[发明专利]一种用于硫砷金属矿石的球团包衣焙烧氧化法

说明书

本发明涉及一种用于硫砷金属矿石的予处理方法，具体地说，本发明涉及一种用于硫砷金属矿石的球团包衣焙烧氧化法。

在含硫砷金属矿石或精矿的冶金中，首先要进行原料的预处理，破坏矿石或精矿中的硫砷化物结构，传统的预处理方法是焙烧氧化法。该方法最大的缺点是焙烧烟气中含有大量的二氧化硫和三氧化二砷等有毒气体，容易污染环境。美国<JOM>杂志1973年第12期、1991年第12期分别介绍了生石灰CaO球团焙烧氧化处理硫化铜矿和金矿的方法，该法是将硫砷固定剂(生石灰)与矿粉混合后成球再焙烧，硫固定率大于95％。该方法的优点是减少了烟气中二氧化硫和三氧化二砷等有毒气体的含量，其缺点是硫砷固定不彻底，因为在球团表面1毫米范围的硫砷是固定不住的。此外，通过石灰球团焙烧氧化法所得的焙砂，由于含有不可分离的硫酸盐和砷酸盐，高温会分解，因此只能用湿法处理，不能用火法处理。

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，而提供一种完全彻底固定硫砷，焙砂既可用湿法处理，也可用火法处理的球团包衣焙烧氧化予处理方法。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：一种用于硫砷金属矿石的球团包衣焙烧氧化法，依次包括如下工序：原料制备、制粒、球团包衣、包衣球干燥、包衣球焙烧、焙烧球去衣、焙砂送入后续工序提取金属和包衣层送至废料场堆存；把矿石原料和粘接剂制成球团；球团用硫砷固定剂包衣；包衣球干燥后在空气气氛中进行焙烧；焙烧所得的焙烧球经去衣，分离出焙砂和包衣层废料。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：

原料制备：包括矿石或精矿制备，粘接剂制备和硫砷固定剂制备。这三种原料制备的目的是保证原料的粒度和含水率符合制粒过程的要求。如果原料是块状，则首先要进行破碎，磨细至200目，其中小于200目要大于50％；如果是经过处理的浮选精矿，则不必破碎磨细。原料的含水率要小于10％，否则要予先干燥。

制粒的目的是将矿石和粘接剂的混合料制成符合要求的团块状料，制粒是在圆盘式制粒机或圆筒式制粒机制造的，制粒后的团块状料叫球团，当原料含水率不足以形成球团时，应在制粒时额外添加水份。单一的矿石是不能形成球团的，要添加粘接剂。可用的粘接剂有膨润土，球团使用的膨润土用量是矿石重量的0.5-5％。球团的直径为10-35毫米。

球团包衣是在制粒产生的球团外面敷覆一层有一定厚度、均匀、连续的、由硫砷固定剂组成的覆盖层，该覆盖层叫包衣层，这个过程叫包衣，经包衣的球团叫包衣球，包衣球是用圆盘式制粒机或圆筒式制粒机制造的。

包衣所用的原料是硫砷固定剂。硫砷固定剂是在一定温度下，能与焙烧过程中产生的二氧化硫和三氧化二砷发生化学反应的碱性物质。可用的硫砷固定剂是熟石灰Ca(OH)₂。熟石灰来源广泛，价格低廉、硫砷固定效果好，生成的盐类(硫酸钙CaSO₄和砷酸钙Ca₃(AsO₄)₂)化学稳定性高，不易产生二次污染等，熟石灰用量是理论用量的1.05-1.2倍。

包衣球干燥：含有粘接剂膨润土和硫砷固定剂熟石灰的包衣球，如果干燥温度不当，会在干燥初期产生低温表面裂纹，在破裂温度范围300-500C会发生爆裂。

包衣球焙烧是使矿石或精矿中的硫砷化物氧化分解，将金属硫砷化物转化为金属氧化物，生成的二氧化硫和三氧化三砷气体从包衣球内部向外部扩散，在包衣层处被硫砷固定剂捕获，实现二氧化硫和三氧化二砷的无气体排放。焙烧温度取决于三个因素，一是焙烧温度高于硫砷化物的着火点温度，二是焙烧温度低于硫砷酸钙的最低分解温度，三是使焙砂最适应后续提取金属工序的焙烧温度，焙烧温度一般为450-750C，焙烧是在空气气氛中进行的，向焙烧炉中通入空气的流量和速度无严格要求，焙烧过程所得的焙烧球是用竖炉、回转窑焙烧的，焙烧时间视包衣球的大小而定，当包衣球直径为30-35毫米时，焙烧时间为4-6小时；当包衣球直径为15-20毫米时，焙烧时间为2-4小时。

焙烧球去衣：焙烧后的焙烧球由内外三部分组成，最外层是未发生化学反应的硫砷固定剂，中间层由硫砷酸盐组成，内部是金属氧化物组成的焙砂，焙烧球去衣的目的是实现焙砂与由硫砷酸盐组成的包衣层的分离，焙烧球去衣过程所得的焙砂和包衣层废料是通过机械破碎、筛分、重选方法分离的，回收的焙砂送入后续工序提取金属，含硫砷酸盐的包衣层送入废料场堆存。