一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法

摘要

本发明公开了一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法，它是将铁矾渣在低温换热器中进行预分解，得到硫酸铁粉和氨气；再在硫酸铁粉中加入催化剂和还原剂，混合均匀后，加入高温换热器中分解得到高浓度氧化硫气体和氧化铁粉，从氧化铁粉中回收有价金属。本发明可单独回收氨气、氧化硫和氧化铁粉，同已有技术方案相比，本方法能节约生产成本，降低能耗，提高效率。

权利要求

1.一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将铁矾渣在400～450℃的低温换热器中进行预分解，充分反应得到硫酸铁粉和氨气，收集氨气；再在硫酸铁粉中加入催化剂和还原剂，混合均匀后，加入500～600℃的高温换热器中分解反应，充分反应得到氧化硫气体和氧化铁粉，收集氧化硫气体和氧化铁粉，从氧化铁粉中回收有价金属；其中，催化剂为氧化铜、氧化锰或氧化铁，加入量为铁矾渣质量的

0.01～0.05％；还原剂为硫化锌、硫化铅、煤油或斑铜矿，加入量为铁矾渣质量的15～20％。

2.根据权利要求1所述的一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法，其特征在于，所述的低温换热器中，换热管的材料为不锈钢；高温换热器中，换热管的材料为陶瓷管。

3.根据权利要求1所述的一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法，其特征在于，所述的高温换热器放出的烟气中氧化硫气体含量均大于40％。

4.根据权利要求1所述的一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法，其特征在于，低温换热器放出的氨气直接用于沉矾工艺，在炼锌工艺中循环利用。

5.根据权利要求1所述的一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法，其特征在于，回收高温换热器放出的氧化硫用于制硫酸。

6.根据权利要求1所述的一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法，其特征在于，得到的氧化铁粉用质量浓度为5％的氯化铵溶液浸泡后，回收氧化铁粉中的有价金属，回收有价金属后的氧化铁粉，作为水泥厂或钢厂的原料；其中，氧化铁粉与氯化铵溶液的质量比为

1:2。

说明书

一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及铁矾渣的资源化利用领域，具体涉及一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法。

背景技术

[0002] 近十年来，我国铅锌冶金保持了快速增长的势头，2010年，铅锌总产量达到958.10万吨。对于年产10万吨的湿法工艺生电锌厂，若锌精矿含铁以8％计，则每年产出的黄铵铁矾(铁矾渣)约为5.3万吨[陈永明，唐谟堂，第19卷第7期中国有色金属学报杨声海，等.NaOH分解含铟铁矾渣新工艺[J].中国有色金属学报，2009，19(7)：1322-1331]。我国铅锌金属产量已连续多年位居世界第一。在产品产能飞速发展的同时，生产过程中的黄铵铁矾的处理问题逐步凸现，不仅关系到资源的综合循环利用，而且更关系到对自然环境的影响。

[0003] 根据黄铵铁矾的热性质，在加热升温过程中发生热分解，不同温度分解的产物不同，如下反应式：

[0004]

[0005]

[0006]

[0007]

[0008] [邱电云，马荣骏.热酸浸出湿法炼锌中铁矾渣的处理方法[J].湖南有色金属，1994，10(3)：158-162]。因此，将黄铵铁矾在高温煅烧，可回收氨气、氧化硫和氧化铁。

[0009] 另外，黄铵铁矾在低温(400℃)分解后，得到的中间产物，其物相还不很清楚，一些文献将其取名为硫铁烧渣；因中间产物主要含硫酸铁的相关物质，本申请将中间产物，取名为硫酸铁粉。

[0010] 谭宏斌等人的发明专利，公开了黄铵铁矾中回收硫的工艺，包括(1)用铅锌冶炼厂产生的黄铵铁矾作为原料，其中加入添加剂、成形剂、气氛调节剂、水，搅拌均匀后，制成球状颗粒；(2)球状颗粒通过振动给料机，送入柱状热处理炉中，于700～900℃反应得到氧化铁副产品，经炉膛下开口底部的振动出料机直接收集；产生的烟气通过炉膛顶部的排气口排出，由铅锌冶炼过程中的酸浸液吸收后，送硫酸制备车间，回收硫；(3)将收集到的氧化铁副产品用粉磨、洗涤、干燥后得到工业用氧化铁原料[谭宏斌，马小玲，侯小强，等.从黄铵铁矾中回收硫的工艺[P].专利申请号：201310397438.3]。

[0011] 该专利柱状热处理炉产生的烟气，由于含有部分空气和气氛调节剂产生的气体，烟气中氧化硫的浓度较低，影响制备硫酸的效率，增加硫酸的成本。

发明内容

[0012] 为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法，本发明可单独回收氨气、氧化硫和氧化铁粉，同已有技术方案相比，本方法能节约生产成本，降低能耗，提高效率。

[0013] 为达到以上目的，本发明采取了如下技术方案：

[0014] 一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法，包括以下步骤：

[0015] 将铁矾渣在400～450℃的低温换热器中进行预分解，充分反应得到硫酸铁粉和氨气，收集氨气；再在硫酸铁粉中加入催化剂和还原剂，混合均匀后，加入500～600℃的高温换热器中分解反应，充分反应得到氧化硫气体和氧化铁粉，收集氧化硫气体和氧化铁粉，从氧化铁粉中回收有价金属；其中，催化剂为氧化铜、氧化锰或氧化铁，加入量为铁矾渣质量的0.01～0.05％；还原剂为硫化锌、硫化铅、煤油或斑铜矿，加入量为铁矾渣质量的15～20％。

