專利名稱：一種含溫度梯度的重力場(chǎng)下雙向連續(xù)回收硫精礦中硫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硫精礦中硫的回收領(lǐng)域，屬于一種含溫度梯度的重力場(chǎng)下雙向連續(xù)硫 回收方法。
背景技術(shù)：
硫精礦是選礦廠、冶煉廠等冶金廠礦企業(yè)的一種常見副產(chǎn)物，一般含有較多的單 質(zhì)硫，另有不同含量的硫化物。目前對(duì)硫精礦的綜合利用主要集中于富集回收其中的硫化 物，而有相當(dāng)大比例的硫被焚燒制硫酸，也有不少地方主要是將硫精礦進(jìn)行堆積處置。另一 方面，當(dāng)前社會(huì)對(duì)硫磺的需求在不斷增加，國(guó)內(nèi)外硫磺生產(chǎn)主要是采用克勞斯方法。此外還 有幾種從含硫物料中提取硫的方法，如蒸餾，加壓浸出，浮選，溶劑萃取等，但這些方法對(duì) 硫精礦中硫的提取都存在一定問題，特別是易造成環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容
單質(zhì)硫?yàn)辄S色固體，主要有正交和單斜晶型，硫的熔點(diǎn)是115°C左右，沸點(diǎn)是 444. 7°C。硫精礦是一種單質(zhì)硫與某些其他礦物(主要是硫化礦物)的混合物質(zhì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn) 我們發(fā)現(xiàn)在200°C左右固體硫磺即發(fā)生升華，而沒有明顯的硫液化現(xiàn)象。氣固兩相的物相分 離比液固兩相的物相分離要容易很多，鑒于這些實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，我們提出了這套有關(guān)處理硫精 礦硫磺回收的工藝與路線。在尋找適宜的操作參數(shù)時(shí)，我們充分考慮到了硫精礦中各種硫化物的化學(xué)性質(zhì)、 反應(yīng)過(guò)程(如1 — FeS+S ；FeS2+2H2 — FeS+2H2S)和熱動(dòng)力學(xué)規(guī)律。另外，綜合考慮了工 藝過(guò)程的經(jīng)濟(jì)成本和收益(經(jīng)濟(jì)的和環(huán)境的)。本發(fā)明的目的就是為了提供一種適用于礦廠行業(yè)硫精礦中提取硫磺的技術(shù)方法 和工藝過(guò)程。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬，探索得到適宜的反應(yīng)條件，并對(duì)前后樣品進(jìn)行了 XRD等表 征，以確定其中的單質(zhì)硫確實(shí)已被去除，同時(shí)考察剩余物質(zhì)的組成。鑒于實(shí)驗(yàn)室模擬的結(jié) 果，提出了一種適用于礦廠行業(yè)硫精礦中提取硫磺的工藝過(guò)程(包括反應(yīng)裝置)。本發(fā)明的 目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種從硫精礦中回收硫磺的方法，其特征在于使樣品在重力場(chǎng)下借助傳送帶與載 氣(氮?dú)?相向運(yùn)輸，傳送帶溫度保持在一定范圍內(nèi)并有一定的溫度梯度(隨著載氣方向 逐漸升高)，將硫精礦中的單質(zhì)硫升華出來(lái)，在硫磺收集裝置(也具有一定溫度梯度)將其 固化，制成成品硫磺。實(shí)驗(yàn)室模擬裝置分別采用內(nèi)徑Φ 8mm和Φ 23mm的石英管，長(zhǎng)60cm，在 管式爐中進(jìn)行加熱保溫，樣品干燥過(guò)程在105°C烘箱中進(jìn)行。所述的方法，其所述的樣品硫精礦需經(jīng)過(guò)以下預(yù)處理步驟空氣中干燥5-8天，且 研磨至一定尺寸，約0. 25mm到3cm。所述的方法，其所述的傳送帶由不銹鋼包在四周，且其上裝有若干擋板，外部設(shè)有 電加熱管對(duì)其進(jìn)行加熱。傳送帶運(yùn)行時(shí)，擋板將樣品硫精礦帶入不銹鋼區(qū)，并在該具有溫度梯度的區(qū)域內(nèi)停留一定時(shí)間后，將處理后產(chǎn)物帶出，在硫磺收集器中收集，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行X射 線衍射分析(X射線衍射譜圖見圖1和圖2)，可知處理后主要物質(zhì)為i^eS，并含少量1 ,可 以進(jìn)行再利用。