本發(fā)明涉及一種熱態(tài)金屬化球團的處理方法，還涉及一種熱態(tài)金屬化球團的處理系統(tǒng)，屬于冶金技術領域。

背景技術：

金屬化球團一般是指含鐵物料球團經(jīng)直接還原后得到的焙燒產(chǎn)品，其中鐵主要以金屬鐵或鐵合金(鐵合金中鐵以金屬鐵形式存在)的形式存在，因此其金屬化率一般可達60％～95％。目前金屬化球團多采用兩種方式進行處理，一種方式為熱態(tài)金屬化球團直接送入熔煉爐中，經(jīng)熔化分離后得到熔分鐵/鐵合金和熔分渣；另外一種方式為金屬化球團先經(jīng)水淬、破碎，再經(jīng)磨礦、磁選分離后，得到金屬鐵/鐵合金顆粒和尾礦。其中，采用熔化分離方式時，能耗較高，但可以得到高品位熔分鐵/鐵合金；采用磨礦、磁選方式處理時，成本較低，但因要求的磨礦粒度細，因此磨礦過程的能耗和水耗在生產(chǎn)成本中占有較大的比重。

氰化法是目前黃金企業(yè)生產(chǎn)普遍采用的方法，但氰化法浸金對產(chǎn)金區(qū)生態(tài)環(huán)境影響較大，尤其是對地下水污染嚴重，現(xiàn)場操作人員的安全風險較高，在一些國家和地區(qū)氰化法提金已受到限制使用。硫代硫酸鹽體系因其對環(huán)境影響小、無毒、安全、浸金速率快以及能處理氰化法難處理的含銅含碳難冶煉礦石等優(yōu)點，已被認為是目前最有望取代氰化法浸出及回收金的浸出劑。但由于硫代硫酸鹽提金工藝試劑消耗量大以及缺乏一種有效回收金的方法，導致該法一直未能應用于工業(yè)生產(chǎn)。從硫代硫酸鹽浸金液中回收金的方法有置換法(沉淀法)、樹脂吸附、活性炭吸附、溶劑萃取及電積冶金等，其中前兩種方法研究較多，但也都存在一定的不足。研究表明，金屬鐵對浸出過程影響很大，鈍化了金的浸出，在用鐵粉置換金時，也可能會鈍化金，使得金的置換率不高。

中國專利申請公布號CN 103956487 A公開了一種利用轉底爐金屬化球團制備磷酸鐵鋰的方法，將金屬化球團進行破碎、粉磨、磁選、研磨和二次磁選等多重工序處理，再將鐵基合金加以利用，工藝流程較長；而且該發(fā)明采用金屬化球團—粉磨—濕式磁選—混料—干燥—燒結工藝，物料先后經(jīng)過高溫—低溫—高溫以及干法—濕法—干法處理，能耗較高，因而成本偏高；所得到的磷酸鐵鋰還可能因鐵基合金帶入的雜質而影響其產(chǎn)品品質。中國專利申請公布號CN 101200320A公開了一種用于處理廢水的高含碳金屬化球團及制備方法，以含碳物料和含鐵原料為原料制備高含碳金屬化球團，該方法僅適用于處理電解法濾料，且需在酸性電解質水溶液中，以碳、鐵為陰陽極，采用Fe²⁺和碳的還原作用實現(xiàn)重金屬及有機污染物的還原回收，因此其處理效果和生產(chǎn)成本均不理想，且不能實現(xiàn)有價元素的回收，故經(jīng)濟效益較差。

因此，亟待開發(fā)一種新的熱態(tài)金屬化球團的處理方法與系統(tǒng)，實現(xiàn)熱態(tài)金屬化球團與硫代硫酸鹽浸金液的綜合利用，降低金屬化球團及硫代硫酸鹽浸金液的處理成本。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是提供一種熱態(tài)金屬化球團的處理方法，該方法能夠產(chǎn)出高品質鐵產(chǎn)品、單質金和氧化鐵紅，實現(xiàn)熱態(tài)金屬化球團、硫代硫酸鹽浸金液的綜合利用；

