专利名称:硫铁矿低温冶炼技术的制作方法
本发明属于硫铁矿综合利用，应用硫铁矿低温冶炼技术，制取铁粉和硫化氢，在余渣中提高金、银、铜、锌以及稀土金属的品位。
目前，国内外硫铁矿经过氧化焙烧生成SO2，然后SO2和O2通过接触法生产硫酸，剩下的炉渣当废渣处理掉。一部分硫铁矿经过973°K下氧化生成磁性焙烧的烧渣，通过处理去除硫、砷、铜、锌等杂质，再用还原法取铁粉。而粉末冶金工业上用的铁粉产品，是用铁磷和磁铁矿应用还原法，电解铁粉法，雾化法涡流研磨法生成的。上述几种方法在冶金工业出版社韩凤麟、葛昌纯编著的《钢铁粉末生产》中有详细阐述。另外，硫铁矿一般来说又是多种金属的共生矿，除了富含铁和硫之外，还同时含有金、铜、银、锌以及稀土金属等，现有技术中由于铁硫矿及其氧化烧渣中品位偏低，难以提炼出金、银、铜、锌和稀土金属等材料。
本发明的目的是采用低造价的半水煤气还原法和高精度的磁力分离法，精选出铁粉为主要对象，而后提取硫和贵重金属等。
本发明硫铁矿低温冶炼技术的明显特征在于硫铁矿精矿粉采用低温还原过程和高精度的磁力分离法精选铁粉末过程。本发明制造方法包括1.把球磨粉碎后的硫铁矿经过反复浮选，得到含铁量在40%以上，粒度为小于100目的精矿粉，矿石粒度愈小在分解时的析出就愈快，则脱硫的时间就愈少。
2.精矿粉在还原炉中与773°K高温气相还原剂直接作用会产生明显的分解反应。
FeS在还原剂和水蒸汽的作用下又发生如下反应。
在还原过程中温度维持在773～823°K。在还原剂中，CO比H2具有较强的还原力。在还原初期把CO含量比水蒸汽含量控制高些，在还原的后期一定要严格控制水蒸汽和CO的浓度，防止金属铁被氧化为Fe3O4和生成Fe3C。对还原气体含量变化的控制可采用四通伐控制，也就是通过四通伐把前期进入还原炉的还原剂成份控制在H2O/CO＝1～2.7(摩尔比)，至后期进入还原炉的还原剂成份控制在H2O/CO≤1，H2/CO≈1(摩尔比)。
3.还原剂半水煤气的要求，半水煤气主要成分为CO、CO2、H2、И2和H2O，在B系列催化剂作用下，使CO变换成CO2和等摩尔数的H2，其化学反应
CO的变换率达到40～50%左右时，该反应热可使气体的温度升高到773～823°K，该温度恰好等于FeS2分解温度，使FeS2产生分解。这时高温还原气体又是硫铁矿的高温还原剂。为了实现前期进入还原炉的还原剂成份H2O/CO＝1～2.7(摩尔比)后期进入还原炉的还原剂成份为H2O/CO≤1，H2/CO≈1(摩尔比)，采用四通伐进行变换。
4.经过还原的铁粉在贮料仓中经惰性气体保护冷却至323°K之后排出。接着采用高精度的磁力分离法，将铁粉经过惰性气体冷却后直接进入电磁筛洗涤、分离、过筛。电磁筛的特性和功能在于专门精选铁磁性粉末。电磁筛的结构是通过磁力场的新设计。电磁筛中被选物走向与重力、水冲力方向垂直，重力与水冲力方向相同，在磁力场中的铁粉末所受的磁力大于重力和水冲力之和，这样在磁力分选中非磁性物质在自身重力和水冲力作用下很快离开被选物的走向，而只有铁粉末继续倒挂在输送带上，走到脱磁落料槽。调节磁系中半闭合磁迴路磁联极间的等距离间隙，就能实现高细粒度铁粉末的磁选。在磁分离中如果其它杂质是和铁粉包在一起的，可以通过球磨后，再通过电磁筛进行磁分离。为了彻底还原铁粉中微量的硫化铁，本发明采用第二次氢还原。
5.还原后产生的H2S和S气体通过克劳斯法及其克劳法尾气处理，制取硫磺产品。
本发明与现有技术相比，用低温冶炼技术实现的硫铁矿综合利用，产生铁粉过程不仅工艺简单，耗能低，而且生产出来的铁粉细粒度高，含有丰富的海绵体。而另一方面本发明与现有技术相比另一个显著差别在于本发明硫铁矿低温冶炼过程的固态物一直是微细的粉末状态，不象以前氧化焙烧生成硫酸过程那样硫铁矿要经过1123°K以上高温氧化，容易使烧渣产生相互结疤。这就使以硫铁等共生矿通过低温冶炼取尽硫和铁之后，在提高余渣中的金、银、铜、锌以及稀土金属的相对含量以后，在粉末状的余渣中同样可以使用物理方法分离这些贵重金属。最后在制取硫磺之后，用于制造硫酸也是最好的原料。燃烧硫磺所得的SO2气体中，SO2和O2的含量都很高，这样接触法生产硫酸特别有利，并且易于集中电热能源，进行发电和余热利用。
