本發(fā)明涉及一種冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種利用多金屬硫酸渣制備碳化鐵的方法。

背景技術(shù)：

作為一種重要的二次資源，硫酸渣不僅含有豐富的鐵，而且還含有少量銅、鉛、鋅等有色金屬。硫酸渣的鐵品位一般為30％～63％，顯著高于我國33％的鐵礦平均品位，其含有的銅、鉛、鋅等有色金屬也具有可觀的回收價(jià)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年排出約1500萬噸的硫酸渣，堆存的硫酸渣更是高達(dá)上億噸，這部分硫酸渣不僅污染環(huán)境、占用耕地，而且其含有的有色金屬也給人體帶來危害。作為硫鐵礦制酸后的副產(chǎn)物，硫酸渣的鐵品位相對(duì)較低，銅、鉛、鋅等有色金屬含量較高，礦物的嵌布關(guān)系和賦存狀態(tài)復(fù)雜。這些特點(diǎn)導(dǎo)致目前硫酸渣的選、冶困難，利用的附加值不高。

目前國內(nèi)外多金屬硫酸渣的利用主要包括以下幾個(gè)方法：

傳統(tǒng)的重選、浮選和磁選工藝處理硫酸渣，是將硫酸渣磨細(xì)到一定粒度后再根據(jù)鐵礦物和脈石的密度、磁性和表面性質(zhì)的差異，可分別采用重選、磁選和浮選來分離和回收鐵礦物，再通過過濾和干燥可制備出鐵精礦。

硫酸渣直接加入到燒結(jié)混合料或者球團(tuán)原料中，再經(jīng)過燒結(jié)過程或者球團(tuán)過程制備出燒結(jié)礦或者球團(tuán)礦。

氯化焙燒法處理硫酸渣，是在硫酸渣中加入氯化劑，然后在800-1000℃進(jìn)行中溫氯化焙燒后通過濕法浸出焙燒礦脫除有色金屬，再通過磁選獲得鐵精礦；或者在1000-1200℃之間進(jìn)行高溫氯化焙燒，有色金屬生成氯化物后可揮發(fā)脫除，焙燒后的球團(tuán)再在1200-1350℃之間進(jìn)行高溫焙燒制備出氧化球團(tuán)礦用于高爐冶煉。

氯化焙燒-直接還原-磁選法處理硫酸渣，是在硫酸渣中添加氯化劑后制備成球團(tuán)，然后在1000-1200℃之間進(jìn)行高溫氯化焙燒脫除有色金屬，得到的焙燒球團(tuán)添加煙煤后進(jìn)行直接還原，得到的直接還原球團(tuán)通過球磨和磁選過程提純金屬鐵，最后得到高品位的還原鐵粉。

現(xiàn)有的技術(shù)主要有以下缺點(diǎn)：傳統(tǒng)的重選、浮選和磁選工藝制備過程無法脫除銅、鉛、鋅等有色金屬，制備的鐵精礦附加值低，還需經(jīng)過多步高溫過程才能制備出高爐爐料。用硫酸渣制備出燒結(jié)礦或者球團(tuán)礦，制備的燒結(jié)礦或者球團(tuán)礦中銅、鉛、鋅等有色金屬含量高，銅會(huì)影響鋼材的質(zhì)量，鉛、鋅會(huì)導(dǎo)致高爐結(jié)瘤，而且由于硫酸渣的鐵品位不高，這會(huì)降低燒結(jié)礦或者球團(tuán)礦的鐵品位，從而引起高爐冶煉過程能耗增加。中溫氯化焙燒處理硫酸渣，制備的鐵精礦還需要經(jīng)過多步高溫過程才能制備出高爐爐料，且濕法浸出過程處理量大；而高溫氯化焙燒過程只能處理鐵品位高的硫酸渣。氯化焙燒-直接還原-磁選法處理硫酸渣，制備的還原鐵粉活性高、容易氧化，特別是球磨過程更容易氧化。由于活性高，還原鐵粉在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中還容易自燃。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種能夠利用多金屬硫酸渣制備碳化鐵的方法，既能夠脫除硫酸渣中的有色金屬，又能夠制備出碳化鐵，有效利用了硫酸渣。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為采用一種利用多金屬硫酸渣制備碳化鐵的方法，包括：

