，經本實施例處理后的河道球團中砷的含量為
0.101%，砷總去除率為95.96%。本實施例1利用膨潤土制備的球團，一是可以避免河道尾砂直接在爐內堆積而引起的氣體外逸困難，二是利用膨潤土對逸出的氣體進行吸附，深入去除砷、硫等雜質，達到了很好的效果，滿足了冶煉要求，使高砷硫鐵河道尾砂能夠得到綜合利用。
[0031]實施例2:本實施例的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法按以下步驟進行:
[0032]一、向4kg河道尾砂(干基)中添加0.2kg膨潤土，加入0.64kg水，混勻后得到生料，將生料加入到圓盤造球機中進行造球，圓盤造球機的直徑φ=1000_,轉速23r/min,邊高h=150mm，傾角α=47°，造好的生球經過篩分，將直徑為10~12mm的生球作為合格生球；
[0033]二、將步驟一制備的合格生球加入氧化爐中后，在空氣過量的條件下，升溫至890°C并保持lOmin，得到氧化礦球；
[0034]三、按氧化礦球與還原煤的質量比為2:1將步驟二得到的氧化礦球與還原煤裝入還原罐內，再將還原罐放入溫度為870°C的豎式管爐中焙燒55min，焙燒時控制爐內氧含量至5%，然后將還原罐從豎式管爐內中取出，降到室溫，完成高砷硫鐵河道尾砂脫砷。
[0035]經檢測分析，本實施例1的合格生球中砷的含量為2.43% ;經氧化爐工段，氧化礦球中砷的含量為0.57%，去除率達76.5% ;經豎式弱氧管爐直接還原，砷以As2O3形態進入煙氣中，硫大部分以SO2及升華硫形態進入煙氣，經本實施例處理后的河道球團中砷的含量為
0.096%，砷總去除率為96.1%。本實施例1利用膨潤土制備的球團，一是可以避免河道尾砂直接在爐內堆積而引起的氣體外逸困難，二是利用膨潤土對逸出的氣體進行吸附，深入去除砷、硫等雜質，達到了很好的效果，滿足了冶煉要求，使高砷硫鐵河道尾砂能夠得到綜合利 用。
【權利要求】
1.高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于該方法按以下步驟進行: 一、向河道尾砂中添加膨潤土，加水混勻后得到生料，將生料加入到造球機中造球，得到生球； 二、將步驟一制備的生球加入氧化爐中，在空氣過量的條件下，升溫至850°C~920°C并保持8~12min,得到氧化礦球； 三、按氧化礦球與還原煤的質量比為(1.6~2):1將步驟二得到的氧化礦球與還原煤裝入還原罐內，再將還原罐放入溫度為870°C~880°C的豎式管爐中焙燒55~65min，焙燒時控制豎式管爐中內氧氣體積含量至4%~5%，然后將還原罐從豎式管爐內中取出，降到室溫，完成高砷硫鐵河道尾砂脫砷。
2.根據權利要求1所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中膨潤土的添加量是占河道尾砂質量的3%~5%。
3.根據權利要求1所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中膨潤土的添加量是占河道尾砂質量的4%。
4.根據權利要求1、2或3所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中生料中水的質量百分含量為15%~18%。
5.根據權利要求1、2或3所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中生料中水的質量百分含量為16%。
6.根據權利要求1、2或3所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中生球的直徑為10~12mm。
7.根據權利要求1、2或3所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟一中生球的直徑為11mm。`
8.根據權利要求1、2或3所述的高砷硫鐵河道尾砂脫砷綜合利用的方法，其特征在于步驟三中焙燒時控制豎式管爐中內氧氣體積含量為4.5%。
【文檔編號】C22B1/02GK103555931SQ201310571017
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】邱亞群, 李二平, 向仁軍, 成應向 申請人:湖南省環境保護科學研究院