專利名稱：中低品位硫鐵礦綜合利用副產(chǎn)高鋁渣和硅鐵的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冶金技術領域，特別是一種中低品位硫鐵礦全層綜合利用副產(chǎn)高鋁渣和硅 鐵的方法。
背景技術：
我國硫鐵礦資源豐富，占世界總儲量的10%，居第三位，但多以中低品位為主，富礦 (》35%)僅占總儲量的4%左右，平均地質(zhì)品位17. 68%。硫鐵礦是我國主要的硫資源，占 硫資源總量的80%;硫鐵礦資源總量中單一硫鐵礦占53%，伴生硫鐵礦占27%。
我國六盤水經(jīng)濟區(qū)硫鐵礦產(chǎn)于上二疊統(tǒng)含煤巖系中，巖系上部為海陸交替相含煤沉 積；巖系下部則為硫鐵礦層，硫鐵礦產(chǎn)于淺灰一灰白色高嶺石粘土巖中，硫鐵礦中金屬礦 物以黃鐵礦為主，白鐵礦次之，少量膠黃鐵礦，另有少量磁鐵礦、假象赤鐵礦和褐鐵礦； 非金屬礦物以高嶺石為主，其次是石英、伊利石、綠泥石、碳質(zhì)物、銳鈦礦和方解石等。 我國硫鐵礦目前主要是洗選制硫精砂和土法生產(chǎn)硫磺用。
硫鐵礦生產(chǎn)硫精砂的主要選礦方法是浮選，其次為重選、磁選或浮-磁聯(lián)合選；據(jù)統(tǒng) 計尾礦中還有15% 30%的黃鐵礦未選出，生產(chǎn)1噸硫精砂需原礦3 3. 5噸，耗水10 15 噸， 一般產(chǎn)生廢渣2 2.5噸、廢水12噸，尾渣含硫常在7%以上，硫資源利用率不足58%; 硫鐵礦尾礦其實就是與硫鐵礦共生的高鈦、鐵含黃鐵礦高嶺石粘土巖，可見采選的尾渣高 嶺石含量近90%，是可供利用的重要再生資源，未得到利用不僅浪費了大量寶貴的資源， 而且大量尾礦渣根本沒有力量進行處理，對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民身體健康 造成了嚴重的危害，對周圍水域等環(huán)境造成了嚴重的污染。硫精砂生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水污染水 體，包括地表水和地下水導致水土生態(tài)環(huán)境嚴重破壞。硫鐵礦制硫精砂產(chǎn)品單一，產(chǎn)業(yè)鏈 短，資源綜合利用率，既損失了礦資源效益又給當?shù)氐沫h(huán)境造成了嚴重污染，而且硫精砂 在運輸和再加工過程中，二次污染嚴重；用于制硫酸的渣目前也只磁選回收部分鐵未得到 綜合利用。
土法煉硫方法硫收率低(實際一般只有38—40%)，嚴重污染環(huán)境，經(jīng)濟效益和社會 效益很差。1997年根據(jù)國務院有關規(guī)定對土法煉硫進行了整頓關停。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種中低品位硫鐵礦全層綜合利用副產(chǎn)高鋁渣和硅鐵的方法。 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的生產(chǎn)中把硫鐵礦全層開采出來，經(jīng)破碎均化后直接進入 沸騰爐焙燒，得到二氧化硫氣體和燒渣。二氧化硫氣體用于進一歩生產(chǎn)硫酸或還原制取硫 磺；燒渣磁選鐵精粉或直接進行成份調(diào)整后配加煤或焦炭造球，進行碳熱還原生產(chǎn)高鋁渣 和冶金脫氧劑硅鐵。
