本實(shí)用新型屬于能源與冶金領(lǐng)域，具體而言，涉及鐵礬渣的處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鐵礬渣屬于濕法煉鋅過程中產(chǎn)生的一種浸出渣，鋅冶煉采用的工藝一般為“焙燒-浸出-凈化-電積”，在濕法煉鋅廠中45％的中浸渣采用熱酸浸出-鐵釩除鐵處理，其他55％采用回轉(zhuǎn)窯焙燒處理。鐵礬渣屬于濕法煉鋅過程中“熱酸浸出-鐵釩除鐵處理(沉釩)”沉釩工序過程中產(chǎn)生的一種尾渣，即把鋅浸出液中鐵元素選擇性的形成沉淀，從而達(dá)到鐵和鋅分離的目的。其主要成分為鐵釩，分子式可寫為NaFe₃(SO₄)₂(OH)₆，全硫含量大于12％，結(jié)晶水高達(dá)10％。該種濕法煉鋅工藝鋅浸出率高于98％，工藝設(shè)備投資小，但是工藝產(chǎn)生的鐵礬渣中含有較多的可溶性硫酸鹽及重金屬離子、還有稀散貴金屬，需要建設(shè)防滲渣場堆存，存在很大的環(huán)境安全隱患。并且由于鐵礬的分解溫度較高，賦存的貴金屬也無法通過常規(guī)的浸出工藝或采用浮選工藝進(jìn)行回收，均不能有效提取渣中的鐵、鋅和其他有價(jià)貴金屬。因此要處理鐵礬渣中鐵、鉛、鋅、銀等元素，并實(shí)現(xiàn)渣中硫的無害化，一般需要采用火法或的濕法進(jìn)行回收，濕法工藝存在廢酸廢液難處理的難題?；鸱鞒坦に嚵鞒潭?，但是由于渣中硫含量高，火法處理脫硫成本巨大，鉛鋅粉塵副產(chǎn)物少，經(jīng)濟(jì)效益差，因此大量渣處于堆存狀態(tài)。

為此，目前對(duì)于鐵礬渣的處理工藝還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出了鐵礬渣的處理系統(tǒng)，利用該處理系統(tǒng)可有效減少鐵釩渣中硫的揮發(fā)，降低脫硫成本。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出了一種鐵礬渣的處理系統(tǒng)，包括：

第一混合裝置，所述第一混合裝置具有鐵礬渣入口、還原煤入口和第一混合物料出口；

第一造球裝置，所述第一造球裝置具有第一混合物料入口和鐵礬渣母球出口，所述第一混合物料入口與所述第一混合物料出口相連；

第二混合裝置，所述第二混合裝置具有還原煤入口、石灰石入口、粘結(jié)劑入口和第二混合物料出口；

第二造球裝置，所述第二造球裝置具有鐵礬渣母球入口、第二混合物料入口和復(fù)合球團(tuán)出口，所述鐵礬渣母球入口與所述鐵礬渣母球出口相連，所述第二混合物料入口與所述第二混合物料出口相連；

環(huán)形爐，所述環(huán)形爐具有復(fù)合球團(tuán)入口和還原產(chǎn)物出口，所述復(fù)合球團(tuán)入口與所述復(fù)合球團(tuán)出口相連；以及

磨礦磁選裝置，所述磨礦磁選裝置具有還原產(chǎn)物入口、金屬鐵粉出口和尾礦出口，所述還原產(chǎn)物入口與所述還原產(chǎn)物出口相連。

由此，本實(shí)用新型上述實(shí)施例的鐵礬渣的處理系統(tǒng)，首先利用第一造球裝置將鐵礬渣和還原煤制備成鐵礬渣母球，再利用第二造球裝置在鐵礬渣母球的外層包裹還原煤和石灰石的混合物層。其次將以鐵礬渣母球?yàn)楹诵牡膹?fù)合球團(tuán)在環(huán)形爐內(nèi)進(jìn)行直接還原處理。由此鐵礬渣母球的外表面的還原煤和石灰石的混合物層，可以有效阻止鐵礬渣母球中硫氧化物的逸出，并且硫氧化物可以與石灰石反應(yīng)生成硫酸鈣或硫化鈣物質(zhì)，將硫固定在金屬化球團(tuán)中。由此可以有效地減少鐵礬渣母球中硫的揮發(fā)，降低煙氣脫硫成本。

