一種鐵礬渣低溫分解及分別回收資源的方法與流程
2023-04-24 12:11:41
本發明涉及鐵礬渣的資源化利用領域，具體涉及一種鐵礬渣低溫分解及分別回收資源的方法。
背景技術：
近十年來，我國鉛鋅冶金保持了快速增長的勢頭，2010年，鉛鋅總產量達到958.10萬噸。對於年產10萬噸的溼法工藝生電鋅廠，若鋅精礦含鐵以8％計，則每年產出的黃銨鐵礬(鐵礬渣)約為5.3萬噸[陳永明，唐謨堂，第19卷第7期中國有色金屬學報楊聲海，等.naoh分解含銦鐵礬渣新工藝[j].中國有色金屬學報，2009，19(7)：1322-1331]。我國鉛鋅金屬產量已連續多年位居世界第一。在產品產能飛速發展的同時，生產過程中的黃銨鐵礬的處理問題逐步凸現，不僅關係到資源的綜合循環利用，而且更關係到對自然環境的影響。
根據黃銨鐵礬的熱性質，在加熱升溫過程中發生熱分解，不同溫度分解的產物不同，如下反應式：
[邱電雲，馬榮駿.熱酸浸出溼法煉鋅中鐵礬渣的處理方法[j].湖南有色金屬，1994，10(3)：158-162]。因此，將黃銨鐵礬在高溫煅燒，可回收氨氣、氧化硫和氧化鐵。
另外，黃銨鐵礬在低溫(400℃)分解後，得到的中間產物，其物相還不很清楚，一些文獻將其取名為硫鐵燒渣；因中間產物主要含硫酸鐵的相關物質，本申請將中間產物，取名為硫酸鐵粉。
譚宏斌等人的發明專利，公開了黃銨鐵礬中回收硫的工藝，包括(1)用鉛鋅冶煉廠產生的黃銨鐵礬作為原料，其中加入添加劑、成形劑、氣氛調節劑、水，攪拌均勻後，製成球狀顆粒；(2)球狀顆粒通過振動給料機，送入柱狀熱處理爐中，於700～900℃反應得到氧化鐵副產品，經爐膛下開口底部的振動出料機直接收集；產生的煙氣通過爐膛頂部的排氣口排出，由鉛鋅冶煉過程中的酸浸液吸收後，送硫酸製備車間，回收硫；(3)將收集到的氧化鐵副產品用粉磨、洗滌、乾燥後得到工業用氧化鐵原料[譚宏斌，馬小玲，侯小強，等.從黃銨鐵礬中回收硫的工藝[p].專利申請號：201310397438.3]。
該專利柱狀熱處理爐產生的煙氣，由於含有部分空氣和氣氛調節劑產生的氣體，煙氣中氧化硫的濃度較低，影響製備硫酸的效率，增加硫酸的成本。
技術實現要素：
為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種鐵礬渣低溫分解及分別回收資源的方法，本發明可單獨回收氨氣、氧化硫和氧化鐵粉，同已有技術方案相比，本方法能節約生產成本，降低能耗，提高效率。
為達到以上目的，本發明採取了如下技術方案：
一種鐵礬渣低溫分解及分別回收資源的方法，包括以下步驟：
將鐵礬渣在400～450℃的低溫換熱器中進行預分解，充分反應得到硫酸鐵粉和氨氣，收集氨氣；再在硫酸鐵粉中加入催化劑和還原劑，混合均勻後，加入500～600℃的高溫換熱器中分解反應，充分反應得到氧化硫氣體和氧化鐵粉，收集氧化硫氣體和氧化鐵粉，從氧化鐵粉中回收有價金屬；其中，催化劑為氧化銅、氧化錳或氧化鐵，加入量為鐵礬渣質量的0.01～0.05％；還原劑為硫化鋅、硫化鉛、煤油或斑銅礦，加入量為鐵礬渣質量的15～20％。
作為本發明的進一步改進，所述的低溫換熱器中，換熱管的材料為不鏽鋼；高溫換熱器中，換熱管的材料為陶瓷管。
作為本發明的進一步改進，所述的高溫換熱器放出的煙氣中氧化硫含量均大於40％。
作為本發明的進一步改進，低溫換熱器放出的氨氣直接用於沉礬工藝，在煉鋅工藝中循環利用。
作為本發明的進一步改進，回收高溫換熱器放出的氧化硫用於制硫酸。