具體方法為將硫鐵礦全層開采出來，不經(jīng)洗選，均化后直接粉碎到4mm以下，再 經(jīng)80。C-20(TC烘干或自然堆放晾干，配制成含水小于6%、全硫16%以上的原料。將配制 好的原料加入沸騰爐在800 110(TC進行沸騰焙燒，得到含二氧化硫6 15°/。的氣體和含硫 1%以下的燒渣。含二氧化硫的氣體用于生產(chǎn)硫酸或生產(chǎn)硫磺。燒渣磁選鐵精粉或直接進行 成份調(diào)整，燒渣成份調(diào)整是根據(jù)后續(xù)產(chǎn)品和熔融溫度需要添加金屬或非金屬礦物，如硅石、 鐵礦石等，滿足后續(xù)產(chǎn)品的成分要求；再根據(jù)調(diào)整成份后的燒渣中硅鐵氧化物碳熱還原成 單質(zhì)金屬所需碳單質(zhì)質(zhì)量，加入該質(zhì)量1 3倍的還原劑(配入相應固定碳含量的煤或焦 炭)，在加入物料總重量0. 4% 5%的粘接劑(即添加劑)，噴加物料總重量3% 8%的水混合均 勻，壓制成球料，球料經(jīng)8(TC-20(TC烘干或自然堆放晾干，使其含水小于6%備用。將干 球料加入電熔煉爐中，加熱到1400 170(TC，球料中的硅、鐵氧化物被煤或焦炭中的固定 碳還原成單質(zhì)共晶液態(tài)合金從熔煉爐中放出，經(jīng)冷卻固化后粉碎成25mm以下的顆粒，即 為冶金脫氧劑硅鐵。
熔煉爐上層的渣放出經(jīng)冷卻后即為高鋁渣，其八1203含量70%以上，鋁硅比大于7， 可用于生產(chǎn)化學品氧化鋁及提取金屬鎵或作為鋁廠生產(chǎn)原料出售。熔煉爐產(chǎn)生的高溫尾氣 主要是二氧化碳，經(jīng)除塵換熱降溫洗滌后達標排放；除塵得到的粉塵主要含三氧化二鋁， 也可作為制化學品氧化鋁的原料及提取金屬鎵，也可返回與燒渣一起制球；換熱所得的熱 源可以用來烘干原料和球料；尾氣也可經(jīng)余熱鍋爐進行熱能回收產(chǎn)生中高壓蒸汽供熱或發(fā) 電，還可直接配氣調(diào)溫用于烘干原料和球料。原料沸騰焙燒可以是磁性和非磁性；若采用 磁性焙燒，燒渣可先磁選鐵粉再進行配料經(jīng)碳熱還原生產(chǎn)高鋁渣和冶金脫氧劑硅鐵。若二 氧化硫氣體用于還原生產(chǎn)硫磺，還原產(chǎn)生的煤渣亦可加入燒渣一起利用。
燒渣利用是以電熱熔煉爐為主要反應設備來完成燒渣的還原反應與分離。燒渣的還原 用焦碳或煤作為還原劑，其總反應概述如下
2Fe20:!+3C=4Fe+3C02 t
Fe304+2C = 3Fe+2C02 tSi02+C = Si+C02 t
本發(fā)明比現(xiàn)有中低品位硫鐵礦生產(chǎn)硫精砂技術硫利用率可提高40% 50%，而且沒有硫 精砂生產(chǎn)的廢渣和廢水，解決了現(xiàn)有利用技術的環(huán)境污染難題；并且與中低品位硫鐵礦共 生的所有成份得到了充分利用，實現(xiàn)了中低品位硫鐵礦的全層開采和循環(huán)綜合利用，符合 國家循環(huán)經(jīng)濟和資源綜合利用的發(fā)展方向，是中低品位硫鐵礦的很好利用方法。


圖l是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例h
