本發明涉及冶金領域，尤其涉及一種利用鋅浸出渣制備鐵酸鋅的方法及裝置。

背景技術：

濕法煉鋅在世界范圍內已占鋅冶煉總量的80％以上，是世界煉鋅生產的發展方向。濕法煉鋅工藝主要包括：常規濕法煉鋅工藝、高溫熱酸浸出工藝和硫化鋅精礦氧壓直接浸出工藝，其中硫化鋅精礦氧壓直接浸出工藝是目前濕法煉鋅的新技術也是發展趨勢。但國內目前主流還是常規浸出工藝和高溫熱酸浸出工藝。

濕法煉鋅無論采用哪種工藝，最終都會產出相當數量的浸出渣。這些浸出渣顆粒細小并含有一定量的鋅、鉛、銦、金、銀等有價元素，這部分渣如果得不到有效地利用將會造成嚴重的環境污染和資源浪費。為了綜合利用浸出渣，減少環境污染同時充分有效地利用二次資源，取得經濟和環境的雙重效益，實現環境、資源和社會的可持續發展，國內外學者做了大量的研究,提出了一系列的方法。這些方法在工藝類型上歸納起來可分為濕法工藝和火法工藝。

濕法工藝一般是采用熱酸浸出工藝處理鋅浸出渣，該法雖然可以提取鋅浸出渣中的鋅，但是具有渣量大，工藝流程長等缺點。火法工藝是采用回轉窯處理鋅浸出渣。該工藝存在鋅回收率低(小于85％)，貴金屬銀、銦回收率低(小于40％)、煤消耗量大。而且回轉窯的設備運行穩定性較差，高溫區結圈嚴重，耐火材料消耗較大，設備維護費用高。同時會產生大量的含鐵、鋅窯渣，仍然產生大量的二次固體廢棄物。

鋅浸出渣中的鋅主要是以鐵酸鋅的形式存在，而鐵酸鋅是重要的軟磁材料,也是丁烯氧化脫氫的催化劑和具有很高光催化活性及對可見光敏感的半導體催化劑。同時,鐵酸鋅還是性能優良的透明無機顏料,具有耐熱、耐光、無毒和防銹等顯著特點。該專利涉及一種用鋅浸出渣制造鐵酸鋅的系統與方法。

技術實現要素：

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出了一種利用鋅浸出渣制備鐵酸鋅的方法和裝置。

本發明采用的方法如下：

一種利用鋅浸出渣制備鐵酸鋅的方法，包含以下步驟：

步驟一，將鋅浸出渣烘干并細磨，其中優選地，鋅浸出渣被烘干至水分小于1％并被細磨至粒度為0.074mm以下；

步驟二，將步驟一中細磨后的鋅浸出渣加入鐵紅并壓制成球團，其中優選地，壓制球團的壓力為19-25mpa以保證球團的致密性并使物料充分接觸；

步驟三，將球團烘干并送入轉底爐加熱進行反應，優選地，球團被烘干至水分1％以下；

步驟四，將經過步驟三處理后的球團水淬冷卻并進行磨礦磁選；

步驟五，將磨礦磁選后的鐵酸鋅粉使用硫酸進行浸出；

步驟六，將浸出后的溶液ph值調整到5.1-5.4，并加入氫氧化鐵；

步驟七，將經過步驟六處理的溶液再次進行磨礦磁選后得到鐵酸鋅粉。

進一步地，鋅浸出渣中的鋅的質量分數為10-20％，鐵的質量分數為20-25％，鉛的質量分數為2-5％。

進一步地，步驟二中的鋅浸出渣與鐵紅以及水按照質量比100:3-6:10-15進行配料。

進一步地，步驟三中的轉底爐內部分為預熱區、硫酸鋅分解區以及主反應區。球團首先在300-500℃的預熱區揮發掉球團中的一部分灰分和雜質，隨后進入1050-1100℃的硫酸鋅分解區，在硫酸鋅分解區，硫酸鋅分解成氧化鋅和二氧化硫。隨后進入到900-1000℃，優選為950-1000℃的主反應區，在主反應區，鐵紅中的三氧化二鐵、鋅浸出渣中的三氧化二鐵和氧化鋅反應生成穩定的鐵酸鋅。

進一步地，步驟五中的磨礦磁選的磁場強度為1000-1200oe，步驟七中進行磁選的磁場強度為600-800oe。

進一步地，在步驟五中，為了使鐵酸鋅和脈石相分離，用磨礦機將球團磨細到-0.0325mm以下。

進一步地，在步驟六中，鐵酸鋅粉的鐵酸鋅品味為80％以上，使用濃度40-60g/l的硫酸進行浸出，球團中的一些鉛、銦的氧化物和氫離子反應生成鉛離子、銦離子進入到溶液中。

進一步地，浸出時間為15-85min，優選為20-70min，浸出過程不斷攪拌，使脈石相和鐵酸鋅充分解離。

進一步地，步驟五中加入氫氧化鐵的作用是除硅。氫氧化鐵的濃度優選為8-12g/l，由于氫氧化鐵和二氧化硅在溶液中的電荷性正好相反，所以氫氧化鐵和二氧化硅形成膠狀絮凝狀態。

進一步地，經過步驟七的磁選得到的鐵酸鋅品位大于98％的鐵酸鋅粉。

本發明還公開了一種執行上述方法的裝置，裝置包括：

磨礦設備，磨礦設備具有進料口和出料口；

混料機，混料機具有與入料口、加液口以及出料口，混料機的入料口與所述磨礦設備的出料口相連；

壓球機，壓球機具有入料口及出料口，混料機的出料口與壓球機的入料口相連；

烘干機，壓球機的出料口與烘干機相連；

轉底爐，轉底爐設有進料口和出料口，轉底爐的爐膛依次設置的預熱區、分解區、主反應區以及出料區，烘干機與轉底爐的進料口相連，轉底爐的進料口位于預熱區，轉底爐的出料口位于出料區；

水淬裝置，進料口和出料口，水淬裝置的進料口與轉底爐的出料口相連；用于將轉底爐中生成的球團進行水淬冷卻；

一次磨選裝置，一次磨選裝置與水淬裝置的出料口連接，用于將水淬后的球團進行磨礦磁選；

浸出裝置，浸出裝置設有進料口與出料口，浸出的進料口與一次磨選裝置的出料口相連；

二次磨選裝置，二次磨選裝置設有進料口和出料口，二次磨選裝置的進料口與浸出裝置的出料口相連。

進一步地，預熱區與分解區通過預熱區隔墻分隔，分解區與主反應區通過分解區隔墻分隔；主反應區和出料區通過主反應區隔墻分隔。

進一步地，分解區設置有蓄熱式燒嘴進行加熱，加熱過程中通過氮氣進行保護。

進一步地，出料區設置出料螺旋裝置用于將主反應區反應結束后的球團排出爐體。

進一步地，浸出系統具有攪拌裝置。

進一步地，烘干機具有可旋轉的滾筒，可旋轉的滾筒由傳動皮帶可驅動地與電動機相連。

通過采用上述技術方案，取得了以下諸多有益效果：

(1)本發明實現鋅浸出渣直接利用制備高經濟價值的鐵酸鋅。

(2)利用轉底爐分區的特點，實現氧化鋅和三氧化二鐵反應生成鐵酸鋅，增加鐵酸鋅的回收率。

(3)本發明采用火法與濕法相結合的方法得到高品質的鐵酸鋅。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點在與附圖結合對實施例進行的描述中將更加明顯并容易理解，其中：

圖1示出了根據本發明實施例的利用鋅浸出渣制備鐵酸鋅的方法的流程示意圖。

圖2示出了根據本發明實施例的制備鐵酸鋅的裝置示意圖。

具體實施方式

應當理解，在示例性實施例中所示的本發明的實施例僅是說明性的。雖然在本發明中僅對少數實施例進行了詳細描述，但本領域技術人員很容易領會在未實質脫離本發明主題的教導情況下，多種修改是可行的。相應地，所有這樣的修改都應當被包括在本發明的范圍內。在不脫離本發明的主旨的情況下，可以對以下示例性實施例的設計、操作條件和參數等做出其他的替換、修改、變化和刪減。

實施例一

如圖1及圖2所示，本實施例中的鋅浸出渣含鐵21％、鋅11％以及鉛2％。在步驟s101中，將鋅浸出渣烘干至水分小于1％，然后磨細至0.074mm以下。隨后將磨細的鋅浸出渣和鐵紅從料倉1和料倉2中倒入混料機3，同時加入水，鋅浸出渣、鐵紅以及水按照質量比100:3:10的比例進行混合。隨后將混合物料送入壓球機4，在步驟s102處進行壓球。壓球機壓力控制在20mpa。接著在步驟s103處，將壓制的球團送入到烘干機5中進行烘干。隨后在步驟s104中，將烘干的球團布入轉底爐6中，轉底爐6的預熱區溫度350℃，硫酸鋅分解區溫度1060℃，主反應區溫度設置為960℃。球團在硫酸鋅分解區實現硫酸鋅分解生成氧化鋅，在主反應區中氧化亞鐵和氧化鋅反應生成鐵酸鋅。隨后，煅燒后的球團排出轉底爐6并經過水淬，在步驟s105處在第一次磨選裝置7中進行第一次磨礦磁選，首先將球團磨到325目以下，隨后進行第一次磁選，磁場強度1000oe，第一磁選得到82％品位的鐵酸鋅粉和尾渣。接著將尾渣排出，在步驟s106處將鐵酸鋅粉送入到浸出裝置8進行浸出，浸出液硫酸濃度45g/l，浸出溫度38℃，浸出時間25min。浸出工序結束將溶液ph調整到5.2，在步驟s107處按照9g/l的濃度加入氫氧化鐵進行除硅。除完硅的溶液在步驟s108處通過二次磨選裝置9進行第二次磁選，磁場強度600oe。隨后得到品位為98.52％的鐵酸鋅粉。

實施例二

如圖1及圖2所示，本實施例中的鋅浸出渣含鐵23％、鋅15％以及鉛2.8％。在步驟s101中，將鋅浸出渣烘干至水分小于1％，然后磨細至0.074mm以下。隨后將磨細的鋅浸出渣和鐵紅從料倉1和料倉2中倒入混料機3，同時加入水，鋅浸出渣、鐵紅以及水按照質量比100:5:12的比例進行混合。隨后將混合物料送入壓球機4，在步驟s102處進行壓球。壓球機壓力控制在20mpa。接著在步驟s103處，將壓制的球團送入到烘干機5中進行烘干。隨后在步驟s104中，將烘干的球團布入轉底爐6中，轉底爐6的預熱區溫度400℃，硫酸鋅分解區溫度1080℃，主反應區溫度設置為980℃。球團在三個區實現硫酸鋅分解、氧化亞鐵和氧化鋅反應生成鐵酸鋅的過程。隨后，煅燒后的球團排出轉底爐6并經過水淬以后，在步驟s105處在第一次磨選系統7中進行第一次磨礦磁選，首先將球團磨到325目以下，隨后進行第一次磁選，磁場強度1100oe。磁選結束得到83％品位的鐵酸鋅粉和尾渣。接著將尾渣排出，在步驟s106處將鐵酸鋅粉送入到浸出裝置8進行浸出，浸出液硫酸濃度48g/l，浸出溫度43℃，浸出時間50min。浸出工序結束將溶液ph調整到5.3，在步驟s107處按照11g/l的濃度加入氫氧化鐵進行除硅。除完硅的溶液在步驟s108處通過二次磨選系統9進行第二次磁選，磁場強度700oe。隨后得到品位為98.99％的鐵酸鋅粉。

實施例三

如圖1及圖2所示，本實施例中的鋅浸出渣含鐵25％、鋅18％以及鉛4.6％。在步驟s101中，將鋅浸出渣烘干至水分小于1％，然后磨細至0.074mm以下。隨后將磨細的鋅浸出渣和鐵紅從料倉1和料倉2中倒入混料機3，同時加入水，鋅浸出渣、鐵紅以及水按照質量比100:6:14的比例進行混合。隨后將混合物料送入壓球機4，在步驟s102處進行壓球。壓球機壓力控制在20mpa。接著在步驟s103處，將壓制的球團送入到烘干機5中進行烘干。隨后在步驟s104中，將烘干的球團布入轉底爐6中，轉底爐6的預熱區溫度450℃，硫酸鋅分解區溫度1090℃，主反應區溫度設置為990℃。球團在三個區實現硫酸鋅分解、氧化亞鐵和氧化鋅反應生成鐵酸鋅的過程。隨后，煅燒后的球團排出轉底爐6并經過水淬以后，在步驟s105處在第一次磨選系統7中進行第一次磨礦磁選，首先將球團磨到325目以下，隨后進行第一次磁選，磁場強度1200oe。磁選結束得到83.23％品位的鐵酸鋅粉和尾渣。接著將尾渣排出，在步驟s106處將鐵酸鋅粉送入到浸出裝置8進行浸出，浸出液硫酸濃度52g/l，浸出溫度45℃，浸出時間65min。浸出工序結束將溶液ph調整到5.6，在步驟s107處按照12g/l的濃度加入氫氧化鐵進行除硅。除完硅的溶液在步驟s108處通過二次磨選系統9進行第二次磁選，磁場強度800oe。隨后得到品位為99.23％的鐵酸鋅粉。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明的實施范圍；如果不脫離本發明的精神和范圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明權利要求的保護范圍當中。