在本實(shí)用新型中，所述環(huán)形爐內(nèi)的熱源為燃?xì)廨椛涔堋?/p>

在本實(shí)用新型中，所述燃?xì)廨椛涔転樾顭崾饺細(xì)廨椛涔堋?/p>

附圖說明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的鐵礬渣的處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的鐵礬渣的處理方法的流程圖。

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的鐵礬渣的處理方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出了鐵礬渣的處理系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，下面參考圖1詳細(xì)描述鐵礬渣的處理系統(tǒng)。

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，該系統(tǒng)包括：第一混合裝置10，第一造球裝置20，第二混合裝置30，第二造球裝置40，環(huán)形爐50，磨礦磁選裝置60。

其中，第一混合裝置10具有鐵礬渣入口11、還原煤入口12和第一混合物料出口13；第一造球裝置20具有第一混合物料入口21和鐵礬渣母球出口22，第一混合物料入口21與第一混合物料出口13相連；第二混合裝置30具有還原煤入口31、石灰石入口32、粘結(jié)劑入口33和第二混合物料出口34；第二造球裝置40具有鐵礬渣母球入口41、第二混合物料入口42和復(fù)合球團(tuán)出口43，鐵礬渣母球入口41與鐵礬渣母球出口22相連，第二混合物料入口42與第二混合物料出口34相連；環(huán)形爐50具有復(fù)合球團(tuán)入口51和還原產(chǎn)物出口52，復(fù)合球團(tuán)入口51與復(fù)合球團(tuán)出口43相連；以及磨礦磁選裝置60具有還原產(chǎn)物入口61、金屬鐵粉出口62和尾礦出口63，還原產(chǎn)物入口61與還原產(chǎn)物出口52相連。

由此，本實(shí)用新型上述實(shí)施例的鐵礬渣的處理系統(tǒng)，首先利用第一造球裝置將鐵礬渣和還原煤制備成鐵礬渣母球，再利用第二造球裝置在鐵礬渣母球的外層包裹還原煤和石灰石的混合物層。其次將以鐵礬渣母球?yàn)楹诵牡膹?fù)合球團(tuán)在環(huán)形爐內(nèi)進(jìn)行直接還原處理。由此鐵礬渣母球的外表面的還原煤和石灰石的混合物層，可以有效阻止鐵礬渣母球中硫氧化物的逸出，并且硫氧化物可以與石灰石反應(yīng)生成硫酸鈣或硫化鈣物質(zhì)，將硫固定在金屬化球團(tuán)中。由此可以有效地減少鐵礬渣母球中硫的揮發(fā)，降低脫硫成本。

下面參考圖1-3詳細(xì)描述本實(shí)用新型具體實(shí)施例的鐵礬渣的處理系統(tǒng)，并具體描述利用該系統(tǒng)處理鐵礬渣的方法。

S100：第一混合

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，第一混合裝置10具有鐵礬渣入口11、還原煤入口12和第一混合物料出口13。此將鐵礬渣和還原煤在第一混合裝置10內(nèi)進(jìn)行第一混合，以便得到第一混合物料。

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，鐵釩渣為熱酸浸出工藝浸出渣，其中硫含量為13％，鉛含量為2％，鋅含量為4％，鐵含量為23％。根據(jù)本實(shí)用新型的具體示例，鐵釩渣的粒度為-325目占95％以上。

S200：第一造球處理

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，第一造球裝置20具有第一混合物料入口21和鐵礬渣母球出口22，第一混合物料入口21與第一混合物料出口13相連。由此將所述第一混合物料在第一造球裝置20內(nèi)進(jìn)行第一造球處理，以便得到鐵礬渣母球；

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，鐵礬渣母球的碳氧比為1.0-1.6。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，鐵礬渣母球的碳氧比過低不利于鉛、鋅、鐵的還原。由此通過控制鐵礬渣母球的碳氧比，可以有效保證鐵礬渣母球中鉛、鋅、鐵的還原。

