一种低品位硫酸渣选铁的方法 【技术领域】
本发明涉及一种硫酸渣选铁的方法，特别是涉及一种利用低品位硫酸渣(含铁30～40％)制备铁精粉的方法。
背景技术
硫铁矿烧渣又称硫酸渣和黄铁矿烧渣，是硫铁矿通过沸腾炉焙烧制取硫酸后排出的一种工业固体废渣，这几乎是所有制酸化工厂的必然产物。然而硫酸渣是一种富含铁的固废物质，而我国又缺乏铁资源，可被视作一种二次资源。自从2003年起，我国每年随硫酸渣排放的铁约为500多万吨，相当于一座年开采能力为1150万吨的铁矿山的年产精矿量，甚至和我国1991年全国地方中小铁矿山铁精矿产量的1/3左右相当。如此巨大数量的硫酸渣，如不能及时开发利用，潜在资源长期堆放极为可惜。因此研究处理烧渣，取得炼铁的合格原料，不仅能补充我国并不丰富的铁矿资源，充分回收利用国家的矿产资源，而且还消除了硫酸渣对环境的污染，这样才能变害为益，变潜在资源为可用资源。
传统硫酸渣提取铁精粉的方法包括：磁选、重选、重选、重选-磁选联合等。
对于重选，由于硫酸渣主要铁矿物是由硫铁矿焙烧而成，结构疏松，密度比相同成分的天然矿物低，赤铁矿和磁铁矿与脉石的密度相当，影响了重力分选的最终指标，更重要的是由于没有采取降硫措施，铁精矿中硫的含量偏高，综合经济技术指标不够理想。
对于磁选，只有烧渣中含有磁性较强的磁铁矿，用磁选机分选可以获得较高品位的铁精矿。但目前我国磁性渣量少，大多数烧渣采用单一磁选难以获得较高品位的精矿。
对于浮选，只有铁矿烧渣中各矿物特性符合浮选分离的条件，利用浮选技术分选出合格铁精矿是比较可行的。另外，工艺条件的控制要求较高，工艺废水须经处理才能回用。因此，无论采用物理或单一化学的法所获得的铁精粉难以满足炼铁对原料的需要。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种低品位硫酸渣选铁的方法，该方法工艺简单，获得的铁精粉品位高、硫的含量低。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种低品位硫酸渣选铁的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)水热：按硫酸渣∶碱液＝100g∶(60～200)mL，选取硫酸渣和碱液，碱液的质量分数为5～50％；将硫酸渣与碱液混匀，置于聚四氟乙烯罐中送至烘箱中水热反应，水热温度控制在50～250℃、水热时间为0.5～4h，得到水热后的物料；
2)水洗：将水热后的物料搅拌10～60min后，用水洗涤，过滤，得到水洗后的物料(滤渣)，并保存滤液；
3)药剂浸出：按硫酸渣∶浸出药剂＝100g∶(200～1000)mL，选取浸出药剂；将浸出药剂和水洗后的物料进行浸出反应，浸出温度0～100℃、浸出时间30～120min，然后过滤，得到滤渣，并保存滤液[可重复使用，作为浸出药剂]，滤渣烘干获得铁精粉。
步骤1)中的硫酸渣是硫铁矿生产硫酸所排出的工业固体废渣，所述硫酸渣中含铁的质量为30～40％(即低品位硫酸渣)。所述的硫酸渣不需磨矿，可直接使用。
所述碱液为无机碱类溶液，主要包括：碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、过氧化钠溶液等中的任意一种或任意二种以上(含任意二种)的混合，任意二种以上(含任意二种)混合时为任意配比。
所述浸出药剂为无机强酸，主要包括：盐酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液、硝酸溶液等无机强酸中的任意一种或任意二种以上(含任意二种)的混合，任意二种以上(含任意二种)混合时为任意配比；浸出药剂的质量分数为1～8％。
所述水无特殊要求，可以是自来水、井水、河水或江水等。
所述步骤2)中水的用量为硫酸渣重量的100～200％。