[0016] 作为本发明的进一步改进，所述的低温换热器中，换热管的材料为不锈钢；高温换热器中，换热管的材料为陶瓷管。

[0017] 作为本发明的进一步改进，所述的高温换热器放出的烟气中氧化硫含量均大于40％。

[0018] 作为本发明的进一步改进，低温换热器放出的氨气直接用于沉矾工艺，在炼锌工艺中循环利用。

[0019] 作为本发明的进一步改进，回收高温换热器放出的氧化硫用于制硫酸。

[0020] 作为本发明的进一步改进，得到的氧化铁粉用质量浓度为5％的氯化铵溶液浸泡后，容易回收氧化铁粉中的有价金属，其中锌的回收率大于90％；回收有价金属后的氧化铁粉，作为水泥厂或钢厂的原料。其中，氧化铁粉与氯化铵溶液的质量比为1:2。

[0021] 相对于现有技术，本发明具有以下有点：

[0022] 本发明的方法中，进行分段分解反应，可单独回收氨气、氧化硫和氧化铁粉；有利于资源充分回收。尤其是在硫酸铁粉中加入催化剂，催化剂的电子容易传递给硫铁烧渣，烧渣中的六价硫得到电子，容易转变为四价，有利于硫铁烧渣分解，降低分解温度。还原剂与硫铁烧渣分解产生的氧气反应，生成氧化硫气体，进一步提高氧化硫气体中氧化硫的浓度，还可为硫铁烧渣分解提供热量。铁矾渣低温分解，有利于氧化铁中锌的回收。同已有技术方案相比，本方法能节约生产成本，降低能耗，提高效率。能显著提高硫酸的生产效率和产品质量，降低生产成本，节能降耗，具有显著的经济效益和社会效益。

[0023] 换热器，为外壳中竖立放置的柱状管束，物料从上部加入管内，在管内分解后，固体从下端排除，气体从上端排除。柱状管的外壁用煤产生的热烟气进行加热。由于柱状管外壁的热烟气不与柱状管内部的氧化硫气体或氨气接触，保证了氧化硫气体的浓度或氨气的纯度。

[0024] 本发明分解产生的氧化硫气体，浓度高，可用于制硫酸；分解产生的氧化铁粉，回收有价金属后，可作为水泥厂或钢厂的原料。氨气在炼锌工艺中可循环利用，资源的进一步充分利用。

具体实施方式

[0025] 以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0026] 实施例1

[0027] 将100Kg铁矾渣在400℃的低温换热器中进行预分解，得到硫酸铁粉和氨气，分解产生的氨气在炼锌工艺中可循环利用；再在硫酸铁粉中加入0.01Kg催化剂氧化铜和15Kg还原剂硫化铅，混合均匀后，加入550℃的高温换热器中分解得到氧化硫气体和氧化铁粉，从氧化铁粉中回收有价金属。高温换热器放出的烟气中氧化硫含量均大于40％。氧化硫气体用于制硫酸；得到的氧化铁粉用质量浓度为5％的氯化铵溶液浸泡后，回收氧化铁粉中的有价金属，回收有价金属后的氧化铁粉，作为水泥厂或钢厂的原料；其中，氧化铁粉与氯化铵溶液的质量比为1:2。

[0028] 实施例2

[0029] 将100Kg铁矾渣在430℃的低温换热器中进行预分解，得到硫酸铁粉和氨气，分解产生的氨气在炼锌工艺中可循环利用；再在硫酸铁粉中加入0.05Kg催化剂氧化铜和20Kg还原剂硫化铅，混合均匀后，加入500℃的高温换热器中分解得到氧化硫气体和氧化铁粉。从氧化铁粉中回收有价金属。高温换热器放出的烟气中氧化硫含量均大于40％。氧化硫气体用于制硫酸；得到的氧化铁粉用质量浓度为5％的氯化铵溶液浸泡后，回收氧化铁粉中的有价金属，回收有价金属后的氧化铁粉，作为水泥厂或钢厂的原料；其中，氧化铁粉与氯化铵溶液的质量比为1:2。

[0030] 实施例3

[0031] 将100Kg铁矾渣在450℃的低温换热器中进行预分解，得到硫酸铁粉和氨气，分解产生的氨气在炼锌工艺中可循环利用；再在硫酸铁粉中加入0.04Kg催化剂氧化铜和16Kg还原剂硫化铅，混合均匀后，加入600℃的高温换热器中分解得到氧化硫气体和氧化铁粉。从氧化铁粉中回收有价金属。高温换热器放出的烟气中氧化硫含量均大于40％。氧化硫气体用于制硫酸；得到的氧化铁粉用质量浓度为5％的氯化铵溶液浸泡后，回收氧化铁粉中的有价金属，回收有价金属后的氧化铁粉，作为水泥厂或钢厂的原料；其中，氧化铁粉与氯化铵溶液的质量比为1:2。

[0032] 下表为编号为1-15的15个实施例，其他具体步骤通实施例1。

[0033]

[0034]

[0035] 所有的实施例中，通过烟气成份分析，烟气中氧化硫含量均大于40％。铁矾渣分解得到的氧化铁粉，通过5％氯化铵溶液回收有价金属，其中氧化铁粉与氯化铵溶液的质量比为1:2，实施例中锌的回收率均大于90％。