本發(fā)明所要解決的另一個技術問題是提供一種熱態(tài)金屬化球團的處理系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：

本發(fā)明首先公開了一種熱態(tài)金屬化球團的處理方法，包括以下步驟：(1)將熱態(tài)金屬化球團進行水淬、破碎，得到破碎物料；(2)向破碎物料中加入硫代硫酸鹽浸金液和抑制劑，進行濕式磨礦，得到粉磨料漿；(3)將粉磨料漿進行固液分離，得到固體混合物和濾液；(4)將固體混合物進行重選，得到單質金和輕混合物；(5)將輕混合物進行磁選，得到金屬鐵/鐵合金顆粒和尾礦；(6)向步驟(3)的濾液中加入生石灰進行沉淀反應，經(jīng)沉淀分離得到氫氧化亞鐵；(7)將氫氧化亞鐵進行煅燒，得到氧化鐵紅。

其中，步驟(2)所述抑制劑為氟化物，優(yōu)選為氟化鈣；所述硫代硫酸鹽浸金液與抑制劑的比例為：控制抑制劑中氟離子與硫代硫酸鹽浸金液中金離子的摩爾比為1-3：1。所述破碎物料(即熱態(tài)金屬化球團經(jīng)水淬、破碎后的產(chǎn)物)和硫代硫酸鹽浸金液的比例為，控制破碎物料(即熱態(tài)金屬化球團經(jīng)水淬、破碎后的產(chǎn)物)中金屬鐵與硫代硫酸鹽浸金液中金離子的摩爾比≥10：1，優(yōu)選為10-1000：1。步驟(2)所述硫代硫酸鹽浸金液為硫代硫酸鹽提金法產(chǎn)出的廢液；優(yōu)選的，所述硫代硫酸鹽浸金液中金離子的濃度為0.1-10mg/L。

本發(fā)明所述熱態(tài)金屬化球團的處理方法，步驟(1)所述熱態(tài)金屬化球團為含鐵物料球團經(jīng)直接還原后得到的熱態(tài)焙燒產(chǎn)物，其溫度為800-1000℃；優(yōu)選的，按照質量百分比計，所述熱態(tài)金屬化球團的金屬化率為60％-95％，更優(yōu)選為80％-95％，且金屬化球團中鐵主要以金屬鐵顆?；蜩F合金顆粒形式存在。步驟(1)所述破碎為破碎至粒度≤1-3mm。按照質量百分比計，步驟(2)所述粉磨料漿中細度≤0.074mm的顆粒占70％以上；所述粉磨料漿中金離子的濃度＜0.01mg/L。

本發(fā)明將熱態(tài)金屬化球團經(jīng)水淬、破碎后，加入硫代硫酸鹽浸金液、抑制劑進行濕式磨礦；在濕式磨礦過程中，金屬鐵/鐵合金顆粒中的金屬鐵與硫代硫酸鹽浸金液發(fā)生置換反應，生成單質金；所述抑制劑氟化物與三價鐵離子發(fā)生絡合反應，生成更加穩(wěn)定的氟鐵絡合物，可抑制三價鐵離子對置換反應的不利作用。濕式磨礦過程不僅可實現(xiàn)金屬鐵/鐵合金顆粒與雜質的分離，還能促進金屬鐵/鐵合金顆粒與浸金液的接觸，無需攪拌等輔助措施，即可發(fā)生置換反應；同時隨著置換反應的進行，金屬鐵/鐵合金顆粒的可磨性變好，有利于改善磨礦效率，且會使得鐵合金顆粒中鐵的含量逐漸降低，從而得到的品位更高的合金產(chǎn)品。生石灰的加入不僅可以為沉淀反應提供氫氧根離子生成氫氧化亞鐵沉淀，經(jīng)煅燒制得氧化鐵紅，還可降低濾液中的水含量，降低后續(xù)沉淀、煅燒工序的能耗。