將多金屬硫酸渣與粘結(jié)劑、氯化劑混合均勻，并制成造球料；

將所述的造球料造生球并干燥后加熱氯化，再在co+co2+h2或ch4+h2氣體中進(jìn)行滲碳、惰性氣氛中冷卻，得到滲碳后球團(tuán)；

將所述滲碳后球團(tuán)進(jìn)行濕式球磨，球磨后進(jìn)行濕式磁選、干燥得到碳化鐵。

優(yōu)選的，制成造球料具體包括：

在所述多金屬硫酸渣與粘結(jié)劑、氯化劑混合時(shí)加水，混合均勻，得到造球料。

優(yōu)選的，所述的氯化劑選自氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、三氯化鐵和氯化銨中的一種或多種。

優(yōu)選的，按重量百分比計(jì)所述氯化劑的用量為0-10％。

優(yōu)選的，所述的粘結(jié)劑為膨潤土或消石灰。

優(yōu)選的，所述的粘結(jié)劑用量范圍為0-3％。

優(yōu)選的，所述造球料造生球并干燥后加熱氯化具體為，將所述干球加熱至1000-1200℃之間，進(jìn)行0-40分鐘的氯化；

所述球團(tuán)滲碳的溫度為550-800℃、滲碳時(shí)間為30-300min。

優(yōu)選的，所述滲碳使用的氣體co+co2+h2中co：co2：h2體積比為(50～100)：(0～30)：(0～20)；

或所述ch4+h2中ch4：h2體積比為(10～100)：(0～90)。

優(yōu)選的，所述將所述滲碳后球團(tuán)進(jìn)行濕式球磨，球磨后進(jìn)行濕式磁選具體為：

滲碳后的球團(tuán)破碎到粒度小于1mm后進(jìn)行濕式球磨，然后在磁選機(jī)中進(jìn)行濕式磁選；

所訴磁選過程的磁場(chǎng)強(qiáng)度為50～200mt。

本發(fā)明提供了一種利用多金屬硫酸渣制備碳化鐵的方法，其中本發(fā)明通過氯化焙燒-滲碳-磁選法，即可脫除銅、鉛、鋅等有色金屬，又可制備出碳化鐵，再通過球磨和磁選過程提純碳化鐵，在氯化過程，有色金屬轉(zhuǎn)化為氯化物，所述氯化物在1000-1200℃焙燒過程中轉(zhuǎn)化為氣體從而可以揮發(fā)脫除，還有少部分在球磨和磁選過程中，碳化鐵和脈石分離的同時(shí)進(jìn)行分離，從而得到比鐵精礦和還原鐵粉的附加值更高、且化學(xué)性能穩(wěn)定、不易氧化、可降低電耗的優(yōu)質(zhì)電爐爐料碳化鐵，實(shí)現(xiàn)了多金屬硫酸渣的高附加值利用。

與傳統(tǒng)的選礦方法、燒結(jié)球團(tuán)法和氯化焙燒法處理硫酸渣工藝相比，本發(fā)明流程短、投資少，可直接制備出電爐爐料，中間省去了高爐冶煉制備鐵水的過程。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供了一種利用多金屬硫酸渣制備碳化鐵的方法，包括：

將多金屬硫酸渣與粘結(jié)劑、氯化劑混合均勻，并制成造球料；

將所述造球料造生球并干燥后加熱氯化，再在co+co2+h2或ch4+h2氣體中進(jìn)行滲碳、惰性氣氛中冷卻，得到滲碳后球團(tuán)；

將所述滲碳后球團(tuán)進(jìn)行濕式球磨，球磨后進(jìn)行濕式磁選、干燥得到碳化鐵。

為了更好的使硫酸渣中的鐵和其他有色金屬分離，需要造球操作，先制備造球料，制成造球料具體包括：

在所述多金屬硫酸渣與粘結(jié)劑、氯化劑混合時(shí)加水，混合均勻，得到造球料。所述水的優(yōu)選加入量為適合造球過程造球料容易成球就好，不必要太多，所述粘結(jié)劑優(yōu)選為膨潤土或消石灰，最優(yōu)選為膨潤土；所述的粘結(jié)劑用量占硫酸渣總重量的比例優(yōu)選為0-3％，更優(yōu)選為1％～3％，最優(yōu)選為1.5％～2.5％。

