一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法.pdf

一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法，涉及一种硫酸渣的处理工艺，尤其是一种化学方法处理硫酸渣，将硫酸渣中的有害物质去除，并实现其废渣有效利用的工艺。本发明的处理方法包括筛选、磁选、化选和固液分离步骤。在本发明的工艺中，首先经过筛选和磁选将硫酸渣中较粗的铁粉、非磁和弱磁性物质去除，提高硫酸渣中的铁的品位，使其成为精铁粉。精铁粉中的含砷和磷物质经过盐酸的浸泡，成为水溶性物质，而精铁粉只有少量溶于盐酸中，多数还是以固态存在，经过固液分离后，精铁粉和可溶性含砷和磷的物质分开，达到除磷和砷的作用，同时精铁粉

1、  一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法，其特征在于该方法包括如下的工艺步骤：
(1)筛选：将硫酸渣中较粗的物质去除；
(2)磁选：将硫酸渣中的精铁粉选出，去除非磁、弱磁性物质；
(3)化选：由盐酸对精铁粉进行浸泡，将含砷和磷的固体物质经反应成为水溶性物质；
(4)固液分离：经过滤将精铁粉和水溶性的含磷和砷的物质分离出来。

2、  如权利要求1所述的一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法，其特征在于筛选过程中采用60目以上的筛子进行筛选。

3、  如权利要求1所述的一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法，其特征在于磁选中磁场为800高斯。

4、  如权利要求1所述的一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法，其特征在于化选经过三次浸泡，三次浸泡所采用的盐酸浓度各不同，经过三次浸泡的化选工艺步骤包括：
(1)第一次浸泡：在每千克的精铁粉中加入0.8～1升水，使精铁粉形成矿浆，然后在矿浆中加入重量百分比计为30～31％的盐酸浸泡0.5～1h，并不断搅拌，加入的盐酸量为精铁粉重量的2～4％；
(2)固液分离：经过滤将经第一次浸泡的精铁粉和溶液分开；
(3)第二次浸泡：在每千克经第一次固液分离的精铁粉中加入0.8～1升水，使精铁粉形成矿浆，然后在矿浆中加入重量百分比计为30～31％的盐酸浸泡0.5～1h，并不断搅拌，加入盐酸的量为精铁粉重量的5～8％；
(4)固液分离：经过滤将经第二次浸泡的精铁粉和溶液分开；
(5)第三次浸泡：在每千克经第二次固液分离的精铁粉中加入0.8～1升水，使精铁粉形成矿浆，然后在矿浆中加入重量百分比计为30～31％的盐酸浸泡0.5～1h，并不断搅拌，加入盐酸的量为精铁粉重量的10～15％；
(6)固液分离：经过滤将经第三次浸泡的精铁粉和溶液分开。

5、  如权利要求1所述的一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法，其特征在于经第二、第三次浸泡的精铁粉固液分离后需要对精铁粉进行水洗，将水洗液进行回收利用。

6、  如权利要求1所述的一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法，其特征在于化选工艺中，第二次过滤得的滤液和水洗液作为盐酸溶液用在第一次浸泡中，第三次过滤得的滤液和水洗液作为盐酸溶液用在第二次浸泡中，而第一次过滤得的滤液用于提取其它的物质。