本發(fā)明通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，硫代硫酸鹽浸金液中金離子濃度為0.1-10mg/L，由此，通過控制破碎物料(即熱態(tài)金屬化球團經(jīng)水淬、破碎后的產(chǎn)物)和硫代硫酸鹽浸金液的比例，使得金屬化球團中金屬鐵與硫代硫酸鹽浸金液中金離子的摩爾比≥10：1，優(yōu)選為10-1000：1，可確保金屬化球團中的金屬鐵將金離子最大程度的置換出，使得后續(xù)廢液中的金離子濃度低于0.01mg/L。抑制劑中氟離子和硫代硫酸鹽浸金液中金離子的摩爾比為1-3：1，由此可使得抑制劑充分發(fā)揮作用，氟離子能夠充分抑制還原性離子對置換反應的抑制作用。若氟離子與金離子的比例低于1-3：1，則無法充分起到抑制作用；若氟離子與金離子的比例高于1-3：1，則會進一步增加濕式磨礦的處理量，并為后續(xù)工藝帶來更多雜質，不利于獲得高品質鐵產(chǎn)品。

本發(fā)明進一步公開了一種實施所述處理方法的系統(tǒng)，包括：金屬化球團處理裝置、濕式磨礦裝置、固液分離裝置、重選分離裝置、磁選分離裝置、沉淀分離裝置和煅燒裝置。

其中，所述金屬化球團處理裝置設有熱態(tài)金屬化球團入口和破碎物料出口；所述濕式磨礦裝置設有破碎物料入口、硫代硫酸鹽浸金液入口、抑制劑入口和粉磨料漿出口；所述固液分離裝置設有粉磨料漿入口、固體混合物出口和濾液出口；所述重選分離裝置設有固體混合物入口、單質金出口和輕混合物出口；所述磁選分離裝置設有輕混合物入口、金屬鐵/鐵合金顆粒出口和尾礦出口；所述沉淀分離裝置設有濾液入口、生石灰入口、氫氧化亞鐵出口和上清液出口；所述煅燒裝置設有氫氧化亞鐵入口和氧化鐵紅出口。

進一步的，所述金屬化球團處理裝置的破碎物料出口與所述濕式磨礦裝置的破碎物料入口相連；所述濕式磨礦裝置的粉磨料漿出口與所述固液分離裝置的粉磨料漿入口相連；所述固液分離裝置的固體混合物出口與所述重選分離裝置的固體混合物入口相連；所述重選分離裝置的輕混合物出口與所述磁選分離裝置的輕混合物入口相連；所述固液分離裝置的濾液出口與所述沉淀分離裝置的濾液入口相連；所述沉淀分離裝置的氫氧化亞鐵出口與所述煅燒裝置的氫氧化亞鐵入口相連。其中所述濕式磨礦裝置可以為球磨機。

本發(fā)明所述“相連”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接相連。

本發(fā)明實施所述處理方法的系統(tǒng)，所述金屬化球團處理裝置用于將熱態(tài)金屬化球團進行水淬、破碎，得到破碎物料；所述濕式磨礦裝置用于將破碎物料與硫代硫酸鹽浸金液和抑制劑進行濕式磨礦，得到粉磨料漿；所述固液分離裝置用于將粉磨料漿進行固液分離，得到固體混合物和濾液；所述重選分離裝置用于將固體混合物進行重選，得到單質金和輕混合物；所述磁選分離裝置用于將輕混合物進行磁選，得到金屬鐵/鐵合金顆粒和尾礦；所述沉淀分離裝置用于將濾液與生石灰沉淀反應，經(jīng)沉淀分離后得到氫氧化亞鐵；所述煅燒裝置用于將氫氧化亞鐵進行煅燒，得到氧化鐵紅。

