一种铁矾渣和碳酸锰矿的联合处理方法及装置
技术领域
[0001] 本
发明涉及
冶金领域，尤其涉及一种铁矾渣和碳酸锰矿的联合处理方法及装置。
背景技术
[0002]
电解锰行业中，采用的
矿石主要为碳酸锰矿。由于碳酸锰矿中含有大量的碳酸
钙，在制备电解液过程中碳酸钙包裹碳酸锰，使得碳酸锰无法释放。
现有技术中是采用添加
硫酸，使得酸解碳酸钙以释放出碳酸锰。但此种方法使得
浸出液中含有大量的硫酸钙，致使浸出液无法重复利用。而且该方法还存在污染严重，浸出困难等问题。
[0003] 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约为5.3万吨，一般就近建设渣场堆存，不但占用宝贵的土地资源，且由于铁矾渣
稳定性差(稳定存在的pH＝1.5-2.5)、堆存性不好，而且铁矾渣中的重金属，如Zn、Cu、Cd、Pb、Ag和Sb等，在自然堆存条件下会不断溶出从而污染地下
水和
土壤。
发明内容
[0004] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种利用碳酸锰矿和铁矾渣制备金属锰，并能够回收铅、锌和铁粉的方法和系统。
[0005] 本发明采用的方法如下：
[0006] 一种利用碳酸锰矿制备锰的方法，包含以下步骤：
[0007] 将铁矾渣烘干并与碳质还原剂混合压球得到球团；
[0008] 将球团加入到还原
焙烧炉焙烧得到二
氧化硫烟气及
金属化球团；
[0009] 将碳酸锰矿氧化焙烧得到混合物料；
[0011] 将浆液从吸收塔顶部喷入；
[0012] 将二氧化硫烟气从吸收塔底部通入吸收塔与浆液反应；
[0013] 将反应完成的浆液从吸收塔底部管道排出；
[0014] 过滤并
净化浆液获得滤渣及硫酸锰溶液；
[0015] 电解硫酸锰溶液得到锰。
[0016] 进一步地，碳酸锰矿中MnO的
质量分数为55-61％，碳酸锰矿的粒度小于100mm。
[0017] 进一步地，碳酸锰矿的氧化焙烧
温度为900-1000℃，碳酸锰矿中的碳酸锰在该温度条件下分解生成MnO和CO2。
[0018] 进一步地，碳酸锰矿的氧化焙烧在中性或氧化性气氛下进行，MnO被氧
化成MnO2。
[0019] 进一步地，碳酸锰矿氧化焙烧得到的混合物料中含有二氧化锰。混合物料稀释后的浆液质量浓度为18-28％，浆液温度38-56℃，浆液中含有二氧化锰。
[0020] 进一步地，二氧化硫烟气在吸收塔内的流速为1.2-1.5m/s。
[0021] 进一步地，
自上而下的二氧化锰浆液和从下而上的二氧化硫烟气在吸收塔内部相遇，由于二氧化锰具有强氧化性，与烟气中的二氧化硫很容易结合生成硫酸锰，在此过程中二氧化硫吸收率大于99％。含有硫酸锰的浆液通过吸收塔底部的管道排出吸收塔。
[0022] 通过上述处理方法，可以得到锰含量大于99％的金属锰。
[0023] 进一步地，铁矾渣与碳质还原剂按照100:15-23的质量比进行混合。
[0024] 进一步地，铁矾渣含有以下质量百分比的各个组分：TFe22-25％、铅2-4％、锌2-5％以及硫8-12％。铁矾渣中的铁硫元素主要是以铁矾(AFe3(SO4)2(OH)6)的形式存在，其中A为K+、Na+、NH4+中得一种或几种。
[0025] 进一步地，球团中水分为12％左右。为了加快反应，同时保证球团容易成型，还原剂碳粉和铁矾渣粒度都要
破碎至1mm以下。
[0026] 进一步地，球团在还原焙烧炉中铺料厚度为2-3层。
[0027] 进一步地，焙烧炉
温度控制在1210-1270℃，球团内部的铁矾在该温度条件下分解成硫酸铁和水，硫酸铁进一步分解生成氧化铁和二氧化硫。
[0028] 进一步地，球团中的硫酸铅和硫酸锌分解生成氧化铅，氧化锌和二氧化硫。
[0029] 进一步地，球团中的氧化铅、氧化锌、氧化铁被碳还原生成单质铅、单质锌和金属铁。单质的铅锌很容易随二氧化硫烟气一起挥发进入还原焙烧炉烟道，在烟道里，铅锌单质分别被氧化成氧化铅和氧化锌，其中二氧化硫烟气浓度6-8％。
[0030] 进一步地，含有铅和锌的烟气首先通过收尘装置，氧化铅和氧化锌被收尘装置收集，二氧化硫烟气通入到吸收塔。
