[发明专利]高砷硫铁河道尾砂脱砷综合利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及河道尾砂中砷的脱除方法。

技术背景

随着冶金工业的迅速发展，尾矿、尾砂的产生量不断增加。我国现有2000多座矿山尾矿、尾砂库，尾矿总库容达10亿方，积存量达千亿吨。绝大多数尾砂仅仅被简单地覆土填埋，含重金属尾砂流入河道中，致使河道堵塞，给河流水体造成了严重的重金属污染。此外，在铁矿资源日益紧张的趋势下，河道尾砂经初选和精选后可获得含硫、铁、砷精矿产品，可实现资源综合回收利用。在尾砂中硫、铁、砷等的共生关系非常复杂，砷的含量超标影响了铁精矿冶炼工序，必须脱除铁精矿中的砷。

关于脱砷研究已有大量的文献：包括选矿脱砷法、细菌氧化法、NaOH焙烧脱砷法、湿法氧化法、氧化焙烧法、加压氧化法、硝酸分解法、真空脱砷法等方法。目前国内外处理高砷铁矿的方法可有2种：一种是用氧化焙烧、还原焙烧和真空焙烧等火法进行处理，砷直接以白砷形式回收；另一种是采用酸浸、碱浸或盐浸等湿法流程，先把砷从矿中分离出来，然后再进一步采用硫化法处理或进行其它无害化处理。

我国在尾矿脱砷工艺方面已有不少专利：如申请号为01138006的中国专利公开了高砷高硫金精矿脱除砷硫元素的方法，含砷硫金精矿经调浆后进入还原炉进行缺氧焙烧，脱除砷和大部分硫；还原炉出来的渣和经热旋风收集下来的尘再进入氧化炉进行氧化焙烧，进一步脱硫；两股烟气经各自的降温除尘系统后汇合于电除尘器进口，再进入收砷制硫酸系统；含少量砷的尘再经调浆后返回还原炉进行二次焙烧脱砷。申请号为CN200410065946.2的中国专利公开了高含砷含硫铁矿综合利用砷元素的方法，该法是从高含砷硫铁矿中综合利用砷硫元素的方法，含砷硫铁矿加入还原炉进行缺氧培烧，脱除砷和大部分硫；还原炉出来的渣和经热旋风收集下来的尘再进入氧化炉进行氧化焙烧，进一步脱硫；两股烟气经各自的降温除尘系统后汇合于电除尘器进口，再进入收砷制硫酸系统。

以上脱砷工艺具有较好的效果，并实现资源的有效回收利用，但河道尾砂中砷含量为2.0%～2.5%，其含量高不能满足冶炼的要求，在利用现有的脱砷方法进行脱砷，即直接将河道尾砂加入炉中缺氧碚烧，由于河道尾砂堆积，加热不均匀，气态物质难于逸出，砷的脱除率只有30%～40%，仍旧不能满足冶炼要求，影响了高砷硫铁河道尾砂的综合利用。

发明内容

本发明是要解决现有的矿石脱砷方法应用于河道尾砂时砷的脱除率低，不能满足冶炼的要求的技术问题，而提供高砷硫铁河道尾砂脱砷综合利用的方法。

本发明的高砷硫铁河道尾砂脱砷综合利用的方法按以下步骤进行：

一、向河道尾砂中添加膨润土，加水混匀后得到生料，将生料加入到造球机中造球，得到生球；

二、将步骤一制备的生球加入氧化炉中，在空气过量的条件下，升温至850℃～920℃并保持8～12min，得到氧化矿球；

三、按氧化矿球与还原煤的质量比为（1.6～2）：1将步骤二得到的氧化矿球与还原煤装入还原罐内，再将还原罐放入温度为870℃～880℃的竖式管炉中焙烧55～65min，焙烧时控制竖式管炉中内氧气体积含量至4%～5%，然后将还原罐从竖式管炉内中取出，降到室温，完成高砷硫铁河道尾砂脱砷。

本发明向河道尾砂中加入膨润土，造球后，放入氧化炉中，在空气过量条件下河道尾砂中的FeS、Fe₃O₄完全氧化成Fe₂O₃，硫绝大部分生成SO₂进入烟气中，少量生成硫酸盐进入铁精矿中，而砷则挥发，经氧化炉工段，铁精矿中砷的含量为0.5～0.6%，去除率达75%～80%。然后采用干法进料，将氧化矿球和还原煤送入竖式炉在缺氧气氛中焙烧，氧化矿球中的砷以As₂O₃形态进入烟气中，硫大部分以SO₂及升华硫形态进入烟气，最后经处理后的河道尾砂中砷的百分含量为0.1%以下，去除率达90%～96%，可满足高炉冶炼要求。

本发明在分析砷及含砷矿物的理化性质和研究矿物学特征的基础上,利用单质砷、砷硫化物、砷黄铁矿等可在弱氧化气氛下被氧化成三氧化二砷，砷酸盐矿物则在弱还原气氛下被还原成三氧化二砷的特点，采用球团氧化——弱氧还原工艺，利用膨润土制备的球团，一是可以避免河道尾砂直接在炉内堆积而引起的气体外逸困难，二是利用膨润土对逸出的气体进行吸附，深度去除砷、硫等杂质。本发明开展河道尾砂中砷的脱除研究，使尾砂中砷含量得到深度脱除，工艺操作简单，有利于在中小企业间推广应用。

具体实施方式