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，鐵礬渣母球的粒徑為8-12mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若母球粒徑過小，不利于提高生產(chǎn)效率，若粒徑過大所含的硫元素的質(zhì)量過多，需要在外層裹入更多的還原煤和石灰石的混合物，不利于還原反應(yīng)的進(jìn)行和硫元素的固定。

S300：第二混合

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，第二混合裝置30具有還原煤入口31、石灰石入口32、粘結(jié)劑入口33和第二混合物料出口34。由此將還原煤、石灰石和粘結(jié)劑在第二混合裝置30內(nèi)進(jìn)行第二混合，以便得到第二混合物料。由此便于進(jìn)一步通過第二造球處理在鐵礬渣母球的外表面包裹還原煤和石灰石。進(jìn)而可以有效降低鐵礬渣母球中的硫揮發(fā)率。

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，將還原煤、所述石灰石和所述粘結(jié)劑按照質(zhì)量比為100：40-60：4-6進(jìn)行所述第二混合。根據(jù)本實(shí)用新型的具體示例，還原煤的粒度可以為100～200目之間，石灰石的粒度可以為200目以下。將還原煤和石灰石按照上述比例進(jìn)行混合，可有效阻止鐵礬渣母球中硫氧化物的逸出，并且硫氧化物可以與石灰石反應(yīng)生成硫酸鈣或硫化鈣物質(zhì)，將硫固定在金屬化球團(tuán)中。由此可以有效地降低鐵礬渣母球中的硫揮發(fā)率。上述粘結(jié)劑的添加比例可保證球團(tuán)外殼的強(qiáng)度，防止球團(tuán)外殼發(fā)生爆裂。

S400：第二造球處理

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，第二造球裝置40具有鐵礬渣母球入口41、第二混合物料入口42和復(fù)合球團(tuán)出口43，鐵礬渣母球入口41與鐵礬渣母球出口22相連，第二混合物料入口42與第二混合物料出口34相連。由此將所述鐵礬渣母球與所述第二混合物料在第二造球裝置40內(nèi)進(jìn)行第二造球處理，以便使所述第二混合物料對(duì)所述鐵礬渣母球進(jìn)行包裹，得到以所述鐵礬渣母球?yàn)楹诵牡膹?fù)合球團(tuán)。

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，通過上述第二造球處理，在鐵礬渣母球的外表面包裹一層還原煤和石灰石的混合物，進(jìn)而可有效阻止鐵礬渣母球中硫氧化物的逸出，并且硫氧化物可以與石灰石反應(yīng)生成硫酸鈣或硫化鈣物質(zhì)，將硫固定在金屬化球團(tuán)中。由此可以有效地降低鐵礬渣母球中的硫揮發(fā)率。

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，鐵礬渣母球的粒徑為8-12mm，復(fù)合球團(tuán)的粒徑為10-16mm。第二混合物料包裹鐵礬渣母球的厚度不低于2mm。

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，復(fù)合球團(tuán)的碳氧比為2.0-2.6。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，碳氧比過低，球團(tuán)周圍的還原性氣氛較差，不利于球團(tuán)內(nèi)鐵鉛鋅氧化物的還原，碳氧比過高，球團(tuán)強(qiáng)度較差，成本增加。

S500：環(huán)形爐內(nèi)直接還原處理

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，環(huán)形爐50具有復(fù)合球團(tuán)入口51和還原產(chǎn)物出口52，復(fù)合球團(tuán)入口51與復(fù)合球團(tuán)出口43相連。由此將所述復(fù)合球團(tuán)送至環(huán)形爐內(nèi)在環(huán)形爐50內(nèi)進(jìn)行直接還原處理，以便得到還原產(chǎn)物。

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，環(huán)形爐的熱源為燃?xì)廨椛涔?。燃?xì)廨椛涔芤詿彷椛涞姆绞教峁]發(fā)、分解、還原所需的熱量。采用蓄熱式燃?xì)廨椛涔芸煽刂凭_爐溫，并且防止球團(tuán)包裹層中還原劑熱解產(chǎn)生CO氣體，球團(tuán)表面和爐膛內(nèi)保持較強(qiáng)的還原氣氛，進(jìn)而有效減少硫揮發(fā)，增加固硫率。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，燃?xì)廨椛涔軆?yōu)選蓄熱式燃?xì)廨椛涔?。由此可以進(jìn)一步節(jié)省能耗。

