[发明专利]一种在火法有色金属冶金中低碳处置磷石膏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在火法有色金属冶金中低碳处置磷石膏的方法；属于有色金属火法冶金技术领域。

背景技术

磷化工湿法生产一吨P₂O₅就要产生5t磷石膏,全球磷石膏年产出量近2亿吨,国内约7000万吨/年。磷石膏是一种数量巨大的工业固体废弃物,正面临堆场土地占用及环境保护的双重压力;磷石膏又是一种硫和钙的巨大资源,而我国硫资源缺乏,如硫磺进口量占消耗量的三分之二以上。尽管有多种途径对磷石膏加以利用,如直接用作石膏板、石膏砌块等建筑材料的原料,但与天然石膏相比,存在活性差和残留磷引起建材发霉两大问题。秉着将磷石膏中的钙和硫按循环利用原则,生产硫酸和水泥应该是磷石膏的最佳处置方案。因此,上世纪70年代以来人们对磷石膏生产硫酸和水泥进行了大量研究和开发,但因总磷和游离CaO含量偏高使水泥质量无法达标，烟气中SO₂浓度偏低导致制酸困难,以及能耗高等原因始终未能实现规模化生产。最近,国内引进美国的WTP湿法磷酸生产工艺,可解决磷石膏中总磷含量偏高的问题,对游离CaO、CaS及SO₃的控制进行了基础研究,但须建设专门的磷石膏处理厂,包括制酸和水泥生产系统,需要大批投资和建厂土地。

目前我国铜、铅、锌、镍、锡、锑及铋等重有色金属的年产量已超过1400万吨,绝大部分用火法生产,为了造渣,冶炼过程中必须加入石灰石等含钙熔剂,年加入总量约800万吨,排放CO₂约300万吨/年,冶炼炉渣的主要成分FeO、CaO及SiO₂均以化合物形态存在,是生产水泥的优质原料;另一方面,重有色金属原料大都是硫化矿,经富氧熔炼获得高浓度的SO₂烟气,重金属火法冶炼厂均建有硫酸分厂。因此，在重有色冶炼行业中用磷石膏替代石灰石等含钙熔剂添加剂，具有2大显著优势：（1）充分利用了硫化矿的氧化反应热，使磷石膏在冶炼过程中分解，氧化钙进入冶炼炉渣，（2）分解产生的SO₂和硫化矿氧化产生的高浓度SO₂烟气汇集在一起并进入制酸系统。目前尚未有磷石膏作为有色冶炼含钙熔剂相关文献报道。

据以上情况分析,特提出本发明,在重有色金属火冶金中用磷石膏替代石灰石等含钙熔剂,在不建专门处理厂的情况下,大量处置磷石膏固废,使其中的钙和硫循环利用,同时大量减少重金属火冶金中的温室气体排放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在火法有色金属冶金中低碳处置磷石膏的方法。本发明在有色金属火冶金中用磷石膏替代石灰石等含钙熔剂,在不建专门处理厂的情况下,大量处置磷石膏固废,使其中的钙和硫循环利用,同时大量减少重金属火冶金中的温室气体排放。

本发明一种在火法有色金属冶金中低碳处置磷石膏的方法，以磷石膏替代有色金属火法冶金所用的石灰石、石灰等作为造渣剂中的含钙熔剂，根据火法有色金属冶金中入炉原辅材料的成分含量和处理量、磷石膏的成分含量、设计的炉渣的主要成分含量，计算出造渣剂中需要添加的钙的量，根据造渣剂中添加的钙的量以及磷石膏的含钙量，计算出磷石膏的用量，1200-1250℃条件下使磷石膏中的氧化钙进入炉渣，成为水泥的优质原料，硫酸根转化为二氧化硫，随冶炼烟气制酸。

本发明一种在火法有色金属冶金中低碳处置磷石膏的方法，所述火法有色金属冶金的工艺选自硫化铜精矿的富氧造锍熔炼工艺、硫化铜精矿造锍熔炼渣的贫化工艺、冰铜的吹炼工艺、硫化铅精矿的氧化熔炼工艺、硫化铅锑精矿氧化熔炼工艺、硫化锑精矿的氧化挥发熔炼工艺中的一种。

本发明一种在火法有色金属冶金中低碳处置磷石膏的方法，所述硫化铜精矿的富氧造锍熔炼工艺是根据硫化铜精矿的成分含量和处理量、辅料的成分含量和处理量、设计的炉渣的主要成分含量，计算出造渣剂中需要添加的钙的量，根据造渣剂中添加的钙的量以及磷石膏的含钙量，计算出磷石膏的用量后，在1200-1250℃条件下，进行的富氧造锍熔炼作业；所述辅料为铜冶炼厂各种二次返料、石英砂；所述设计的炉渣为三元渣，三元渣中的主要成分以质量百分比计包括：Fe30～40%、SiO₂30～40%、CaO6.2～10.2%，余量为杂质，其中SiO₂与CaO的总质量与Fe的质量比为1.94～1.44；富氧造锍熔炼时，所用气体中O₂的体积百分含量为21-100%。