若需得到較高純度的i^eS，可以將剩余產(chǎn)物投入另一小型相似裝置，使用氮 氣、氫氣混合氣作為載氣，將反應(yīng)區(qū)溫度提高至400°C到500°C進(jìn)行進(jìn)一步的處理(產(chǎn)物X 射線衍射譜圖見圖3)。所述的方法，其所述的傳送帶溫度范圍為200°C到500°C，且具有一定溫度梯度。所述的方法，其所述的硫磺收集裝置為一與升華部分相同的不銹鋼管路，溫度保 持在70°C到200°C之間，且具有一定溫度梯度，管路末端溫度略低并通入硫磺收集箱，其末 端部分設(shè)置一個(gè)可自由活動(dòng)的擋板，以一定頻率定期刮下管路中的硫磺至收集箱中。本發(fā)明具有以下有益效果1)采用重力場(chǎng)和溫度梯度，相較于其他封閉式等溫體系，無(wú)需近真空狀態(tài)，在節(jié)能 上具有很大優(yōu)勢(shì)。2)礦物與載氣相向傳輸，利于傳質(zhì)，也有利于其中氣體硫磺和處理后固渣的遷移 收集。3)裝置可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作，處理量大，相較于其他硫磺回收方法具有很大的優(yōu)勢(shì)。4)對(duì)礦物進(jìn)行硫磺回收的同時(shí)，得到組成比較純的硫化礦物，可以進(jìn)行綜合利用， 載氣可以重復(fù)利用。該工藝不產(chǎn)生廢水廢氣廢渣，不會(huì)造成環(huán)境污染。


圖1 原料硫精礦的X射線衍射譜圖。圖2 :380°C處理后礦渣的X射線衍射譜圖。圖3 5000C (10% H2+90% N2)處理后礦渣的X射線衍射譜圖。圖4:工藝裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 某冶煉廠硫精礦在105°C烘箱中干燥脫水后，磨至40至60目，作為樣 品硫精礦。取其中0.749g，放入內(nèi)徑Φ8πιπι的石英管中，在管式爐中加熱，氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù) (15ml/min)，由20°C開始程序升溫(10°C /min)至350°C，保持20min。最后取出石英管末 端冷凝的硫，稱重0. 371g，計(jì)算得硫含量49. 5%。實(shí)施例2 某冶煉廠硫精礦在105°C烘箱中干燥脫水后，磨至40至60目，作為樣 品硫精礦。取其中0.742g，放入內(nèi)徑Φ8πιπι的石英管中，在管式爐中加熱，氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù) (15ml/min)，由20°C開始程序升溫(10°C /min)至300°C，保持45min。最后取出石英管末 端冷凝的硫，稱重0. 384g，計(jì)算得硫含量51.8%。實(shí)施例3 某冶煉廠硫精礦在105°C烘箱中干燥脫水后，磨至20至40目，作為樣 品硫精礦。取其中0.845g，放入內(nèi)徑Φ8πιπι的石英管中，在管式爐中加熱，氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù) (15ml/min)，由20°C開始程序升溫(10°C /min)至300°C，保持45min。最后取出石英管末 端冷凝的硫，稱重0. 421g，計(jì)算得硫含量49. 8%。實(shí)施例4 某冶煉廠硫精礦在105°C烘箱中干燥脫水后，磨至20至40目，作為樣品硫精礦。取其中0.715g，放入內(nèi)徑Φ8πιπι的石英管中，在管式爐中加熱，氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù) (15ml/min)，由20°C開始程序升溫(10°C /min)至250°C，保持120min。最后取出石英管末 端冷凝的硫，稱重0. 3g,計(jì)算得硫含量42 %。實(shí)施例5 某冶煉廠硫精礦3. 788g，含水量沈.3%，空氣中干燥7天后脫水約 80.7%，稱重為3. 