一段焙燒回收鉛鋅浮選尾礦中的鐵和硫

陳偉軍

（廣東中金嶺南環(huán)保工程有限公司，廣東 韶關(guān) 512000）

國(guó)內(nèi)某大型鉛鋅礦經(jīng)過(guò)多年的開采與生產(chǎn)產(chǎn)生了大量的尾礦，尾礦產(chǎn)生量由由投產(chǎn)初期的20萬(wàn)t/年增加到目前的70萬(wàn)t/年，30多年來(lái)共產(chǎn)生尾礦約1000余萬(wàn)t，除部分用于井下充填外，其它均堆存于尾礦庫(kù)。尾礦庫(kù)運(yùn)行多年，不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，且由于儲(chǔ)量大，尾礦庫(kù)占用大量土地資源，且面臨潰壩的風(fēng)險(xiǎn)，給周邊居民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的隱患。經(jīng)過(guò)尾礦資源調(diào)查結(jié)果顯示，凡口鉛鋅礦鋅尾溢流尾礦中Fe含量約18%～25%、S含量約20%～26%，兩者含量接近尾礦的50%，若將其回收利用，不僅能緩解尾礦堆積造成的環(huán)境污染，還能變廢為寶，產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益。本研究通過(guò)全面分析尾礦資源特性解析有價(jià)元素的賦存狀態(tài)、物相種類、含量及分布等因素，確定了“磁化焙燒-磁選-尾氣制酸”的工藝路線，以達(dá)到綜合回收利用鉛鋅浮選尾礦中鐵和硫的目的。

現(xiàn)有火法回收硫鐵的工藝多為兩焙燒，即一段脫硫，二段還原磁化焙燒，工藝復(fù)雜，成本高昂。為簡(jiǎn)化工藝流程，降低生產(chǎn)成本，本研究針對(duì)一段焙燒，同步脫硫磁化焙燒開展了試驗(yàn)[1]。

1 分析化驗(yàn)方法

（1）煙氣中二氧化硫的測(cè)定：碘量法測(cè)定焙燒尾氣中的二氧化硫濃度。

（2）焙燒熟料磁性測(cè)定：本次試驗(yàn)采用XCGS型磁選管，采用“高磁場(chǎng)粗選-低磁場(chǎng)精選”的工藝流程來(lái)測(cè)定焙燒熟料磁性物質(zhì)的含量，以判定一段磁化焙燒的效果。

（3）物料中Fe含量的測(cè)定：EDTA滴定法測(cè)定原料及熟料中Fe的含量。

2 一段焙燒條件優(yōu)化試驗(yàn)研究

通過(guò)S、Fe回收理論分析及前期小試試驗(yàn)研究可知，通過(guò)焙燒工藝條件的優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)一段焙燒回收鉛鋅尾礦中的S、Fe資源。項(xiàng)目組在現(xiàn)場(chǎng)開展了中試試驗(yàn)，研究了不同焙燒條件對(duì)S、Fe一段焙燒回收的影響。

2.1 焙燒溫度對(duì)鉛鋅尾礦S、Fe回收率的影響

表1為不同焙燒溫度對(duì)鉛鋅尾礦S、Fe回收率的影響，由表可知，在填充率為7%，停留時(shí)間30min，氣料比為3.11L/g時(shí)，在焙燒溫度區(qū)間為600℃～900℃的條件下，煙氣中SO2濃度均大于6%，說(shuō)明煙氣焙燒濃度完全滿足制備硫酸的要求。而焙燒溫度對(duì)Fe磁選回收率影響較大，焙燒溫度為600℃時(shí)，精礦Fe的回收率僅為7%，精礦產(chǎn)率僅為3.5%，而結(jié)合表1可知，燒渣有效S含量?jī)H為2.2%，說(shuō)明在低溫條件下，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)負(fù)壓較高，硫、鐵相對(duì)較易被氧化，分別形成SO2及三價(jià)Fe，導(dǎo)致燒渣磁選精礦產(chǎn)率低，F(xiàn)e回收率低。焙燒溫度升高至750℃時(shí)，F(xiàn)e回收率升高至92%，當(dāng)焙燒溫度為800℃時(shí)，回收率降低至72%。焙燒溫度對(duì)精礦Fe品位影響較小，但焙燒溫度達(dá)到900℃時(shí)，F(xiàn)e回收率達(dá)到87.2%，精礦產(chǎn)率達(dá)到55.6%，但精礦Fe品位僅為38.3%，說(shuō)明溫度過(guò)高時(shí)，F(xiàn)e與其它元素相互結(jié)合，形成了磁性較強(qiáng)的物質(zhì)，提高了精礦產(chǎn)率，但由于Fe與其它元素的結(jié)合，導(dǎo)致精礦產(chǎn)品Fe品位較低。由溫度試驗(yàn)結(jié)果可知，焙燒溫度為700℃～750℃時(shí)，有利于Fe的磁選回收[2]。