步骤2)中的滤液中加入生石灰或石灰水，充分反应，得到活化后的碱液[可重复使用，作为碱液用于步骤1)中]；生石灰或石灰水的加入量为硫酸渣重量的20～50％。
本发明的有益效果是：
1、采用水热-化学浸出处理联合工艺处理硫酸渣，从而获得高品位的铁精矿；工艺简单，成本低廉，易于实工业化。
2、制备的铁精粉品位高(57％以上)，可以直接烧结。
3、回收率高达82％以上，资源得到充分利用。
4、铁精粉中有害元素硫的含量很低(S＜0.1％)，完全达到炼铁的要求。
经本发明方法处理后，可获得含铁59.01％，含硫低于0.1％，回收率82.12％的铁精粉，可以直接作为炼铁原料，使硫铁矿中的铁资源在利用硫的同时得到充分、高效的利用，为硫酸渣的资源化开拓了广阔地前景。
【附图说明】
图1为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
如图1所示，一种低品位硫酸渣选铁的方法，它包括如下步骤：
1)水热：原料来自于湖南泸溪地区，该硫酸渣呈棕红色，以赤铁矿为主；取铁品位38.04％的硫酸渣100g，不需磨矿，加入100mL、10wt％的碳酸钠溶液(即碳酸钠溶液的质量分数为10％，表示100g碳酸钠溶液中含碳酸钠10g)在聚四氟乙烯罐(图1中称为水热罐)中充分混匀后，将混匀后的物料在烘箱中水热反应，水热温度为150℃，水热时间为120min，得到水热后的物料；
2)水洗：将水热后的物料搅拌30min后，用100mL自来水充分洗涤，过滤，得到水洗后的物料(滤渣)，并保存滤液；
3)滤液的活化：步骤2)中的滤液中加入28g的生石灰，充分反应，得到活化后的碱液[可重复使用，作为碱液用于步骤1)中]；
4)药剂浸出：选取300mL盐酸溶液(浸出药剂)，盐酸溶液的质量分数为5％；将盐酸溶液和水洗后的物料进行浸出反应(即浸泡)，浸出温度20℃、浸出时间60min，然后过滤，得到滤渣，并保存滤液[可重复使用，作为浸出药剂]，滤渣烘干获得铁品位为59.01％、硫含量低于0.1％、回收率82.12％铁精粉。
硫酸渣原料主要化学成分见表1，处理后的铁精粉的主要化学成分见表2。
表1硫酸渣原料主要化学成分
项目 Fe S SiO2 Al2O3 MgO CaO ZnO 含量％ 38.04 7.99 16.14 1.39 9.60 6.18 1.12
表2处理后铁精粉的主要化学成分
项目 Fe S SiO2 Al2O3 MgO CaO ZnO 含量％ 59.01 0.084 3.56 0.28 1.98 1.42 0.75
实施例2：
一种低品位硫酸渣选铁的方法，它包括如下步骤：
1)水热：原料来自于湖南花垣地区，该硫酸渣呈黑色，以磁铁矿为主；取铁品位37.76％的硫酸渣100g，不需磨矿，加入60mL、20wt％的氢氧化钠溶液(即氢氧化钠溶液的质量分数为20％，表示100g氢氧化钠溶液中含氢氧化钠20g)在聚四氟乙烯罐中充分混匀后，将混匀后物料放入烘箱中水热反应，水热温度为200℃，水热时间为100min，得到水热后的物料；
2)水洗：将水热后的物料搅拌40min后，用120mL河水充分洗涤，过滤，得到水洗后的物料(滤渣)，并保存滤液；
3)滤液的活化：步骤2)中的滤液中加入36g石灰水，充分反应，得到活化后的碱液[可重复使用，作为碱液用于步骤1)中]；
4)药剂浸出：选取600mL硝酸溶液(浸出药剂)，硝酸溶液的质量分数为2％(表示100g硝酸溶液中含硝酸20g)；将硝酸溶液和水洗后的物料进行浸出反应(即浸泡)，浸出温度25℃、浸出时间45min，然后过滤，得到滤渣，并保存滤液[可重复使用，作为浸出药剂]，滤渣烘干获得铁品位为60.99％、硫含量低于0.1％、回收率84.38％的铁精粉。
硫酸渣原料主要化学成分见表3，处理后的铁精粉的主要化学成分见表4。
表3硫酸渣原料主要化学成分