[0031] 经过还原以后的铁矾渣，得到的金属化球团的金属化率大于84％，该金属化球团通过磨矿
磁选工艺可以得到铁品位90％以上铁粉，铁回收率85％以上的铁粉。
[0032] 本发明还公开了一种执行上述方法的装置，包括：
[0033] 混料机，混料机具有进料口和出料口；
[0034]
烘干机，烘干机具有进料口和出料口，烘干机的进料口与混料机的出料口连通；
[0035] 还原焙烧炉，还原焙烧炉具有进料口和出料口以及烟气出口，还原焙烧炉的进料口与烘干机的出料口连接；
[0036] 焙烧系统，焙烧系统具有进料口和出料口；
[0037] 浆液池，浆液池具有入料口及出液口，浆液池的入料口与焙烧系统的出料口相连；
[0038] 吸收塔，吸收塔上部具有入液口，下部具有出液口以及进气口，吸收塔的进气口与转底炉的烟气出口通过烟气通道连接；
[0039] 过滤系统，过滤系统具有入料口、液体出口及固体出口，过滤系统的入料口与吸收塔的出液口相连；
[0040]
电解槽，电解槽具有入液口及出料口，电解槽的入液口与过滤系统的液体出口相连。
[0041] 进一步地，吸收塔的进气口与烟气通道相连从而将二氧化硫烟气通入到吸收塔中。
[0042] 进一步地，烟气通道中设置有收尘装置用于收集烟气中的氧化铅和氧化锌。
[0043] 进一步地，烟气通道的另一端连接有焙烧炉，焙烧炉具有入料口及出料口。焙烧炉的入料口与压球机的出料口相连，焙烧炉的出料口连接有磨选系统，压球机的入料口连接有混料机。
[0044] 进一步地，混料机与烘干机之间设置传送装置。
[0045] 通过采用上述技术方案，取得了以下诸多有益效果：
[0046] (1)该发明实现了碳酸锰矿和铁矾渣的综合利用。
[0047] (2)通过氧化焙烧碳酸锰矿得到二氧化锰，利用二氧化锰强氧化性性质吸收铁矾渣还原过程中产生的高硫烟气制备硫酸锰，烟气利用率高，环境效益好，同时省去传统的制酸系统，投资成本小。
[0048] (3)该发明代替了传统酸浸法处理碳酸锰矿，可以有效的避免铁、
硅、钙等元素进入到硫酸锰溶液中，硫酸锰溶液杂质含量低，节省硫酸用量。
[0049] (4)该发明可以得到金属铁粉、氧化锌粉尘和电解锰等产品，经济效益好。
附图说明
[0050] 本发明的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对
实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：
[0051] 图1示出了根据本发明的实施例的利用碳酸锰矿制备锰的方法的流程示意图。
[0052] 图2示出了根据本发明的实施例的利用碳酸锰矿制备锰的装置的示意图。
具体实施方式
[0053] 应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种
修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
[0054] 实施例一
[0055] 参见图1及图2，将铁矾渣和还原剂
煤粉按照100:16的比例由料仓投入到混料机21中，混合后破碎至1mm以下。随后在步骤S201处，将混合料在压球机中进行压球形成球团，球团水分保持在12％。随后在烘干机22中将压好的球团烘干。随后在步骤S202处，将其送入还原焙烧炉23中进行还原焙烧。还原焙烧炉23的温度为1220±10℃，在还原过程中铁矾渣中的各含硫物相分解，氧化铅，氧化锌，三氧化二铁被还原成单质铅、单质锌和金属铁，铅锌随烟气一起挥发进入烟道，在烟道中被氧化生成氧化铅和氧化锌被收尘装置收集。由收尘装置出来的含硫烟气进入到吸收塔14。还原焙烧后的金属化球团的金属化率为85％，随后在步骤S203处，经过在磨选系统24中进行磨矿磁选可以得到铁品位90.52％，回收率86％的铁粉。
[0056] 在步骤S101处，粒度小于100mm的碳酸锰矿由料仓11投入到氧化焙烧炉12中进行焙烧，温度控制在930±10℃之间。经过氧化焙烧可以得到含有MnO2的焙烧矿。随后在步骤S102处，在浆液池13中，将焙烧矿用水制成浆液，矿浆浆液浓度20％，温度为40℃，矿浆浆液通过吸收塔14的顶部的
喷嘴喷入到吸收塔14的内部腔体中。
[0057] 在步骤S103处，浆液与由烟道通入的二氧化硫烟气在吸收塔14内部相遇，烟气流速1.25m/s。由于MnO2具有强氧化性，与二氧化硫快速反应生成硫酸锰，其中二氧化硫吸收率大于99％。硫酸锰随同浆液一起排出吸收塔14。随后在步骤S104处，含有硫酸锰的浆液经过在过滤系统15中的过滤除渣可以得到纯净的硫酸锰溶液同时排出滤渣。在步骤S105处，硫酸锰溶液经过在电解槽16中进行电解得到金属锰，其中金属锰的品位大于99％。
[0058] 实施例二
[0059] 参见图1及图2，将铁矾渣和还原剂
煤粉按照100:19的比例由料仓投入到混料机21中，混合后破碎至1mm以下。随后在步骤S201处，将混合料在压球机中进行压球形成球团，球团水分保持在12％。随后在烘干机22中将压好的球团烘干。随后在步骤S202处，将其送入还原焙烧炉23中进行还原焙烧。还原焙烧炉23的温度为1240±10℃，在还原过程中铁矾渣中的各含硫物相分解，氧化铅，氧化锌，三氧化二铁被还原成单质铅，单质锌和金属铁，铅锌随烟气一起挥发进入烟道，在烟道中被氧化生成氧化铅和氧化锌被收尘装置收集。由收尘装置出来的含硫烟气进入到吸收塔14。还原焙烧后的金属化球团的金属化率为87.23％，随后在步骤S203处，经过在磨选系统24中进行磨矿磁选可以得到铁品位91.13％，回收率86.23％的铁粉。
[0060] 在步骤S101处，粒度小于100mm的碳酸锰矿由料仓11投入到氧化焙烧炉12中进行焙烧，温度控制在950±10℃之间。经过氧化焙烧可以得到含有MnO2的焙烧矿。随后在步骤S102处，在浆液池13中，将焙烧矿用水制成浆液，矿浆浆液浓度22％，温度为48℃，矿浆浆液通过吸收塔14的顶部的喷嘴喷入到吸收塔14的内部腔体中。
[0061] 在步骤S103处，浆液与由烟道通入的二氧化硫烟气在吸收塔14内部相遇，烟气流速1.35m/s。由于MnO2具有强氧化性，与二氧化硫快速反应生成硫酸锰，其中二氧化硫吸收率大于99％。硫酸锰随同浆液一起排出吸收塔14。随后在步骤S104处，含有硫酸锰的浆液经过在过滤系统15中的过滤除渣可以得到纯净的硫酸锰溶液同时排出滤渣。在步骤S105处，硫酸锰溶液经过在电解槽16中进行电解得到金属锰，其中金属锰的品位大于99％。
[0062] 实施例三
[0063] 参见图1及图2，将铁矾渣和还原剂煤粉按照100:22的比例由料仓投入到混料机21中，混合后破碎至1mm以下。随后在步骤S201处，将混合料在压球机中进行压球形成球团，球团水分保持在12％。随后在烘干机22中将压好的球团烘干。随后在步骤S202处，将其送入还原焙烧炉23中进行还原焙烧。还原焙烧炉23的温度为1260±10℃，在还原过程中铁矾渣中的各含硫物相分解，氧化铅，氧化锌，三氧化二铁被还原成单质铅，单质锌和金属铁，铅锌随烟气一起挥发进入烟道，在烟道中被氧化生成氧化铅和氧化锌被收尘装置收集。由收尘装置出来的含硫烟气进入到吸收塔14。还原焙烧后的金属化球团的金属化率为88.11％，随后在步骤S203处，经过在磨选系统24中进行磨矿磁选可以得到铁品位91％，回收率87.38％的铁粉。
[0064] 在步骤S101处，粒度小于100mm的碳酸锰矿由料仓11投入到氧化焙烧炉12中进行焙烧，温度控制在980±10℃之间。经过氧化焙烧可以得到含有MnO2的焙烧矿。随后在步骤S102处，在浆液池13中，将焙烧矿用水制成浆液，矿浆浆液浓度25％，温度为56℃，矿浆浆液通过吸收塔14的顶部的喷嘴喷入到吸收塔14的内部腔体中。
[0065] 在步骤S103处，浆液与由烟道通入的二氧化硫烟气在吸收塔14内部相遇，烟气流速1.45m/s。由于MnO2具有强氧化性，与二氧化硫快速反应生成硫酸锰，其中二氧化硫吸收率大于99％。硫酸锰随同浆液一起排出吸收塔14。随后在步骤S104处，含有硫酸锰的浆液经过在过滤系统15中的过滤除渣可以得到纯净的硫酸锰溶液同时排出滤渣。在步骤S105处，硫酸锰溶液经过在电解槽16中进行电解得到金属锰，其中金属锰的品位大于99％。
[0066] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明
权利要求的保护范围当中。