2.2 氣料比對(duì)鉛鋅尾礦S、Fe回收率的影響

表2是不同給氣量對(duì)有效S回收的影響，由表可以看出，當(dāng)焙燒溫度為600℃、填充率7%、停留時(shí)間30min的條件下，隨著氣料比的增加，燒渣中有效S降低，有效S回收率升高。當(dāng)氣料比達(dá)到2.89L/g時(shí)，有效S回收率達(dá)到91.1%。進(jìn)一步提高氣料比達(dá)到3.33L/g時(shí)，燒渣中仍有1.7%的有效S，因此僅靠提高給氣料比，無(wú)法進(jìn)一步提高有效S的回收率。

另外，由表可以看出，雖然氣料比不同，但是煙氣中SO2濃度均高于6%，滿足制酸要求。同時(shí)，由表中還可以看出，在氣料比為3.11L/g時(shí)，鐵精礦產(chǎn)率較低，僅為3.5%，因此Fe的回收率僅為7.3%。降低氣料比至2.89L/g時(shí)，精礦產(chǎn)率升高至24.1%，而進(jìn)一步降低給氣量時(shí)[3]，精礦產(chǎn)率改變不大，而空氣量的下降將導(dǎo)致有效S回收率的降低。因此，最佳氣料比應(yīng)低于3.11L/g，高于2.89L/g。

表2 氣料比對(duì)鉛鋅尾礦S、Fe回收率的影響（t=30min，T=600℃，90kg/h，3000GS+500GS）

表3 填充率對(duì)鉛鋅尾礦S、Fe回收率的影響 （t=30 min，T=750℃，3000GS+500GS）

2.3 填充率對(duì)鉛鋅尾礦S、Fe回收率的影響

填充率是回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，主要與窯管內(nèi)徑、停留時(shí)間及給料速度等參數(shù)有關(guān)，而填充率的大小直接影響物料與空氣接觸效率，從而影響有效S回收率及Fe的氧化率。表3為不同填充率對(duì)礦泥有效S回收率的影響，由表可見，焙燒溫度、轉(zhuǎn)速及給氣量一定時(shí)，當(dāng)填充率達(dá)到9.52%時(shí)，焙燒燒渣中有效S含量高達(dá)6.7%，煙氣二氧化硫濃度僅為3.97%。相同焙燒條件下，當(dāng)填充率為9.52%時(shí)，煙氣二氧化硫濃度可達(dá)6.24%。

給料速度決定了填充率大小，當(dāng)填充率過(guò)低時(shí)，給料速度較小，從而導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯處理量降低，導(dǎo)致硫總量降低，在氣量不變的條件下，二氧化硫濃度也進(jìn)而降低。

此外，根據(jù)《化工回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)規(guī)定》可知，回轉(zhuǎn)窯常用填充率為5%～15%，因此回轉(zhuǎn)窯填充率不宜選擇3.57%。當(dāng)填充率為7.14%時(shí)，煙氣二氧化硫濃度可達(dá)6.15%。此外，從表中還可看出，精礦Fe品位隨填充率的增加而升高。在填充率為9.52%時(shí)，精礦Fe品位可達(dá)55.02%，精礦產(chǎn)率僅為33.8%，且Fe回收率僅為80.3%，說(shuō)明高填充率時(shí)，尾礦中有效S、Fe并未被完全氧化，仍多以硫鐵存在，被氧化的Fe多以Fe3O4存在，因此Fe的回收率較低，當(dāng)填充率為7.14%時(shí)，精礦Fe品位可達(dá)55.59%，精礦產(chǎn)率達(dá)到49.74%，F(xiàn)e的回收率也提升至92%，因此，綜合考慮以上因素，最佳填充率選擇7.14%。。

通過(guò)鉛鋅尾礦一段焙燒試驗(yàn)表明，焙燒溫度750℃，給料量為90kg/h，給氣量為280m3/h時(shí)，窯內(nèi)填充率為7.14%的條件下，煙氣中SO2濃度能滿足制酸標(biāo)準(zhǔn)，焙燒熟料經(jīng)磁選回收可得到Fe品位大于55%的鐵精礦產(chǎn)品[4]。