本發(fā)明技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：

本發(fā)明以金屬化球團替代純鐵粉或鐵屑，在不改變金屬化球團現(xiàn)有主體處理工藝的前提下，通過在濕式磨礦過程加入硫代硫酸鹽浸金液和抑制劑，而無需攪拌等輔助措施，即可發(fā)生置換反應，回收得到單質金，顯著降低了硫代硫酸鹽浸金液的處理成本。本發(fā)明通過采用氟化物抑制劑，并控制抑制劑中氟離子和硫代硫酸鹽浸金液中金離子的摩爾比為1-3：1，可使得氟離子能夠充分抑制還原性離子對置換反應的抑制作用。本發(fā)明采用硫代硫酸鹽浸金液降低了水淬過程的水耗、磨礦過程的水耗，改善了金屬化球團的可磨性，進一步降低磨礦能耗，降低了金屬化球團的處理成本，提高了經(jīng)濟效益。本發(fā)明熱態(tài)金屬化球團的處理方法與系統(tǒng)，實現(xiàn)了熱態(tài)金屬化球團、硫代硫酸鹽浸金液的綜合利用，產(chǎn)出高品質鐵產(chǎn)品、氧化鐵紅和單質金。

附圖說明

圖1為本發(fā)明熱態(tài)金屬化球團的處理系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明熱態(tài)金屬化球團的處理方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而更為清楚。但是應理解所述實施例僅是范例性的，不對本發(fā)明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改或替換均落入本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種熱態(tài)金屬化球團的處理系統(tǒng)，包括：金屬化球團處理裝置1、濕式磨礦裝置2、固液分離裝置3、重選分離裝置4、磁選分離裝置5、沉淀分離裝置6和煅燒裝置7。

其中，金屬化球團處理裝置1設有熱態(tài)金屬化球團入口和破碎物料出口；濕式磨礦裝置2設有破碎物料入口、硫代硫酸鹽浸金液入口、抑制劑入口和粉磨料漿出口；固液分離裝置3設有粉磨料漿入口、固體混合物出口和濾液出口；重選分離裝置4設有固體混合物入口、單質金出口和輕混合物出口；磁選分離裝置5設有輕混合物入口、金屬鐵/鐵合金顆粒出口和尾礦出口；沉淀分離裝置6設有濾液入口、生石灰入口、氫氧化亞鐵出口和上清液出口；煅燒裝置7設有氫氧化亞鐵入口和氧化鐵紅出口。

進一步的，金屬化球團處理裝置1的破碎物料出口與濕式磨礦裝置2的破碎物料入口相連；濕式磨礦裝置2的粉磨料漿出口與固液分離裝置3的粉磨料漿入口相連；固液分離裝置3的固體混合物出口與重選分離裝置4的固體混合物入口相連；重選分離裝置4的輕混合物出口與磁選分離裝置5的輕混合物入口相連；固液分離裝置3的濾液出口與沉淀分離裝置6的濾液入口相連；沉淀分離裝置6的氫氧化亞鐵出口與煅燒裝置7的氫氧化亞鐵入口相連。

本發(fā)明所述“相連”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接相連。

本發(fā)明熱態(tài)金屬化球團的處理系統(tǒng)，熱態(tài)金屬化球團經(jīng)金屬化球團處理裝置1的熱態(tài)金屬化球團入口進入金屬化球團處理裝置1，將熱態(tài)金屬化球團進行水淬、破碎，得到破碎物料。破碎物料經(jīng)濕式磨礦裝置2的破碎物料入口進入濕式磨礦裝置2，硫代硫酸鹽浸金液和抑制劑分別通過硫代硫酸鹽浸金液入口、抑制劑入口進入濕式磨礦裝置2，將破碎物料與硫代硫酸鹽浸金液和抑制劑進行濕式磨礦，得到粉磨料漿。粉磨料漿經(jīng)固液分離裝置3的粉磨料漿入口進入固液分離裝置3，進行固液分離，得到固體混合物和濾液。固體混合物經(jīng)重選分離裝置4的固體混合物入口進入重選分離裝置4，進行重選，得到單質金和輕混合物。輕混合物經(jīng)磁選分離裝置5的輕混合物入口進入磁選分離裝置5，進行磁選，得到金屬鐵/鐵合金顆粒和尾礦。粉磨料漿經(jīng)固液分離裝置3沉淀得到的濾液，經(jīng)沉淀分離裝置6的濾液入口進入沉淀分離裝置6，將生石灰通過生石灰入口加入沉淀分離裝置6，濾液與生石灰反應，得到氫氧化亞鐵。氫氧化亞鐵經(jīng)煅燒裝置7的氫氧化亞鐵入口進入煅燒裝置7，進行煅燒，得到氧化鐵紅。