云南鎮(zhèn)雄硫鐵礦均化制成S: 17 21%、 A1203: 27 31%、 Fe203: 19 22%、 Si02: 32 37%、 Ti02: 3 6%、含水小于6%的原料，經(jīng)粉碎到4mm以下，自然堆放晾干備用。 將制好的原料加入沸騰爐在850 95(TC進行沸騰焙燒，得到含二氧化硫8 12%的氣體和 含硫1%以下的燒渣。含二氧化硫的氣體用于按常規(guī)硫鐵礦制酸工藝生產(chǎn)硫酸。燒渣主要成 份為S: 0.5 1%、 A1203: 28 32%2、 Fe203: 21 23%、 Si02: 35 39%、 Ti02: 4 6%， 若生產(chǎn)冶金脫氧劑牌號Si47Fe30的硅鐵合金和高鋁渣，根據(jù)產(chǎn)品和熔融溫度需要， 一噸 燒渣添加二氧化硅含量90%以上的硅石360公斤進行成份調(diào)整，以滿足產(chǎn)品的成分要求； 再根據(jù)調(diào)整成份后的燒渣中硅鐵氧化物碳熱還原成單質(zhì)金屬所需碳量的2倍，配入固定碳 含量60%以上的煤0. 6噸，再噴加物料總重量8%的水和1.5%的木質(zhì)磺酸鹽粘接劑(即添加 劑)混合均勻，用擠壓機壓成O30-45mm的球，球料經(jīng)100°C-12(TC烘干，使其含水小于2% 備用。將干球料加入電熔煉爐中，加熱到1550 1650°C，球料中的硅、鐵氧化物被煤中的 固定碳還原成單質(zhì)共晶液態(tài)合金從熔煉爐中放出，經(jīng)冷卻固化后粉碎成25mm以下的顆粒， 即為冶金脫氧劑Si47Fe30的硅鐵合金;熔煉爐上層的渣放出經(jīng)冷卻后即為高鋁渣，其Al203 含量70%以上，鋁硅比大于7，可用于生產(chǎn)化學品氧化鋁及提取金屬鎵或作為鋁廠生產(chǎn)原 料出售。熔煉爐產(chǎn)生的高溫尾氣主要是二氧化碳，經(jīng)除塵換熱降溫洗滌后達標排^C;除塵 得到的粉塵返回與燒渣一起制球；換熱所得的熱源用來烘干原料和球料。
實施例2:
四川古藺白沙硫鐵礦均化制成S: 18 21%、 Al20:i: 28 32%、 Fe203: 19 22%、 Si02: 34 37%、 Ti02: 4 6%、含水小于6%的原料，經(jīng)粉碎到4mm以下，自然堆放晾干備用。 將制好的原料加入沸騰爐在卯0 98(TC進行磁性沸騰焙燒，得到含二氧化硫12 15%的氣體和含硫1%以下的燒渣。含二氧化硫的氣體用于高硫煤沸騰還原生產(chǎn)硫磺，同時產(chǎn)生還原 煤渣。燒渣含四氧化三鐵19 21%，先進行磁選得到含鐵60%以上的鐵精粉，磁選后的燒 渣按其重量10: 1加入還原產(chǎn)生的煤渣后，其主要成份為S: 0.6 1%、 A1203: 33 38%2、 Fe304: 7 8%、 Si02: 42 47%、 Ti02: 5 7%，若生產(chǎn)冶金脫氧劑牌號Si47Fel0的硅鐵 合金和高鋁渣，根據(jù)產(chǎn)品和熔融溫度需要， 一噸燒渣添加二氧化硅含量90%以上的硅石250 公斤進行成份調(diào)整，滿足產(chǎn)品的成分要求；再根據(jù)調(diào)整成份后的燒渣中硅鐵氧化物碳熱還 原成單質(zhì)金屬所需碳量的1.4倍，配入固定碳含量60%以上的煤360公斤，再噴加總物料 重量6%的水和4%的粘土粘接劑(即添加劑)混合均勻，用擠壓機壓成O30-45mm的球，球 料經(jīng)晾干，使其含水小于3%備用。將干球料加入電熔煉爐中，加熱到1450 155(TC，球 料中的硅、鐵氧化物被煤中的固定碳還原成單質(zhì)共晶液態(tài)合金從熔煉爐中放出，經(jīng)冷卻固 化后粉碎成25mm以下的顆粒，即為冶金脫氧劑Si47Fel0的硅鐵合金；熔煉爐上層的渣 放出經(jīng)冷卻后即為高鋁渣，其Al2O3含量70。