所述的氯化劑選自氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、三氯化鐵和氯化銨中的一種或多種，更優(yōu)選為氯化鈉和氯化鈣。按照本發(fā)明，按重量百分比計(jì)所述氯化劑的用量占總硫酸渣重量的0-10％，更優(yōu)選為2％～9％，最優(yōu)選為6％～8％。氯化劑的作用主要是為了使氯化劑和金屬之間進(jìn)行反應(yīng)，將有色金屬形成氯化物，而氯化物在高溫焙燒時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)揮發(fā)，從而分離大部分有色金屬。

造球料制備好后，用造球料制備生球，將所述造球料造生球并干燥后進(jìn)行加熱氯化操作，所述加熱氯化具體為，將所述干球加熱至1000-1200℃之間，進(jìn)行0-40分鐘的氯化，更有選為10～30分鐘，最優(yōu)選為20～30分鐘。

氯化后，將剩下的鐵進(jìn)行滲碳生成碳化鐵，所述滲碳的溫度為550-800℃、滲碳時(shí)間為30-300min。所述滲碳使用的氣體co+co2+h2中co：co2：h2體積比優(yōu)選為(50～100)：(0～30)：(0～20)，更優(yōu)選為(55～80):(10～20)：(5～20)，最優(yōu)選為(65～75)：(15～20):(10～20)；

或所述ch4+h2中ch4：h2體積比為(10～100)：(0～90)，更優(yōu)選為(30～60)：(20～70)，最優(yōu)選為(40～60)：(40～60)。

滲碳完成后，所述將所述滲碳后球團(tuán)進(jìn)行濕式球磨，球磨后進(jìn)行濕式磁選具體為：滲碳后的球團(tuán)破碎到粒度小于1mm后進(jìn)行濕式球磨，然后在磁選機(jī)中進(jìn)行濕式磁選；所訴磁選過程的磁場(chǎng)強(qiáng)度為50～200mt。

本法明提供了一種利用多金屬硫酸渣制備碳化鐵的方法，其中本發(fā)明通過氯化焙燒-滲碳-磁選法，即可脫除銅、鉛、鋅等有色金屬，又可制備出碳化鐵，再通過球磨和磁選過程提純碳化鐵，在氯化過程，有色金屬轉(zhuǎn)化為氯化物，所述氯化物在1000-1200℃焙燒過程中轉(zhuǎn)化為氣體從而可以揮發(fā)脫除，還有少部分在球磨和磁選過程中，碳化鐵和脈石分離的同時(shí)進(jìn)行分離，從而得到比鐵精礦和還原鐵粉的附加值更高、且化學(xué)性能穩(wěn)定、不易氧化、可降低電耗的優(yōu)質(zhì)電爐爐料碳化鐵，實(shí)現(xiàn)了多金屬硫酸渣的高附加值利用。

與傳統(tǒng)的選礦方法、燒結(jié)球團(tuán)法和氯化焙燒法處理硫酸渣工藝相比，本發(fā)明流程短、投資少，可直接制備出電爐爐料，中間省去了高爐冶煉制備鐵水的過程。

