【摘 要】
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硫酸渣是硫铁矿制酸后产生的废渣,其堆放需占用大量土地,同时会污染土壤和水体,造成的环境问题会给企业带来额外的经营成本。此外硫酸渣还含有铁、铜、钴等大量有价金属,堆存导致了资源浪费。为实现硫酸渣中资源的综合利用,本文以含铜、钴硫酸渣为研究对象,分别采用直接酸浸、煤基还原焙烧-浸出-磁选、气基还原焙烧-浸出-磁选等工艺流程回收其中的有价金属,并结合XRD、XPS、化学物相分析等方法对产品物化性质进行表
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硫酸渣是硫铁矿制酸后产生的废渣,其堆放需占用大量土地,同时会污染土壤和水体,造成的环境问题会给企业带来额外的经营成本。此外硫酸渣还含有铁、铜、钴等大量有价金属,堆存导致了资源浪费。为实现硫酸渣中资源的综合利用,本文以含铜、钴硫酸渣为研究对象,分别采用直接酸浸、煤基还原焙烧-浸出-磁选、气基还原焙烧-浸出-磁选等工艺流程回收其中的有价金属,并结合XRD、XPS、化学物相分析等方法对产品物化性质进行表征,初步探索铜、钴物相转变规律,主要研究内容和结论如下:经多元素分析,硫酸渣中铁、铜、钴品位分别为54.87%、0.30%、0.36%,物相分析表明,铁主要以赤铁矿形式存在,铜主要以硫酸铜、自由氧化铜、结合氧化铜、原生硫化铜形式存在;钴主要以CoSO4、CoFe2O4和Co3O4形式存在。硫酸渣直接酸浸研究表明,在原料细度D50为20.46μm,浸出温度70℃,搅拌速度400 r/min,液固比4:1 mL/g,硫酸质量浓度160 g/L,浸出4h,铜、钴浸出率分别为64.35%、66.99%,铁浸出率11.62%;浸出渣铁品位55.98%。直接磁选难以提高铁的品位。硫酸渣煤基焙烧-浸出-磁选工艺表明,在煤配比10%,800℃温度下焙烧60min,煤基焙烧渣在原料细度D50=60.04μm,搅拌速度400 r/min,液固比4:1 mL/g,硫酸质量浓度160 g/L,温度为70℃浸出5h,铜、钴浸出率分别为78.36%和49.29%。浸渣磁选可以获得铁品位62.81%,作业回收率90.57%的铁精矿。煤基条件下虽有效回收了铁、铜,但钴浸出率较低,后续探究气基条件下是否能改善钴的浸出率。硫酸渣气基焙烧-浸出-磁选工艺表明,在CO体积分数为30%,温度为550℃下焙烧30min,气基焙烧渣在原料细度D50为55.28μm,搅拌速度400 r/min,液固比4:1 mL/g,硫酸质量浓度160 g/L,温度为70℃下浸出4h,铜、钴浸出率分别为86.15%和79.61%,浸渣磁选可得到铁品位、作业回收率分别为63.08%、98.91%的铁精矿。气基条件下较好地实现了铁、铜、钴有价金属的综合回收。XRD分析表明,随着还原焙烧（煤基和气基）温度升高,赤铁矿逐渐向磁铁矿转变,煤基焙烧条件下,850℃时硫酸渣中赤铁矿完全转变成磁铁矿;气基焙烧条件下,硫酸渣中赤铁矿完全转变成磁铁矿温度降低为700℃。XPS分析表明,硫酸渣还原焙烧后,铜主要以二价铜形式存在,结合物相分析表明,主要为CuO和CuS,采用硫酸容易浸出;煤基还原焙烧后,硫酸渣中Co3O4逐渐被还原向CoFe2O4转变,降低了钴的浸出率,而经550℃气基低温焙烧后,Co3O4和CoFe2O4被还原,提高了钴的浸出率。
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