一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸渣的处理工艺，尤其是一种化学方法处理硫酸渣，将硫酸渣中的有害物质去除，并实现其废渣有效利用的工艺。
背景技术
硫酸渣是硫铁矿为原料生产硫酸过程中所产生的废渣，其中，按质量百分比除含有铁30～60％外，还含硫0.5～1.2％、磷0.5～1.2％、砷0.6～1.8％等有害的物质，因此它不能被任意排放，需要经过妥善的后续处理。目前对硫酸渣的后续处理有三种方法，第一是直接将其用于炼铁，但需要其有较高的铁品味，含铁需要大于55％，否则无法冶炼出合格的钢材；第二是将其焙烧回收有价有色金属金、银等，但这种方法对原料的选择性大，实用范围不广，对原料的利用率低；第三是直接将其用于建筑材料，如烧砖、烧水泥等，但是由于这些建筑材料直接关系人们的生产生活，因此也需要将有害物质的含量控制在标准以下。以上三种利用方法，由于硫、磷、砷等有害物质的存在，因此造成硫酸渣综合利用成本较高、周期长、铁回收率低、副产品附加值低等问题，因此目前硫酸渣的处理均采用堆放的方式。有害废渣的堆放不仅占用了大面积的土地，而且长时间堆放对该地周围的土壤、植被、地下水源，甚至是居民的生活都将造成严重的影响，堆放的量过大，如果遇刮风下雨，不仅会将有害的物质冲刷到江河湖泊，对水体和沿岸的居民造成影响，而且还会造成矿渣山崩塌，成为安全隐患。据统计，国内每年因生产硫酸而产生的硫酸渣大约在1200万吨，除30％被利用外，其余作为废弃物堆放，成了一个严重的环境和资源利用问题。
发明内容
本发明所要解决的就是目前的硫酸渣处理工艺不能有效的将所含的硫、磷、砷等有害物质去除，实现其综合利用的问题，提供一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法。
本发明的一种去除硫酸渣中磷和砷的处理方法，其特征在于该方法包括如下的工艺步骤：
(1)筛选：将硫酸渣中较粗的物质去除；
(2)磁选：将硫酸渣中的精铁粉选出，去除非磁、弱磁性物质；
(3)化选：由盐酸对精铁粉进行浸泡，将含砷和磷的固体物质经反应成为水溶性物质；
(4)固液分离：经过滤将精铁粉和水溶性的含磷和砷的物质分离出来。
上述的筛选过程中采用60目以上的筛子进行筛选，将较粗的物质，主要是一些粗铁矿选出送往水泥厂作原料。
磁选中磁场为800高斯。
上述的化选中，根据硫酸渣中所含的磷、砷的含量高低确定盐酸浸泡的次数，一般情况下需经过三次浸泡，三次浸泡所采用的盐酸浓度各不同，经过三次浸泡的化选工艺步骤包括：
(1)第一次浸泡：在每千克的精铁粉中加入0.8～1升水，使精铁粉形成矿浆，然后在矿浆中加入重量百分比计为30～31％的盐酸浸泡0.5～1h，并不断搅拌，加入的盐酸量为精铁粉重量的2～4％；
(2)固液分离：经过滤将经第一次浸泡的精铁粉和溶液分开；
(3)第二次浸泡：在每千克经第一次固液分离的精铁粉中加入0.8～1升水，使精铁粉形成矿浆，然后在矿浆中加入重量百分比计为30～31％的盐酸浸泡0.5～1h，并不断搅拌，加入盐酸的量为精铁粉重量的5～8％；
(4)固液分离：经过滤将经第二次浸泡的精铁粉和溶液分开；
(5)第三次浸泡：在每千克经第二次固液分离的精铁粉中加入0.8～1升水，使精铁粉形成矿浆，然后在矿浆中加入重量百分比计为30～31％的盐酸浸泡0.5～1h，并不断搅拌，加入盐酸的量为精铁粉重量的10～15％；
(6)固液分离：经过滤将经第三次浸泡的精铁粉和溶液分开。
上述的工艺中，经第二、第三次浸泡的精铁粉固液分离后，由于精铁粉上仍然带已经溶解的含砷、磷物质，因此需要对精铁粉进行水洗，将水洗液进行回收利用。