以下為具體的實(shí)施例：

實(shí)施例1：硫酸渣的鐵品位59.20％，銅、鉛、鋅的含量分別為0.89％、1.11％和0.29％，硫酸渣小于0.075mm的含量為78.58％。將添加了8％cacl2和1.8％膨潤土的硫酸渣在潤磨機(jī)中潤磨4min，潤磨水分15％，潤磨后在圓盤造球機(jī)中制備成直徑為8-16mm的生球。生球落下強(qiáng)度為3.9次/0.5m，生球干燥后在1100溫度下氯化25min。得到的氯化球團(tuán)在650℃和co：co2：h2為65：15：20的混合氣體中滲碳180min，熱球在氮?dú)庵欣鋮s。冷卻后球團(tuán)破碎到小于1mm。在礦漿濃度為50％的條件下，在錐形球磨機(jī)中球磨得到球磨細(xì)度99％小于200目，然后礦漿在磁場(chǎng)強(qiáng)度為130mt的磁選機(jī)中磁選，可得到精礦中碳化鐵含量為88.1％，鐵的回收率82％的碳化鐵。銅、鉛和鋅的脫除率分別為到90.73％、98.68％和87.74％。

實(shí)施例2：硫酸渣的鐵品位56.20％，銅、鉛、鋅的含量分別為0.39％、0.89％和0.59％，硫酸渣小于0.075mm的含量為86.58％。將添加了8％nacl和1.5％膨潤土的硫酸渣在潤磨機(jī)中潤磨3min，潤磨水分15％，潤磨后在圓盤造球機(jī)中制備成直徑為8-16mm的生球。生球落下強(qiáng)度為3.2次/0.5m，生球干燥后在1100溫度下氯化30min。得到的氯化球團(tuán)在650℃和co：co2：h2為70：10：20的混合氣體中滲碳160min，熱球在氮?dú)庵欣鋮s。冷卻后球團(tuán)破碎到小于1mm。在礦漿濃度為50％的條件下，在錐形球磨機(jī)中球磨得到球磨細(xì)度100％小于200目，然后礦漿在磁場(chǎng)強(qiáng)度為120mt的磁選機(jī)中磁選，可得到精礦碳化鐵含量為87.3％，鐵的回收率80％的碳化鐵。銅、鉛和鋅的脫除率分別為到89.73％、97.36％和85.74％。

實(shí)施例3：硫酸渣的鐵品位49.70％，銅、鉛、鋅的含量分別為0.28％、1.35％和0.69％，硫酸渣小于0.075mm的含量為80.12％。將添加了8％cacl2和2.1％膨潤土的硫酸渣在潤磨機(jī)中潤磨3min，潤磨水分13％，潤磨后在圓盤造球機(jī)中制備成直徑為8-16mm的生球。生球落下強(qiáng)度為3.5次/0.5m，生球干燥后在1100溫度下氯化30min。得到的氯化球團(tuán)在750℃和ch4：h2為40：60的混合氣體中滲碳80min，熱球在氮?dú)庵欣鋮s。冷卻后球團(tuán)破碎到小于1mm。在礦漿濃度為50％的條件下，在錐形球磨機(jī)中球磨得到球磨細(xì)度100％小于200目，然后礦漿在磁場(chǎng)強(qiáng)度為130mt的磁選機(jī)中磁選，可得到精礦碳化鐵含量為85.6％，鐵的回收率75％的碳化鐵。銅、鉛和鋅的脫除率分別為到91.73％、98.16％和86.23％。

實(shí)施例4：硫酸渣的鐵品位38.61％，銅、鉛、鋅的含量分別為0.38％、0.55％和0.39％，硫酸渣小于0.075mm的含量為80.12％。將添加了6％cacl2和2.5％膨潤土的硫酸渣在潤磨機(jī)中潤磨2min，潤磨水分11％，潤磨后在圓盤造球機(jī)中制備成直徑為8-16mm的生球。生球落下強(qiáng)度為3.3次/0.5m，生球干燥后在1075℃溫度下氯化20min。得到的氯化球團(tuán)在650℃和co：co2：h2為65：15：20的混合氣體中滲碳180min，熱球在氮?dú)庵欣鋮s。冷卻后球團(tuán)破碎到小于1mm。在礦漿濃度為50％的條件下，在錐形球磨機(jī)中球磨得到球磨細(xì)度100％小于200目，然后礦漿在磁場(chǎng)強(qiáng)度為110mt的磁選機(jī)中磁選，可得到精礦碳化鐵含量為83.6％，鐵的回收率72％的碳化鐵。銅、鉛和鋅的脫除率分別為到93.73％、99.52％和89.89％。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。