/。以上，鋁硅比大于7，可用于生產(chǎn)化學品氧 化鋁及提取金屬鎵或作為鋁廠生產(chǎn)原料出售。熔煉爐產(chǎn)生的高溫尾氣主要是二氧化碳，經(jīng) 除塵換熱降溫洗滌后達標排放，亦可經(jīng)余熱鍋爐進行熱能回收產(chǎn)生中高壓蒸汽供熱或發(fā)電 及尾氣配氣調(diào)溫后直接用于烘干原料和球料，再經(jīng)除塵洗滌后達標排放；除塵得到的粉塵 用于生產(chǎn)化學品氧化鋁或返回與燒渣一起制球；換熱所得的熱源用來烘干原料和球料。
權(quán)利要求
1、一種中低品位硫鐵礦綜合利用副產(chǎn)高鋁渣和硅鐵的方法，其特征在于將硫鐵礦全層開采出來，直接進行粉碎，加入沸騰爐進行沸騰焙燒，得到二氧化硫氣體和燒渣；含二氧化硫的氣體用于生產(chǎn)硫酸或生產(chǎn)硫磺；燒渣磁選鐵精粉后進行成份調(diào)整或直接進行成份調(diào)整，以加入金屬或非金屬礦物進行調(diào)整，再根據(jù)調(diào)整成份后的燒渣中硅鐵氧化物碳熱還原成單質(zhì)金屬所需碳單質(zhì)質(zhì)量，加入該質(zhì)量1.1～3倍的還原劑，經(jīng)還原后產(chǎn)生冶金脫氧劑硅鐵，還原渣放出經(jīng)冷卻后即為高鋁渣，用于生產(chǎn)化學品氧化鋁及提取金屬鎵或作為鋁廠生產(chǎn)原料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低品位硫鐵礦綜合利用副產(chǎn)高鋁渣和硅鐵的方法，其特 征在于原料沸騰焙燒可以是磁性和非磁性；若采用磁性焙燒，燒渣也可以先磁選鐵粉再 進行配料經(jīng)碳熱還原生產(chǎn)冶金復合合金脫氧、脫硫劑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低品位硫鐵礦綜合利用副產(chǎn)高鋁渣和硅鐵的方法，其牛寺 征在于還原反應中溫度為1400 1700°C。
全文摘要
本發(fā)明是一種中低品位硫鐵礦綜合利用副產(chǎn)高鋁渣和硅鐵的方法。將硫鐵礦全層開采出來，直接進行粉碎，加入沸騰爐進行沸騰焙燒，得到二氧化硫氣體和燒渣；含二氧化硫的氣體用于生產(chǎn)硫酸或生產(chǎn)硫磺；燒渣磁選鐵精粉后進行成份調(diào)整或直接進行成份調(diào)整，以加入金屬或非金屬礦物進行調(diào)整，再根據(jù)調(diào)整成份后的燒渣中硅鐵氧化物碳熱還原成單質(zhì)金屬所需碳單質(zhì)質(zhì)量，加入該質(zhì)量1.1～3倍的還原劑，經(jīng)還原后產(chǎn)生冶金脫氧劑硅鐵，還原渣放出經(jīng)冷卻后即為高鋁渣，用于生產(chǎn)化學品氧化鋁及提取金屬鎵或作為鋁廠生產(chǎn)原料。本發(fā)明的方法硫利用率可提高40％～50％，而且沒有硫精砂生產(chǎn)的廢渣和廢水，解決了現(xiàn)有利用技術的環(huán)境污染難題；并且與中低品位硫鐵礦共生的所有成份得到了充分利用。
文檔編號C22B1/00GK101457289SQ20091009401
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者倪天銀 申請人:云南常青樹投資有限公司