[发明专利]酸浸-碱溶联合处理硫铁矿烧渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理硫铁矿烧渣的方法，特别是酸浸-碱溶联合处理硫铁矿烧渣的方法。它主要适用于以硫铁矿为原料生产硫酸过程中产生的烧渣处理，该烧渣中总铁品位大于40％，同时，该方法中的部分技术也可用于赤泥的处理。

背景技术

硫铁矿烧渣是硫铁矿制硫酸过程中的废渣，生产每吨硫酸排出烧渣0.8吨，每年的烧渣数量在1200万吨左右。长期以来，硫铁矿烧渣的综合利用一直是硫酸工业关注的一个重要问题。硫铁矿烧渣中富含铁资源，一般品位在40％～64％之间，目前，对于硫铁矿烧渣的利用仅仅局限于净水剂、铁系染料、水泥添加剂等领域，而且从技术和市场方面受到许多条件的限制。

目前，我国大多数硫铁矿制酸企业都使用35％左右的硫铁矿，只有广东云浮硫铁矿、湖北黄麦岭化工等少数几家企业使用45％以上的硫精矿。许多硫铁矿制酸企业的入炉矿品位甚至连30％都不能保证。因此，硫铁矿制酸企业产生的烧渣铁含量普遍较低，含铁量多在40％一50％之间，并且残硫量较高，只能用作水泥添加剂。我国虽从20世纪50年代就开始对硫铁矿烧渣资源进行综合利用研究，并开发了烧渣制砖、生产氧化铁红等铁系精细化工产品、通过选矿或选渣获得高品位烧渣用作炼铁原料等工艺，但这些工艺多存在投资大、铁利用率低、容易造成二次污染等问题，且目前多处于小规模生产状态。近年来，随着国内铁矿石资源紧缺和进口铁矿石价格不断攀升，硫铁矿烧渣中铁资源的工业价值日显突出，对硫铁矿烧渣进行综合利用已越来越为我国硫铁矿制酸企业所重视。

我国要求炼铁原料标准为Fe＞50％，S≤0.3％，P≤0.1％-0.25％，As≤0.07％，Pb≤0.10％，Zn≤0.10％，Cu≤0.2％，Sn≤0.08％。硫铁矿烧渣中所含硫和砷是影响其用于铁精矿的关键，因此要想实现硫铁矿烧渣作为炼铁原料的设想，必须完成烧渣中杂质的脱除及有效成分的富集。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸浸-碱溶联合处理硫铁矿烧渣的方法，采用硝酸浸取硫铁矿烧渣，脱除其中的硫、砷等杂质，大部分铁留在固相中使铁得到富集，酸浸液可用于制备磷酸铁、硝基复合肥等产品，酸浸渣可以进一步碱解脱除二氧化硅提高铁品位，碱解液用于制备白炭黑和氯化钠溶液，最终制备出符合要求的铁精矿，使硫铁矿烧渣得到充分的综合利用，不仅节能减排效果好而且可以提高资源利用率。

本发明包括如下工艺步骤：

<1>酸浸取硫铁矿烧渣：利用硝酸与硫铁矿烧渣反应活性较低的特点，脱除烧渣中包括硫、砷在内的碱性氧化物杂质，使铁仍以氧化物形式在固相中，相当于对铁进行富集；

硝酸浸取烧渣脱除其中的硫及其它碱性氧化物(除铁外)，主要反应如下：

6HNO₃+Fe₂O₃＝2Fe(NO₃)₃+3H₂O        (1)

CaSO₄+2HNO₃＝Ca(NO₃)₂+H₂SO₄        (2)

MgO+2HNO₃＝Mg(NO₃)₂+H₂O            (3)

PbO+2HNO₃＝Pb(NO₃)₂+H₂O            (4)

CuO+2HNO₃＝Cu(NO₃)₂+H₂O            (5)

ZnO+2HNO₃＝Zn(NO₃)₂+H₂O            (6)

根据化学计量关系，硝酸理论用量计算式为

式中，M——物质的量。

为了最大限度的脱除杂质，将采用数倍的硝酸理论用量，称作硝酸过量系数，用R表示。

按照上述硝酸理论用量计算式计算，经过正交试验得出酸浸优化工艺条件为：硝酸浓度为6mol·L^-1，酸浸取时间为60min，温度为50℃，硝酸过量系数R为15，过滤后，固相为酸浸渣、液相为酸浸液。