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，在環(huán)形爐內(nèi)對(duì)復(fù)合球團(tuán)進(jìn)行直接還原處理的溫度可以為1000～1200℃。由此可利用含碳物料的自還原反應(yīng)，將渣中鉛、鋅氧化物還原成鉛、鋅單質(zhì)，揮發(fā)進(jìn)入煙道中(還原區(qū)內(nèi)可單獨(dú)設(shè)置煙道)，在煙道中再次被氧化成氧化鉛和氧化鋅處于高溫含塵煙塵中，經(jīng)過換熱器、摻冷風(fēng)降低到250℃進(jìn)入布袋收塵器回收氧化鋅粉塵，溫度過低，不能實(shí)現(xiàn)鉛鋅、鐵氧化物的還原。另外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，如果直接還原反應(yīng)的溫度過高，則很容易引起硫氧化物與石灰石反應(yīng)生成硫酸鈣的分解，逸出硫氧化物氣體，反而降低了固硫率。

進(jìn)一步的，環(huán)形爐內(nèi)直接還原處理的時(shí)間可以為60～120min。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果還原時(shí)間過短，鐵還原率低、鉛、鋅揮發(fā)率較低；如果還原時(shí)間過長，碳的燒損加大，不利于保持球團(tuán)周圍的還原性氣氛。

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，經(jīng)過環(huán)形爐還原區(qū)后的球團(tuán)經(jīng)由出料區(qū)內(nèi)的出料裝置排出爐外，還原后產(chǎn)物金屬化球中鉛、鋅含量低于0.1％，固硫率大于90％，固硫率＝[(金屬化球團(tuán)重量*金屬化球團(tuán)中硫百分含量)/(生球團(tuán)重量*生球團(tuán)中硫百分含量)]*100，還原后的物料可送去渣鐵分離系統(tǒng)得到鐵產(chǎn)品和爐渣。

S600：球磨和磁選處理

根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，磨礦磁選裝置60具有還原產(chǎn)物入口61、金屬鐵粉出口62和尾礦出口63，還原產(chǎn)物入口61與還原產(chǎn)物出口52相連。由此將所述還原產(chǎn)物在磨礦磁選裝置60內(nèi)進(jìn)行球磨和磁選處理，以便得到金屬鐵粉和尾礦。

實(shí)施例1

(1)將鐵礬渣(S含量為13％，鋅含量4％，鉛含量2％)與還原煤進(jìn)行混合，混合比例為100:15，碳氧比為1.2，將第一混合物料進(jìn)行造球，得到鐵礬渣母球，所述球團(tuán)粒級(jí)在8～12mm范圍內(nèi)，不合格的球團(tuán)經(jīng)篩分后返回潤磨機(jī)，重新進(jìn)入第一造球工序的加料區(qū)。將還原煤、石灰石、粘結(jié)劑按照100：40：5進(jìn)行混勻，混勻后以鐵礬渣母球?yàn)槟盖?，進(jìn)入第二造球工序，將第二混合物料均勻的包裹在鐵礬渣母球表面，得到復(fù)合球團(tuán)，復(fù)合球團(tuán)的粒度為10～16mm，碳氧比為2.0～2.2。

(2)將復(fù)合球團(tuán)均勻的布入輻射管環(huán)形爐內(nèi)進(jìn)行直接還原，環(huán)形爐內(nèi)分別為加料區(qū)、還原區(qū)和出料區(qū)，還原區(qū)內(nèi)的溫度為1100℃，還原時(shí)間為90min，鉛、鋅硫酸鹽進(jìn)一步分解為氧化鉛、氧化鋅，氧化物被還原為單質(zhì)鋅、單質(zhì)鉛，在煙道中再次被氧化成氧化鉛和氧化鋅，含塵煙氣經(jīng)過換熱器、摻冷風(fēng)降低到250℃進(jìn)入布袋收塵器回收氧化鋅粉塵。

(3)還原結(jié)束后球團(tuán)經(jīng)出料裝置排出爐外，還原物料中鉛鋅含量小于0.08％，固硫率為85～90％。

(4)金屬化球團(tuán)經(jīng)磨礦磁選后得到金屬鐵粉和尾礦，金屬鐵粉中硫含量<0.1％。

實(shí)施例2

(1)將鐵礬渣(S含量為13％，鋅含量4％，鉛含量2％)與還原煤進(jìn)行混合，混合比例為100:15，碳氧比為1.4，將第一混合物料進(jìn)行造球，得到鐵礬渣母球，所述球團(tuán)粒級(jí)在8～12mm范圍內(nèi)，不合格的球團(tuán)經(jīng)篩分后返回潤磨機(jī)，重新進(jìn)入第一造球工序的加料區(qū)。將還原煤、石灰石、粘結(jié)劑按照100：50：5進(jìn)行混勻，混勻后以鐵礬渣母球?yàn)槟盖?，進(jìn)入第二造球工序，將第二混合物料均勻的包裹在鐵礬渣母球表面，得到復(fù)合球團(tuán)，復(fù)合球團(tuán)的粒度為10～16mm，碳氧比為2.0～2.2。

(2)將復(fù)合球團(tuán)均勻的布入輻射管環(huán)形爐內(nèi)進(jìn)行直接還原，環(huán)形爐內(nèi)分別為加料區(qū)、還原區(qū)和出料區(qū)，還原區(qū)內(nèi)的溫度為1100℃，還原時(shí)間為90min，鉛、鋅硫酸鹽進(jìn)一步分解為氧化鉛、氧化鋅，氧化物被還原為單質(zhì)鋅、單質(zhì)鉛，在煙道中再次被氧化成氧化鉛和氧化鋅，含塵煙氣經(jīng)過換熱器、摻冷風(fēng)降低到250℃進(jìn)入布袋收塵器回收氧化鋅粉塵。

(3)還原結(jié)束后球團(tuán)經(jīng)出料裝置排出爐外，還原物料中鉛鋅含量小于0.05％，固硫率為88～92％。

(4)金屬化球團(tuán)經(jīng)磨礦磁選后得到金屬鐵粉和尾礦，金屬鐵粉中硫含量<0.1％。

實(shí)施例3

(1)將鐵礬渣(S含量為13％，鋅含量4％，鉛含量2％)與還原煤進(jìn)行混合，混合比例為100:18，碳氧比為1.6，將第一混合物料進(jìn)行造球，得到鐵礬渣母球，所述球團(tuán)粒級(jí)在8～12mm范圍內(nèi)，不合格的球團(tuán)經(jīng)篩分后返回潤磨機(jī)，重新進(jìn)入第一造球工序的加料區(qū)。將還原煤、石灰石、粘結(jié)劑按照100：60：5進(jìn)行混勻，混勻后以鐵礬渣母球?yàn)槟盖?，進(jìn)入第二造球工序，將第二混合物料均勻的包裹在鐵礬渣母球表面，得到復(fù)合球團(tuán)，復(fù)合球團(tuán)的粒度為10～16mm，碳氧比為2.2～2.4。

(2)將復(fù)合球團(tuán)均勻的布入輻射管環(huán)形爐內(nèi)進(jìn)行直接還原，環(huán)形爐內(nèi)分別為加料區(qū)、還原區(qū)和出料區(qū)，還原區(qū)內(nèi)的溫度為1150℃，還原時(shí)間為60min，鉛、鋅硫酸鹽進(jìn)一步分解為氧化鉛、氧化鋅，氧化物被還原為單質(zhì)鋅、單質(zhì)鉛，在煙道中再次被氧化成氧化鉛和氧化鋅，含塵煙氣經(jīng)過換熱器、摻冷風(fēng)降低到250℃進(jìn)入布袋收塵器回收氧化鋅粉塵。

(3)還原結(jié)束后球團(tuán)經(jīng)出料裝置排出爐外，還原后球團(tuán)中鉛鋅含量小于0.03％，固硫率為92～94％。

(4)金屬化球團(tuán)經(jīng)磨礦磁選后得到金屬鐵粉和尾礦，金屬鐵粉中硫含量<0.1％。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。