本发明的
图(一)还原炉剖视图图(二)料仓和还原炉装配图图(三)A和B为串联还原炉气体流向通过四通伐变换流向图图(四)硫铁矿综合利用流程方块图本发明的实施例本发明的还原炉图(一)所示采用塔式气固反射逆流接触反应塔，还原气体被加压到3×104～1×105帕斯卡(表压)之后进入还原炉。还原气体自塔底向上穿过折线形的矿粉层直到塔顶，再通过管道进入下一个还原炉。而精矿粉自上而下不断滚动流到塔底，构成与还原气体逆流接触。同时物料在炉中下落时，受到反射档板反射阻流作用，进行周期性间歇地反射滚动下落，起到搅拌精矿粉，不断更换矿粉表面与还原气体进行充分接触。为了充分利用还原气体，同时保证还原前期和后期还原炉中有足够的还原气体成份要求，采用四通伐不断更换四个还原炉的串联形式，从而改变四个还原炉的进气顺序。如图(三)所示当四通伐转向改变90°时，还原气体进气顺序将由A顺序流向变为B顺序流向。相应地改变不同的四通伐转向，还原炉的进气顺序就不断从B顺序变为C顺序，又到D顺序，又回到A顺序。
经过第一次还原后的铁粉，在尾气保护下冷却至323°K以下然后直接送入电磁筛，进行分离、洗涤和过筛。再通过333～343°K温度和6.6×103-9.33×103帕斯卡真空房干燥。为彻底还原铁粉中的硫化铁，本发明采用了第二次氢气还原，把电磁筛离出来的铁粉在氢气炉中进行二次还原。气体温度和压力分别为773～823°K和1×105帕斯卡(表压)，二次还原后的铁粉在尾气保护下再冷却至323°K以下进行包装堆放。
本发明第一次还原生成的H2S和S气体出口，紧接克劳斯法装置的进口，制成硫磺，其尾气通入气柜尾气也按克劳斯法的尾气治理方法进行。
用本发明提取硫和铁之后的余渣，对含有金、银、铜、锌以及稀土金属材料的余渣品位分别可达到国家矿山冶炼标准。然后按现行的生产工艺提炼金、银、铜、锌以及稀土金属材料。
本发明实施例中的还原炉图(一)是由反射档板1，壳体2，出气口3，进气口4，进料口5和出料口6等组成。料仓7和还原炉9(相当于图(一)的还原炉)的连接是通过锁气器8和旋塞10以及四通伐11来完成的。图(三)中F1、F2、F3和F4为四个还原炉的串联进气圈。每排列组合一次四通伐90°转角，就可改变一次四个串联还原炉进气顺序。
本发明硫铁矿综合利用整个流程图如图(四)所示。
权利要求
1.硫铁矿低温冶炼技术，使原矿石经研磨、低温还原等工序成为铁粉、硫化氢以及矿渣，其特征是先将硫铁矿经研磨粉碎及反复浮选制成粒度小于100目、含铁量为40%以上的精矿粉，然后将精矿粉按下述工序依次进行，即还原→冷却→筛分，还原在气氛为半水煤气，温度为773～823°K的还原炉中进行，还原产物在尾气保护下冷却至323°K以下，用电磁筛进行筛分。
2.按照权利要求
1所述的硫铁矿低温冶炼技术，其特征在于还原剂为半水煤气，主要成份为CO2、CO、H2、H2O、И2，通过B系列催化剂作用，控制前期进入还原炉的还原剂为H2O/CO＝1～2.7(摩尔比)，产生还原气体温度为773～823°K，后期进入还原炉的还原剂为H2/CO≈1(摩尔比)、H2O/CO≤1(摩尔比)，还原气体温度为773～823°K。
3.按照权利要求
1或2所述的硫铁矿低温冶炼技术，其特征在于还原炉采用塔式气固反射逆流反应塔，气体自塔底向上流动，而精矿粉自上而下进入塔底，还原气体加压到3×104～105帕斯卡(表压)进入反应炉，物料在炉中周期性间歇流动。
专利摘要
本发明为一种硫铁矿综合利用的低温冶炼技术。将硫铁矿经研磨浮选制成粒度小于100目，含铁量大于40％的精矿粉，在低温还原炉中经过由B系列催化剂控制的半水煤气还原成铁粉，采用电磁筛将铁磁性粉末从混合物中分离出来。把高品位的余渣作为提炼金、银、铜以及稀土金属等。硫化氢气体通过克劳斯法及其尾气处理方法制硫磺，整体上根除了硫铁矿制硫酸过程对环境的严重污染。
文档编号C21B13/00GK86100818SQ86100818
公开日1987年9月2日 申请日期1986年2月18日
发明者扬伦华, 祁文樵 申请人:扬伦华导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan