專利名稱：一種處理氯浸渣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種處理氯浸渣的方法，涉及一種鎳電解除銅渣經(jīng)氯氣浸出后產(chǎn)生的物料焙燒處理方法。

背景技術(shù)：
氯浸渣是鎳電解除銅渣經(jīng)氯氣浸出后產(chǎn)生的物料，主要含鎳、銅、硫及貴金屬等，其中硫含量(質(zhì)量百分比)約在70～90％，貴金屬含量達(dá)100～200g/t。由于氯浸渣化學(xué)成分和物相復(fù)雜，處理困難，多年來雖進(jìn)行過各種處理方法的研究，但還沒有找到有效的途徑來處理此料。下面是其多元素分析結(jié)果(該渣是鎳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的物料，由于氯浸度范圍為80％～95％，化學(xué)組成變化較大)。
氯浸渣化學(xué)成份Ni 5.84％、Cu 3.0％、Fe 0.3％、Co 0.22％、S 71.77％、Pb 0.089％、Zn≤0.01％、As 0.021％、Ag 46g/t、Pt 17.82g/t、Pd 27.33g/t、Au 33.59g/t、水份10.42％。
目前國內(nèi)對(duì)于氯浸渣的處理進(jìn)行了多方面的實(shí)驗(yàn)和研究，回收氯浸渣中元素硫和貴金屬方法有多種，主要有熱濾法、浮選法，真空蒸餾法、高壓浸出法、化學(xué)溶劑法以及高溫焙燒法等方法，但這些工藝普遍存在較大弊端，投入工業(yè)化實(shí)用的不多。下面是這些方法的基本特點(diǎn) 1、熱過濾將氯浸渣用蒸汽加熱到150～170℃，渣中的單質(zhì)硫全部融化，變成液體硫磺，液體中的各種鹽類物質(zhì)及其它雜質(zhì)逐步沉降，然后用篩網(wǎng)過濾，實(shí)現(xiàn)單質(zhì)硫和其它物質(zhì)的分離。該法只能起到硫的初步富集作用。熱濾法硫回收率低，由于融硫粘度較大，設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重，過濾困難，分離效果不佳，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差，只能除去其中部分單質(zhì)硫，處理完的物料中單質(zhì)硫含量大于40％。
2、浮選法利用物質(zhì)的撲捉能力的不同來分離物質(zhì)的方法。該法也能起到硫的富集作用。主要是根據(jù)元素硫疏水性強(qiáng)，可浮性好的特點(diǎn)，分離產(chǎn)出硫磺精礦，但設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，對(duì)于氯浸渣來說，選擇浮選劑比較困難。
3、溶劑法利用物質(zhì)的溶解性的不同來分離物質(zhì)的方法。該法脫硫效率相對(duì)較高，但溶劑不易選擇，并且試劑比較昂貴、易揮發(fā)、毒性較大等原因限制了它的使用，同時(shí)也會(huì)造成硫的二次污染、廢水處理困難，容易造成有價(jià)金屬的二次流失等問題。
4、真空蒸餾法利用物質(zhì)的沸點(diǎn)不同分離物質(zhì)的方法。該法回收的硫品質(zhì)好，貴金屬損失小，但只能采用間歇法操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，系統(tǒng)密封性差，容易發(fā)生火災(zāi)、設(shè)備腐蝕比較嚴(yán)重，運(yùn)行成本較高，只能脫除其中的單質(zhì)硫。
5、加壓浸出法加壓浸出是濕法冶煉的一種。該法設(shè)備投資較高，必須有完備的控制系統(tǒng)，工業(yè)性實(shí)驗(yàn)難度較大。就目前掌握的情況來看，進(jìn)行研究試驗(yàn)的部門較多，投入工業(yè)化生產(chǎn)的少，即使勉強(qiáng)投入生產(chǎn)，系統(tǒng)也不穩(wěn)定。對(duì)于貴金屬(密度大，堵塞管道，產(chǎn)生的硫化氫氣體很容易造成人員中毒)含量較高的物質(zhì)不適用。
6、焙燒在適宜的氣氛中將礦石或精礦加熱到一定的溫度，而不熔融的冶金(或化學(xué))過程，使礦石或精礦的組成發(fā)生物理化學(xué)變化，以符合下一步冶金處理的工藝要求，提高下一步冶金處理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。該法脫硫效率高，SO2可以用來制酸，但存在設(shè)備腐蝕問題和貴金屬損失大等問題，同時(shí)還要消耗大量的燃料(重油、煤、天然氣、煤氣等)。