项目 Fe S SiO2 Al2O3 MgO CaO ZnO 含量％ 37.76 7.54 18.09 1.21 8.94 5.92 2.54
表4处理后铁精粉的主要化学成分
项目 Fe S SiO2 Al2O3 MgO CaO ZnO 含量％ 60.99 0.094 3.47 0.30 2.11 1.33 0.72
实施例3：
一种低品位硫酸渣选铁的方法，它包括如下步骤：
1)水热：原料来自于实施例1和实施例2中等量硫酸渣的混合物，混合后呈棕黑色，以赤铁矿和磁铁矿为主。取铁品位38.04％和37.76％各50g，混匀后，加入65mL、35wt％的氢氧化钠溶液在聚四氟乙烯罐中充分混匀后，将混匀后物料放入烘箱中水热反应，其中水热温度为160℃，水热时间为100min；
2)水洗：将水热后的物料搅拌50min后，用200mL江水充分洗涤，过滤，得到水洗后的物料(滤渣)，并保存滤液[可重复使用，作为碱液用于步骤1)中]；
3)滤液的活化：步骤2)中的滤液中加入33g石灰水，充分反应，得到活化后的碱液[可重复使用，作为碱液用于步骤1)中]；
4)药剂浸出：选取300mL硫酸溶液(浸出药剂)，硫酸溶液的质量分数为1％；将硫酸溶液和水洗后的物料进行浸出反应(即浸泡)，浸出温度10℃、浸出时间30min，然后过滤，得到滤渣，并保存滤液[可重复使用，作为浸出药剂]，滤渣烘干获得铁品位为57.70％、硫含量低于0.1％、回收率80.66％的铁精粉。
硫酸渣原料主要化学成分见表5，处理后的铁精粉的主要化学成分见表6。
表5硫酸渣原料主要化学成分
项目 Fe S SiO2 Al2O3 MgO CaO ZnO 含量％ 37.90 7.77 17.12 1.30 9.27 6.05 1.83
表6处理后铁精粉的主要化学成分
项目 Fe S SiO2 Al2O3 MgO CaO ZnO 含量％ 57.70 0.098 4.08 0.47 2.05 1.31 0.92
实施例4：
一种低品位硫酸渣选铁的方法，它包括如下步骤：
1)水热：选取硫酸渣100g和100mL氢氧化钾溶液，氢氧化钾溶液的质量分数为5％，硫酸渣中含铁的质量为30％；将硫酸渣与氢氧化钾溶液混匀，置于聚四氟乙烯罐中送至烘箱中水热反应，水热温度控制在50℃、水热时间为0.5h，得到水热后的物料；
2)水洗：将水热后的物料搅拌10min后，用150mL水洗涤，过滤，得到水洗后的物料(滤渣)，并保存滤液[可重复使用，作为碱液用于步骤1)中]；
3)药剂浸出：选取200mL的磷酸溶液(浸出药剂)，磷酸溶液的质量分数为1％；将磷酸溶液和水洗后的物料进行浸出反应，浸出温度0℃、浸出时间30min，然后过滤，得到滤渣，并保存滤液[可重复使用，作为浸出药剂]，滤渣烘干获得铁精粉。
实施例5：
一种低品位硫酸渣选铁的方法，它包括如下步骤：
1)水热：选取100g硫酸渣和200mL碱液，碱液为氢氧化钾溶液和过氧化钠溶液的混合，氢氧化钾溶液与过氧化钠溶液各占100mL，碱液为氢氧化钾溶液和过氧化钠溶液的质量分数各为50％，所述硫酸渣中含铁的质量为40％；将硫酸渣与碱液混匀，置于聚四氟乙烯罐中送至烘箱中水热反应，水热温度控制在250℃、水热时间为4h，得到水热后的物料；
2)水洗：将水热后的物料搅拌60min后，用200mL水洗涤，过滤，得到水洗后的物料(滤渣)，并保存滤液[可重复使用，作为碱液用于步骤1)中]；
3)药剂浸出：选取1000mL浸出药剂，浸出药剂为磷酸溶液和硝酸溶液，磷酸溶液和硝酸溶液各占500mL，磷酸溶液和硝酸溶液的质量分数各为8％；将浸出药剂和水洗后的物料进行浸出反应，浸出温度100℃、浸出时间120min，然后过滤，得到滤渣，并保存滤液[可重复使用，作为浸出药剂]，滤渣烘干获得铁精粉。
本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。