實施例一

[1]將經(jīng)“紅土鎳礦—配碳球團—轉底爐直接還原”工藝處理后，得到富含鎳鐵合金顆粒、金屬化率為80％，溫度為800℃的熱態(tài)金屬化球團進行水淬、破碎，得到3mm以下的破碎物料(流程圖見圖2)；

[2]將破碎物料送入球磨機，加入金離子的濃度為10mg/L的硫代硫酸鹽浸金液、氟化鈣進行濕式磨礦，磨礦時間40min，使得氟離子與金離子的摩爾比為1：1，控制金屬化球團和硫代硫酸鹽浸金液的比例，使得金屬化球團中金屬鐵與硫代硫酸鹽浸金液中金離子的摩爾比為10：1，硫代硫酸鹽逐漸與鎳鐵合金顆粒發(fā)生置換反應生成單質金，并與未反應的鎳鐵合金顆粒、雜質等全部磨細至0.074mm以下占70％以上，得到粉磨料漿；

[3]將粉磨料漿進行固液分離，得到固體混合物和濾液，其中固體混合物為鎳鐵合金顆粒、單質金和尾礦組成，濾液為含有亞鐵離子的溶液，其金離子的濃度低于0.01mg/L；

[4]將固體混合物進行重選，得到單質金和輕混合物；

[5]將輕混合物進行磁選，得到鎳品位為9.53％、鐵品位為63.22％的高鎳鐵合金顆粒和尾礦；

[6]向濾液中加入生石灰，使鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀物，再經(jīng)煅燒后得到氧化鐵紅產(chǎn)品。

實施例二

[1]將經(jīng)“鎳冶煉渣—配碳球團—轉底爐直接還原”工藝處理后，得到富含低鎳鐵合金顆粒、金屬化率為85％，溫度為1000℃的熱態(tài)金屬化球團進行水淬、破碎，得到2mm以下的破碎物料；

[2]將破碎物料送入球磨機，加入金離子的濃度為5mg/L硫代硫酸鹽浸金液、氟化鈣進行濕式磨礦，磨礦時間30min，使得氟離子與金離子的摩爾比為2：1，控制金屬化球團和硫代硫酸鹽浸金液的比例，使得金屬化球團中金屬鐵與硫代硫酸鹽浸金液中金離子的摩爾比為1000：1，硫代硫酸鹽逐漸與低鎳鐵合金顆粒發(fā)生置換反應生成單質金，并與未反應的低鎳鐵合金顆粒、雜質等全部磨細至0.074mm以下占80％以上，得到粉磨料漿；

[3]將粉磨料漿進行固液分離，得到固體混合物和濾液，其中固體混合物為鎳鐵合金顆粒、單質金和尾礦組成，濾液為含有亞鐵離子的溶液，其金離子的濃度低于0.01mg/L；

[4]將固體混合物進行重選，得到單質金和輕混合物；

[5]將輕混合物進行磁選，得到鐵品位90.38％、鎳含量1.86％的低鎳鐵合金顆粒和尾礦；

[6]向濾液中加入生石灰，使鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀物，再經(jīng)煅燒后得到氧化鐵紅產(chǎn)品。

實施例三

[1]將經(jīng)“鐵精粉—配碳球團—轉底爐直接還原”工藝處理后，得到富含金屬鐵顆粒、金屬化率為95％，溫度為900℃的熱態(tài)金屬化球團進行水淬、破碎，得到1mm以下的破碎物料；

[2]將破碎物料送入球磨機，加入金離子的濃度為0.1mg/L硫代硫酸鹽浸金液、氟化鈣進行濕式磨礦，磨礦時間20min，使得氟離子與金離子的摩爾比為3：1，控制金屬化球團和硫代硫酸鹽浸金液的比例，使得金屬化球團中金屬鐵與硫代硫酸鹽浸金液中金離子的摩爾比為100：1，硫代硫酸鹽逐漸與金屬鐵顆粒發(fā)生置換反應生成單質金，并與未反應的金屬鐵顆粒、雜質等全部磨細至0.074mm以下占90％以上，得到粉磨料漿；

[3]將粉磨料漿進行固液分離，得到固體混合物和濾液，其中固體混合物為金屬鐵、單質金和尾礦組成，濾液為含有亞鐵離子的溶液，其金離子的濃度低于0.01mg/L；

[4]將固體混合物進行重選，得到單質金和輕混合物；

[5]將輕混合物進行磁選，得到TFe品位91.16％的金屬鐵顆粒和尾礦；

[6]向濾液中加入生石灰，使鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀物，再經(jīng)煅燒后得到氧化鐵紅產(chǎn)品。

實施例四

[1]將經(jīng)“紅土鎳礦—配碳球團—轉底爐直接還原”工藝處理后，得到富含金屬鐵顆粒、金屬化率為60％，溫度為1000℃的熱態(tài)金屬化球團進行水淬、破碎，得到2mm以下的破碎物料；

[2]將破碎物料送入球磨機，加入金離子的濃度為10mg/L的硫代硫酸鹽浸金液、氟化鈣進行濕式磨礦，磨礦時間35min，使得氟離子與金離子的摩爾比為1：1，控制金屬化球團和硫代硫酸鹽浸金液的比例，使得金屬化球團中金屬鐵與硫代硫酸鹽浸金液中金離子的摩爾比為10：1，硫代硫酸鹽逐漸與鎳鐵合金顆粒發(fā)生置換反應生成單質金，并與未反應的鎳鐵合金顆粒、雜質等全部磨細至0.074mm以下占80％以上，得到粉磨料漿；

[3]將粉磨料漿進行固液分離，得到固體混合物和濾液，其中固體混合物為鎳鐵合金顆粒、單質金和尾礦組成，濾液為含有亞鐵離子的溶液，其金離子的濃度低于0.01mg/L；

[4]將固體混合物進行重選，得到單質金和輕混合物；

[5]將輕混合物進行磁選，得到鎳品位為10.51％、鐵品位為61.02％的高鎳鐵合金顆粒和尾礦；

[6]向濾液中加入生石灰，使鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀物，再經(jīng)煅燒后得到氧化鐵紅產(chǎn)品。

對比試驗一

將經(jīng)“紅土鎳礦—配碳球團—轉底爐直接還原”工藝處理后，得到金屬化率為80％的熱態(tài)金屬化球團，經(jīng)水淬后送入球磨機磨礦，磨礦時間50min，得到細度為0.074mm以下占70％以上的粉磨料漿，粉磨料漿經(jīng)磁選分離，得到鎳品位6.03％、鐵品位65.57％的鎳鐵合金顆粒。

對比試驗二

將經(jīng)“鎳冶煉渣—配碳球團—轉底爐直接還原”工藝處理后，得到金屬化率為85％的熱態(tài)金屬化球團，經(jīng)水淬后送入球磨機磨礦，磨礦時間40min，得到細度為0.074mm以下占70％以上的粉磨料漿，粉磨料漿經(jīng)磁選分離，得到鎳品位0.89％、鐵品位92.35％的低鎳鐵合金顆粒。

對比試驗三

將經(jīng)“鐵精礦—配碳球團—轉底爐直接還原”工藝處理后，得到金屬化率為90％的熱態(tài)金屬化球團，經(jīng)水淬后送入球磨機磨礦，磨礦時間30min，得到細度為0.074mm以下占70％以上的粉磨料漿，粉磨料漿經(jīng)磁選分離，得到鐵品位92.86％的金屬鐵顆粒。