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含金高铁硫酸烧渣由氰化尾渣富集硫铁焙烧制取硫酸后所得,其铁品位63.53%,达到了炼铁用铁精粉的标准,通常用于掺配烧结,该法虽然实现了铁资源的利用,但是其中的金(2.12g/t)却被浪费。烧渣独特的理化性能会对烧结产生不利影响,其中的少量的铜、铅、锌也会影响烧结产品的质量。烧渣中的金品位低,直接氰化收益难以弥补成本,铜、铅、锌的常规湿法回收也存在同样的问题。本文采用氯化挥发法以实现铁金分离、炼铁杂质(铜、铅、锌)的脱除以及铁资源的高效利用,提金的同时生产高品质的氧化球团。论文主要研究内容和结果包括:
(1)探讨了反应的过程。采用HSC热力学软件计算不同温度下反应的吉布斯自由能变化来推断氯化挥发过程中可能的反应。计算结果表明,直接氯化反应只有当CaCl2呈气态或液态时才能进行。相比较而言,两步反应更容易进行:氯化剂的分解反应在有SO2参与的情况下,当CaCl2为固态时就能发生;分解产生的Cl2与金属氧化物的诸反应中,除与Fe2O3难以进行外,其它都能自发进行。过量CaCl2焙烧,氯元素大部分被挥发,证明氯化挥发以两步反应为主。
(2)确定了挥发的最佳条件。不同条件下的直接焙烧结果表明:金、银、铜、铅、锌分别在CaCl2含量2%、4%、9%、3%、9%左右达到最大值;CaCl2加入量在9%以内都不会对铁的品位产生影响;在CaCl2含量较高的情况下,超过一定的温度时,铜、铅、锌挥发率反而会下降;烧渣中加入6%CaCl2在1100℃下焙烧时,有色金属挥发需20min,氯化剂的分解需60min;加入6%CaCl2,在1100℃下焙烧60min,金、银品位分别降到了0.11g/t、6.92g/t,回收率分别为88.7%、73.67%,铜、铅、锌含量较低,符合铁精粉的要求。
(3)确定了造球及球团固结的条件。磨矿9min,加入2%膨润土造球的条件下能获得合格的生球。高温焙烧时,球团的固结主要在1150℃以上发生。少量CaCl2(3%)的加入在1175℃以上会提高球团的强度,但是加入量过多会降低球团的强度,在1150～1300℃范围内,同样的温度,氯化剂含量升高会导致球团强度下降500N。在加入6%CaCl2的情况下,焙烧温度在1230℃以上达到一级球团的强度(2000N焙烧温度在1206℃以上达到二级球团的强度(1500N)。在焙烧时间短时,磨矿有于提高焙烧球的抗压强度。
(4)进行了中试工艺选择与设计。为便于根据反应的需要随时改变载流气的性质,采用间接加热的方式。根据氯化挥发的条件以及防腐的要求,选用密封性能好、投资少、热效率高的竖炉作为主要的焙烧设备。两种常见的耐火材料中只有Al2O3材料在耐火性、耐腐蚀性方面能满足要求。为保证物料的透气性,防止烧渣被载流气带出进入收尘系统影响分离效果,采用造球后焙烧的工艺流程。本文还制定了中试的方案与路线。