這些工藝普遍存在的問題是，生產(chǎn)成本高，硫的脫除率不穩(wěn)定，貴金屬回收率低，生產(chǎn)不連續(xù)，大部分處于試驗(yàn)階段，投入工業(yè)化生產(chǎn)的不多。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目是為了克服上述已有技術(shù)的不足，提供生產(chǎn)成本高、硫的脫除率穩(wěn)定、貴金屬回收率高能利用硫自身燃燒的熱量處理氯浸渣的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
一種處理氯浸渣的方法，其特征在于其處理過程是將氯浸渣加入到預(yù)熱至245-280℃的回轉(zhuǎn)窯中，靠氯浸渣硫的燃燒放熱將回轉(zhuǎn)窯加熱至650-700℃，再連續(xù)加入綠浸渣進(jìn)行自熱焙燒反應(yīng)，得到SO2氣體和脫除單質(zhì)硫含貴金屬煅燒渣。
本發(fā)明的一種處理氯浸渣的方法，其特征在于所述的加入回轉(zhuǎn)窯中的氯浸渣是經(jīng)過干燥的，含水重量小于2％。
本發(fā)明的一種處理氯浸渣的方法，其特征在于所述的加入回轉(zhuǎn)窯中的氯浸渣是經(jīng)過粉碎的，其粒度小于0.074mm。
本發(fā)明的方法，將氯浸渣篩分送入料倉，通過螺旋輸送機(jī)送入斗式提升機(jī)，斗式提升機(jī)將物料送到料斗，有計(jì)量加螺旋輸送機(jī)送入加料螺旋輸送機(jī)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯中的溫度達(dá)到280℃后，氯浸渣可被空氣點(diǎn)燃，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)脫硫，生二氧化硫氣體，氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵器和湍沖洗滌塔，然后經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入制酸系統(tǒng)。焙燒渣經(jīng)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)冷卻后，經(jīng)斗式提升機(jī)送往焙渣倉中外運(yùn)。
本發(fā)明的方法，氯浸渣在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的連續(xù)燃燒，控制溫度應(yīng)溫度維持在600℃左右。一方面，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯的材料選擇性較寬；另一方面，熱平衡容易維持，系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定，其它鹽類不容易分解。
本發(fā)明的方法，基于的原理和實(shí)驗(yàn)如下 1、自熱脫硫原理 氯浸渣中的硫主要以單質(zhì)的形態(tài)存在，其它主要以硫化物和硫酸鹽的形式存在。硫是一種淺黃色的非金屬元素，原子序數(shù)16，原子量32.064，熔點(diǎn)(正交晶，112.8℃；單結(jié)晶119.0℃)，沸點(diǎn)444.6℃，比重(正交晶)2.07，(單結(jié)晶)1.957，自然點(diǎn)248～261℃，熱值較高。這就為回轉(zhuǎn)窯焙燒奠定了基礎(chǔ)。也就是說，在正常生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)的熱能由單質(zhì)燃燒來提供，不需要外加的熱量。具體化學(xué)反應(yīng)如下 S+O2-SO2(主反應(yīng)) 28O2+O2-2SO3(副反應(yīng)) 2NiS+3O2-2NiO+2SO2(副反應(yīng)) 2Ni3S2+7O2-6NiO+4SO2(副反應(yīng)) 2CuS+3O2-2CuO+2SO2(副反應(yīng)) 2Cu2S+3O2-2Cu2O+2SO2(副反應(yīng)) 2、小試驗(yàn)情況 (1)渣含水率測(cè)試 氯浸渣堆放時(shí)間較長(zhǎng)，含水量差別較大，從多次測(cè)定的數(shù)據(jù)來看，最高達(dá)到13.83％(現(xiàn)場(chǎng)采樣)，最低為3.58％，平均含水率為7.9％。
(2)密度測(cè)試 三次測(cè)定的氯浸渣堆積密度分別為2.526、2.518和2.508，平均2.517g/cm3。
(3)粒徑分布 從0.375um到2000um的粒徑分布情況分析，含量最高的粒度區(qū)域分布在43.67-47.94um內(nèi)，最高含量達(dá)3.39％；11.83um到234.1um的物料占90％以上。
(4)氯浸渣的燃點(diǎn) 在三個(gè)不同的環(huán)境，測(cè)定氯浸渣的燃點(diǎn)，分別為245℃、251℃、和260℃。
(5)利用坩堝進(jìn)行不同溫度下脫硫試驗(yàn)，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。 不同溫度下脫硫數(shù)據(jù)表表1 焙燒溫度與脫硫率的關(guān)系見圖1。
(6)結(jié)果討論 通過試驗(yàn)，渣中的單質(zhì)硫在250℃左右時(shí)開始燃燒，而且在650～700℃時(shí)，脫硫效果最好，基本達(dá)到＞95％，最高達(dá)96.31％。渣率為18.96％。
3、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況 試驗(yàn)一 (1)啟動(dòng)除塵系統(tǒng)和堿洗系統(tǒng)的所有設(shè)備，調(diào)解好溫度和壓力。
(2)將氯浸渣干燥，使其水含量降低到2％以下。
(3)用粉碎機(jī)將干燥后的氯浸渣制成200目的粉狀物質(zhì)。
(4)開啟回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的電爐，先對(duì)回轉(zhuǎn)窯2進(jìn)行預(yù)熱。
(5)將粉狀的氯浸渣加入加料斗3。
(6)當(dāng)回轉(zhuǎn)窯2溫度達(dá)到260℃，啟動(dòng)回轉(zhuǎn)窯6。
(7)開啟螺旋輸送機(jī)1，打開加料斗3下面的閥門，觀察系統(tǒng)的溫度變化情況。
(9)當(dāng)回轉(zhuǎn)窯2溫度達(dá)到280℃以上時(shí)，單質(zhì)硫已經(jīng)開始燃燒。注意加料的速度，每秒鐘不能大于0.5kg。
(10)回轉(zhuǎn)窯2尾氣經(jīng)過出料罐5、1段冷卻器7、2段冷卻器8、收塵罐9、堿吸收罐11、緩沖罐12、水環(huán)真空泵13后排空(氣體循環(huán)使用)。
(11)回轉(zhuǎn)窯2中物料開始燃燒后，不再需要外部供熱，關(guān)閉回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的電爐，系統(tǒng)自己維持熱平衡。
(12)硫蒸汽冷卻后變成液體，并進(jìn)入液體硫磺貯罐。
(13)脫硫后的物料首先進(jìn)入出料罐5，然后進(jìn)入下料罐6，進(jìn)一步分析。
在該試驗(yàn)裝置試驗(yàn)中，由于石英管熱導(dǎo)率低，窯內(nèi)溫度只能加熱到187℃(窯內(nèi)溫度加＞280℃)，因此，渣中的硫沒有燃燒，只有硫蒸氣產(chǎn)生，而且量小，沒法回收。
試驗(yàn)二 (1)啟動(dòng)除塵系統(tǒng)和堿洗系統(tǒng)的所有設(shè)備，調(diào)解好溫度和壓力。
(2)將氯浸渣干燥，使其水含量降低到2％以下。
(3)用粉碎機(jī)將干燥后的氯浸渣制成200目的粉狀物質(zhì)。
(4)開啟風(fēng)機(jī)1，空氣送入電爐2。
(5)給電爐2送電，加熱空氣，然后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯6，先對(duì)回轉(zhuǎn)窯6進(jìn)行預(yù)熱。
(6)將粉狀的氯浸渣加入加料斗4。
(7)當(dāng)回轉(zhuǎn)窯6溫度達(dá)到260℃，啟動(dòng)回轉(zhuǎn)窯6。
(8)開啟螺旋輸送機(jī)3，打開加料斗4下面的閥門，觀察系統(tǒng)的溫度變化情況。
(9)當(dāng)回轉(zhuǎn)窯6溫度達(dá)到280℃以上時(shí)，單質(zhì)硫已經(jīng)開始燃燒。注意加料的速度，每秒鐘不能大于0.5kg。
(10)回轉(zhuǎn)窯6尾氣經(jīng)過旋風(fēng)除塵器9、凈化系統(tǒng)，然后從水環(huán)真空泵13后排空。
(11)回轉(zhuǎn)窯6中物料開始燃燒后，不再需要外部供熱，關(guān)閉電爐2，系統(tǒng)自己維持熱平衡。
(12)脫硫后的物料首先進(jìn)入出料罐7，然后進(jìn)入接料罐8，進(jìn)一步分析。
實(shí)驗(yàn)過程 ①加熱時(shí)間 通過200kw電爐加熱空氣，將空氣由28℃加熱到240℃的時(shí)間為1小時(shí)15分鐘。
②焙燒過程 回轉(zhuǎn)窯爐膛溫度達(dá)到280℃時(shí)，開始加料，物料中的硫開始自然，溫度迅速上升，停止加熱，利用冷空氣的進(jìn)風(fēng)量和加料速度控制焙燒溫度在650±20℃進(jìn)行連續(xù)焙燒。
③試驗(yàn)結(jié)果 脫硫前，氯浸渣中的硫含量為67.61％，脫硫后物料中的硫含量為22.73％。氯浸渣的總重量為111.5kg，系統(tǒng)損失1.5kg，脫硫后的物料總量為23kg。煙氣中SO2濃度為10.14％。氯浸渣脫硫前后的全分析對(duì)比見表4。 氯浸渣脫硫前后的全分析對(duì)比 表4 ④結(jié)果討論 a、利用電爐加熱空氣進(jìn)行升溫，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、升溫迅速，環(huán)境干凈，不污染焙燒渣和氣體，便于焙燒渣的處理及氣體凈化。
b、脫硫率和渣率 沒有脫硫前氯浸渣中硫含量(111.5-1.5)×93.64％×67.61％＝69.64(kg) 脫硫后氯浸渣中硫含量23×30.79％＝7.08(kg) 脫硫效率(69.64-7.08)×100％/69.64＝89.83％ 渣率23×100％/(111.5-1.5)×93.64％＝22.33％ 小試脫硫率較低，原因是由于試驗(yàn)裝置的回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)度較短，只有1.2米，因此硫沒有得到充分燃燒。
c、風(fēng)量與SO2濃度的關(guān)系。風(fēng)量與SO2濃度的關(guān)系見表5。
風(fēng)量與SO2濃度的關(guān)系表5 d、物料粘結(jié)情況 從試驗(yàn)過程看到，物料流動(dòng)狀態(tài)比較好，在回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)壁上也沒有物料粘結(jié)現(xiàn)象。
結(jié)論從試驗(yàn)過程、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和脫硫后氯浸渣的物理特性來看，通過加熱回轉(zhuǎn)窯達(dá)到硫的自燃溫度后可利用硫的自燃進(jìn)行氯浸渣焙燒脫硫、脫硫效率高，物料在窯內(nèi)不易粘結(jié)。
本發(fā)明的方法，利用簡(jiǎn)潔、節(jié)能、環(huán)保的方法處理氯浸渣，回收貴金屬和有價(jià)元素，減少渣的排放的方法。
本發(fā)明的方法，通過將氯浸渣脫水，使含水量降低到2％以下，然后粉碎，制成粉體狀物質(zhì)；空氣經(jīng)過電爐后，然后送入回轉(zhuǎn)窯將其加熱；再將氯浸渣送入回轉(zhuǎn)窯，氯浸渣在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒，產(chǎn)生二氧化硫氣體，氣體經(jīng)過除塵后送硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)；焙燒后的氯浸渣經(jīng)接料斗回收，用來生產(chǎn)貴金屬生產(chǎn)鎳、銅、硫及貴金屬等。
本發(fā)明的方法，首先加熱氯浸渣，將其點(diǎn)燃，產(chǎn)生的大量熱量，使混合在硫化物內(nèi)部的單質(zhì)硫揮發(fā)出來，進(jìn)行二次燃燒，溫度急劇升高，達(dá)到很高的脫硫率；將硫燃燒產(chǎn)生的二氧化硫氣體直接并入硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)工業(yè)硫酸。
本發(fā)明的方法是利用電爐加熱回轉(zhuǎn)窯，主要利用單質(zhì)硫易燃燒、燃點(diǎn)低的特點(diǎn)，氯浸渣燃燒后電爐立即停電，不至于造成回轉(zhuǎn)窯溫度過高，而減少回轉(zhuǎn)窯的使用壽命。
本發(fā)明的方法是采用迷宮密封和橡膠密封的方式。并選AIG陶瓷纖維盤根做填料，其耐溫高達(dá)1260℃，能夠滿足生產(chǎn)工藝要求，并在外面加一道機(jī)械密封(橡膠密封)，同時(shí)回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)口和出口均在負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行，解決了回轉(zhuǎn)窯密封性能不好的問題。
本發(fā)明的方法是利用現(xiàn)有的硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)工業(yè)硫酸，兼顧了安全、節(jié)能、環(huán)保和清潔生產(chǎn)，克服了其它方法的缺點(diǎn)，有效解決了回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的污染、且生產(chǎn)成本低，渣回收率高。



圖1焙燒溫度與脫硫率的關(guān)系圖。

具體實(shí)施例方式 一種處理氯浸渣的方法，其處理過程是將氯浸渣加入預(yù)熱到245-280℃的回轉(zhuǎn)窯中，靠氯浸渣硫的燃燒放熱將回轉(zhuǎn)窯加熱至650-700℃，再連續(xù)加入綠浸渣進(jìn)行自熱焙燒反應(yīng)，得到SO2氣體和脫除單質(zhì)硫含貴金屬煅燒渣；所述氯浸渣是經(jīng)過干燥的，含水重量小于2％，氯浸渣是經(jīng)過粉碎的，其粒度小于0.074mm。
用以下非限定性實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明的工藝作進(jìn)一步的說明，以有助于理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，而不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書決定。
實(shí)施例1 開啟鼓風(fēng)機(jī)，將空氣送入電爐，然后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯；給電爐供電，將回轉(zhuǎn)窯中的溫度升高到280℃；將篩分(120目)的氯浸渣送入料倉，通過螺旋輸送機(jī)送入斗式提升機(jī)，斗式提升機(jī)將物料送到料斗，有計(jì)量加螺旋輸送機(jī)送入加料螺旋輸送機(jī)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中；氯浸渣被空氣點(diǎn)燃，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)脫硫，生二氧化硫氣體，氣體經(jīng)旋風(fēng)除塵器和湍沖洗滌塔，然后經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入制酸系統(tǒng)。焙燒渣經(jīng)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)冷卻后，經(jīng)斗式提升機(jī)送往焙渣倉中外運(yùn)?？刂品磻?yīng)溫度在650℃。
氯浸渣脫硫前后的全分析對(duì)比 該物料直接可以用來生產(chǎn)下一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，除去各種雜質(zhì)后，生產(chǎn)貴金屬。
實(shí)施例2 步驟同實(shí)施例1，控制反應(yīng)溫度在600℃。
氯浸渣脫硫前后的全分析對(duì)比 該物料直接可以用來生產(chǎn)下一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，除去各種雜質(zhì)后，生產(chǎn)貴金屬。
實(shí)施例3 步驟同實(shí)施例1，控制反應(yīng)溫度在550℃。
氯浸渣脫硫前后的全分析對(duì)比 該物料直接可以用來生產(chǎn)下一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，除去各種雜質(zhì)后，生產(chǎn)貴金屬。
權(quán)利要求
1.一種處理氯浸渣的方法，其特征在于其處理過程是將氯浸渣加入到預(yù)熱至245-280℃的回轉(zhuǎn)窯中，靠氯浸渣硫的燃燒放熱將回轉(zhuǎn)窯加熱至650-700℃，再連續(xù)加入綠浸渣進(jìn)行自熱焙燒反應(yīng)，得到SO2氣體和脫除單質(zhì)硫含貴金屬煅燒渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理氯浸渣的方法，其特征在于所述的加入回轉(zhuǎn)窯中氯浸渣是經(jīng)過干燥的，含水重量小于2％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理氯浸渣的方法，其特征在于所述的加入回轉(zhuǎn)窯中氯浸渣是經(jīng)過粉碎的，其粒度小于0.074mm。
全文摘要
一種處理氯浸渣的方法，涉及一種鎳電解除銅渣經(jīng)氯氣浸出后產(chǎn)生的物料焙燒處理方法。其特征在于其處理過程是將氯浸渣加入到預(yù)熱至245-280℃的回轉(zhuǎn)窯中，靠氯浸渣硫的燃燒放熱將回轉(zhuǎn)窯加熱至650-700℃，再連續(xù)加入綠浸渣進(jìn)行自熱焙燒反應(yīng)，得到SO2氣體和脫除單質(zhì)硫含貴金屬煅燒渣。本發(fā)明的方法，通過將氯浸渣脫水，使含水量降低到2％以下，然后粉碎，制成粉體狀物質(zhì)；空氣經(jīng)過電爐后，然后送入回轉(zhuǎn)窯將其加熱；再將氯浸渣送入回轉(zhuǎn)窯，氯浸渣在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒，產(chǎn)生二氧化硫氣體，氣體經(jīng)過除塵后送硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)；焙燒后的氯浸渣經(jīng)接料斗回收，用來生產(chǎn)貴金屬生產(chǎn)鎳、銅、硫及貴金屬等。
文檔編號(hào)C22B1/00GK101195855SQ20071030381
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者劉玉強(qiáng), 常全忠, 何春文, 魏建周, 孫勝利, 剛 馮 申請(qǐng)人:金川集團(tuán)有限公司