482g，磨至尺寸約1cm，將其放入內(nèi)徑Φ 23mm的石英管中，在管式爐中加 熱，氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)(80ml/min)，由20°C開始程序升溫(10°C /min)至350°C并保持20min。前 后樣品稱重得到理論含硫量為1. 116g，最后取出石英管末端冷凝出的硫磺，稱重l.OOlg， 回收率達(dá)到89. 7%。實(shí)施例6 實(shí)施例5中礦渣2. 366g，將其放入內(nèi)徑Φ 23mm的石英管中，在管式爐中 加熱，使用氫氣氮?dú)饣旌蠚庾鲚d氣(氫氣lOml/min，氮?dú)?0ml/min)，由20°C開始程序升溫 (10°C /min)至500°C并保持120min。取處理后樣品稱重1. 934g，并進(jìn)行XRD分析(譜圖見 圖3)，由分析得知其中的1 組分已基本全部分解，從而得到較高純度的FeS礦渣。實(shí)施例7 某冶煉廠硫精礦194.(^，含水量沈.3%，空氣中干燥7天后脫水約 80.7%,稱重為184. 2g，磨至尺寸約2cm，將其通過(guò)擋板帶入傳送帶，保持傳送帶入口溫度 在350°C，出口溫度200°C，維持一定傳送速度，使樣品在該區(qū)停留約30min，升華硫磺被氮 氣氣流帶至硫磺遷移區(qū)，遷移區(qū)入口溫度保持在140°C，向出口方向延伸溫度逐漸降低，在 尾部經(jīng)由擋板刮下進(jìn)入收集箱，由前后樣品稱重計(jì)算得到其中含硫約66. 3g，最終得到固體 硫磺56. 5g，回收率達(dá)到85. 2%0
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種含溫度梯度的重力場(chǎng)下雙向連續(xù)硫磺回收方法，特別適宜于硫精礦 中硫的回收；其主要方法為使硫精礦原料在重力場(chǎng)下借助傳送帶與載氣相向運(yùn)輸，傳送 帶溫度保持一定溫度梯度，將硫精礦中的單質(zhì)硫升華出來(lái)，在硫磺收集裝置將其固化，制成 成品硫磺。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，硫精礦干燥后磨至尺寸約0.25mm至3cm。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其所述的不銹鋼區(qū)傳送帶溫度范圍為200°C 到 500"C。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其所述的裝置傳送帶由不銹鋼包在四周，并 對(duì)其進(jìn)行加熱，傳送帶上裝有若干擋板用于輸送樣品。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其所述的硫磺收集裝置為一與升華部分相 同的不銹鋼管路，溫度保持在70°C到200°C之間，管路末端逐漸降至常溫并通入硫磺收集 箱，其末端部分設(shè)置一個(gè)可自由活動(dòng)的擋板，以一定頻率定期刮下管路中的硫磺至收集箱 中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含溫度梯度的重力場(chǎng)下雙向連續(xù)硫回收方法，特別適宜于硫精礦中硫的回收。其主要方法為把在空氣中干燥7天左右的硫精礦樣品磨至0.25mm至3cm，引入硫回收裝置，在重力場(chǎng)下借助傳送帶與氮?dú)庀嘞蜻\(yùn)輸，傳送帶溫度保持在200℃到500℃內(nèi)且有一定梯度，維持一定時(shí)間，將硫精礦中的單質(zhì)硫升華出來(lái)，被氮?dú)鈿饬鲙肓蚧鞘占b置。硫磺收集部分保持70℃到200℃，末端冷卻將其固化并收集，制成成品硫磺。本發(fā)明對(duì)硫精礦樣品中硫的回收率可以達(dá)到80％以上，且剩余樣品主要為FeS，并含少量FeS2，可以進(jìn)行再利用，本發(fā)明在硫磺回收領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01B17/027GK102120564SQ20111000657
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者李鵬, 竇廣玉, 豆寶娟, 郝鄭平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心