作為本發明的進一步改進，得到的氧化鐵粉用質量濃度為5％的氯化銨溶液浸泡後，容易回收氧化鐵粉中的有價金屬，其中鋅的回收率大於90％；回收有價金屬後的氧化鐵粉，作為水泥廠或鋼廠的原料。其中，氧化鐵粉與氯化銨溶液的質量比為1:2。
相對於現有技術，本發明具有以下有點：
本發明的方法中，進行分段分解反應，可單獨回收氨氣、氧化硫和氧化鐵粉；有利於資源充分回收。尤其是在硫酸鐵粉中加入催化劑，催化劑的電子容易傳遞給硫鐵燒渣，燒渣中的六價硫得到電子，容易轉變為四價，有利於硫鐵燒渣分解，降低分解溫度。還原劑與硫鐵燒渣分解產生的氧氣反應，生成氧化硫氣體，進一步提高氧化硫氣體中氧化硫的濃度，還可為硫鐵燒渣分解提供熱量。鐵礬渣低溫分解，有利於氧化鐵中鋅的回收。同已有技術方案相比，本方法能節約生產成本，降低能耗，提高效率。能顯著提高硫酸的生產效率和產品質量，降低生產成本，節能降耗，具有顯著的經濟效益和社會效益。
換熱器，為外殼中豎立放置的柱狀管束，物料從上部加入管內，在管內分解後，固體從下端排除，氣體從上端排除。柱狀管的外壁用煤產生的熱煙氣進行加熱。由於柱狀管外壁的熱煙氣不與柱狀管內部的氧化硫氣體或氨氣接觸，保證了氧化硫氣體的濃度或氨氣的純度。
本發明分解產生的氧化硫氣體，濃度高，可用於制硫酸；分解產生的氧化鐵粉，回收有價金屬後，可作為水泥廠或鋼廠的原料。氨氣在煉鋅工藝中可循環利用，資源的進一步充分利用。
具體實施方式
以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例1
將100kg鐵礬渣在400℃的低溫換熱器中進行預分解，得到硫酸鐵粉和氨氣，分解產生的氨氣在煉鋅工藝中可循環利用；再在硫酸鐵粉中加入0.01kg催化劑氧化銅和15kg還原劑硫化鉛，混合均勻後，加入550℃的高溫換熱器中分解得到氧化硫氣體和氧化鐵粉，從氧化鐵粉中回收有價金屬。高溫換熱器放出的煙氣中氧化硫含量均大於40％。氧化硫氣體用於制硫酸；得到的氧化鐵粉用質量濃度為5％的氯化銨溶液浸泡後，回收氧化鐵粉中的有價金屬，回收有價金屬後的氧化鐵粉，作為水泥廠或鋼廠的原料；其中，氧化鐵粉與氯化銨溶液的質量比為1:2。
實施例2
將100kg鐵礬渣在430℃的低溫換熱器中進行預分解，得到硫酸鐵粉和氨氣，分解產生的氨氣在煉鋅工藝中可循環利用；再在硫酸鐵粉中加入0.05kg催化劑氧化銅和20kg還原劑硫化鉛，混合均勻後，加入500℃的高溫換熱器中分解得到氧化硫氣體和氧化鐵粉。從氧化鐵粉中回收有價金屬。高溫換熱器放出的煙氣中氧化硫含量均大於40％。氧化硫氣體用於制硫酸；得到的氧化鐵粉用質量濃度為5％的氯化銨溶液浸泡後，回收氧化鐵粉中的有價金屬，回收有價金屬後的氧化鐵粉，作為水泥廠或鋼廠的原料；其中，氧化鐵粉與氯化銨溶液的質量比為1:2。
實施例3
將100kg鐵礬渣在450℃的低溫換熱器中進行預分解，得到硫酸鐵粉和氨氣，分解產生的氨氣在煉鋅工藝中可循環利用；再在硫酸鐵粉中加入0.04kg催化劑氧化銅和16kg還原劑硫化鉛，混合均勻後，加入600℃的高溫換熱器中分解得到氧化硫氣體和氧化鐵粉。從氧化鐵粉中回收有價金屬。高溫換熱器放出的煙氣中氧化硫含量均大於40％。氧化硫氣體用於制硫酸；得到的氧化鐵粉用質量濃度為5％的氯化銨溶液浸泡後，回收氧化鐵粉中的有價金屬，回收有價金屬後的氧化鐵粉，作為水泥廠或鋼廠的原料；其中，氧化鐵粉與氯化銨溶液的質量比為1:2。
下表為編號為1-15的15個實施例，其他具體步驟通實施例1。
所有的實施例中，通過煙氣成份分析，煙氣中氧化硫含量均大於40％。鐵礬渣分解得到的氧化鐵粉，通過5％氯化銨溶液回收有價金屬，其中氧化鐵粉與氯化銨溶液的質量比為1:2，實施例中鋅的回收率均大於90％。