上述的工艺中，第二次过滤得的滤液和水洗液可作为盐酸溶液用在第一次浸泡中，第三次过滤得到的滤液和水洗液可作为盐酸溶液用在第二次浸泡中，而第一次过滤得的滤液可用于提取其它的物质。
在硫酸渣中，砷主要以砷酸亚铁(Fe₃(AsO₄)₂)的形态存在，磷以磷灰石(Ca₅(PO₄)₃(OH))的形态存在，化选中与盐酸主要发生的化学反应式有：
6HCL+Fe₃(AsO₄)₂＝3FeCL₂+2H₃AsO₄
Ca₅(PO₄)₃(OH)+10HCL＝5CaCL₂+3H₃PO₄+H₂O
其中，砷酸(H₃AsO₄))和磷酸(H₃PO₄)均为水溶性物质，经过过滤，固液分离后将磷和砷以水溶性的物质将其去除。
在硫酸渣中还含有Fe₂O₃、CaO、MgO等其他物质，在加入盐酸后，盐酸首先与较活泼、渗透性好、接触面大的元素起反应，因此盐酸首先与钙盐、镁盐、砷和磷的化合物起反应，余下的盐酸才和铁的氧化物起反应，因此只要控制盐酸的加入量，则既能保证将硫酸渣中砷和磷的去除，又不会影响硫酸渣中精铁粉中铁的含量。
在本发明的工艺中，首先经过筛选和磁选将硫酸渣中较粗的铁粉、非磁和弱磁性物质去除，提高硫酸渣中的铁的品位，使其成为精铁粉。精铁粉中的含砷和磷物质经过盐酸的浸泡，成为水溶性物质，而精铁粉只有少量溶于盐酸中，多数还是以固态存在，经过固液分离后，精铁粉和可溶性含砷和磷的物质分开，达到除磷和砷的作用，同时精铁粉符合了国家精铁矿的标准，可以将其用于炼铁。整个工艺经济科学，处理周期短、铁回收率高，既实现了硫酸渣的综合利用，又避免了大量硫酸渣堆放引起的严重环境问题。是一种变废为宝，符合国家资源和环境政策，又经济适用可以大范围推广应用的处理方法。
具体实施方式
实施例1：取一种硫酸渣，经分析各种元素按重量比含铁57.12％、磷1.11％、砷1.51％、二氧化硅8.22％、氧化镁8.78％、氧化钙12.31％，三氧化二铝4.44％、硫1.32％、铅1.56％、锌2.18％、氧化钾1.31％、氧化钠0.14％。
取200g硫酸渣经过60目的筛子筛选和800高斯的磁选后，取精铁粉进行化选，化选中采用的盐酸是重量百分比计为30％的盐酸。精铁粉中加入水194ml形成矿浆，在矿浆中加入盐酸6ml，常温常压下搅拌30min过滤，将固液分离；分离出的精铁粉中加入水188ml后加入盐酸12ml，常温常压下搅拌30min后过滤、洗涤，将固液分离；分离出的精铁粉中加入水180ml后加入盐酸20ml，常温常压下搅拌30min后过滤、洗涤，将固液分离。经过三次盐酸浸泡和固液分离后，按重量百分比精铁粉中含铁65％、磷0.02％、砷0.07％、硫0.35％、二氧化硅5.21％，铁的回收率为88.8％，不仅将砷和磷去除到国家排放标准以下，同时铁的品位也提高到国家精铁矿的标准。
实施例2：取与实施例1相同成份的硫酸渣5t，经过60目的筛子筛选和800高斯的磁选后，剩余精铁粉4.75t进行化选，化选中采用的盐酸是重量百分比计为30％的盐酸。4.75t精铁粉中加入水4.75m³形成矿浆，在矿浆中加入盐酸0.15m³，常温常压下搅拌30min后过滤，将固液分离；分离出的精铁粉中加入水4.75m³后加入盐酸0.25m³，常温常压下搅拌30min后过滤、洗涤，将固液分离；分离出的精铁粉中加入水4.5m³后加入盐酸0.5m³，常温常压下搅拌30min后过滤、洗涤，将固液分离。经过三次盐酸浸泡和固液分离后，按重量百分比精铁粉中含铁64.56％、磷0.021％、砷0.07％、硫0.33％、二氧化硅5.3％，不仅将砷和磷去除到国家排放标准以下，同时铁的品位也提高到国家精铁矿的标准。