技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在火法有色金屬冶金中低碳處置磷石膏的方法；屬于有色金屬火法冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磷化工濕法生產(chǎn)一噸P₂O₅就要產(chǎn)生5t磷石膏,全球磷石膏年產(chǎn)出量近2億噸,國內(nèi)約7000萬噸/年。磷石膏是一種數(shù)量巨大的工業(yè)固體廢棄物,正面臨堆場土地占用及環(huán)境保護的雙重壓力;磷石膏又是一種硫和鈣的巨大資源,而我國硫資源缺乏,如硫磺進口量占消耗量的三分之二以上。盡管有多種途徑對磷石膏加以利用,如直接用作石膏板、石膏砌塊等建筑材料的原料,但與天然石膏相比,存在活性差和殘留磷引起建材發(fā)霉兩大問題。秉著將磷石膏中的鈣和硫按循環(huán)利用原則,生產(chǎn)硫酸和水泥應(yīng)該是磷石膏的最佳處置方案。因此,上世紀(jì)70年代以來人們對磷石膏生產(chǎn)硫酸和水泥進行了大量研究和開發(fā),但因總磷和游離CaO含量偏高使水泥質(zhì)量無法達標(biāo)，煙氣中SO₂濃度偏低導(dǎo)致制酸困難,以及能耗高等原因始終未能實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。最近,國內(nèi)引進美國的WTP濕法磷酸生產(chǎn)工藝,可解決磷石膏中總磷含量偏高的問題,對游離CaO、CaS及SO₃的控制進行了基礎(chǔ)研究,但須建設(shè)專門的磷石膏處理廠,包括制酸和水泥生產(chǎn)系統(tǒng),需要大批投資和建廠土地。

目前我國銅、鉛、鋅、鎳、錫、銻及鉍等重有色金屬的年產(chǎn)量已超過1400萬噸,絕大部分用火法生產(chǎn),為了造渣,冶煉過程中必須加入石灰石等含鈣熔劑,年加入總量約800萬噸,排放CO₂約300萬噸/年,冶煉爐渣的主要成分FeO、CaO及SiO₂均以化合物形態(tài)存在,是生產(chǎn)水泥的優(yōu)質(zhì)原料;另一方面,重有色金屬原料大都是硫化礦,經(jīng)富氧熔煉獲得高濃度的SO₂煙氣,重金屬火法冶煉廠均建有硫酸分廠。因此，在重有色冶煉行業(yè)中用磷石膏替代石灰石等含鈣熔劑添加劑，具有2大顯著優(yōu)勢：（1）充分利用了硫化礦的氧化反應(yīng)熱，使磷石膏在冶煉過程中分解，氧化鈣進入冶煉爐渣，（2）分解產(chǎn)生的SO₂和硫化礦氧化產(chǎn)生的高濃度SO₂煙氣匯集在一起并進入制酸系統(tǒng)。目前尚未有磷石膏作為有色冶煉含鈣熔劑相關(guān)文獻報道。

據(jù)以上情況分析,特提出本發(fā)明,在重有色金屬火冶金中用磷石膏替代石灰石等含鈣熔劑,在不建專門處理廠的情況下,大量處置磷石膏固廢,使其中的鈣和硫循環(huán)利用,同時大量減少重金屬火冶金中的溫室氣體排放。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在火法有色金屬冶金中低碳處置磷石膏的方法。本發(fā)明在有色金屬火冶金中用磷石膏替代石灰石等含鈣熔劑,在不建專門處理廠的情況下,大量處置磷石膏固廢,使其中的鈣和硫循環(huán)利用,同時大量減少重金屬火冶金中的溫室氣體排放。

本發(fā)明一種在火法有色金屬冶金中低碳處置磷石膏的方法，以磷石膏替代有色金屬火法冶金所用的石灰石、石灰等作為造渣劑中的含鈣熔劑，根據(jù)火法有色金屬冶金中入爐原輔材料的成分含量和處理量、磷石膏的成分含量、設(shè)計的爐渣的主要成分含量，計算出造渣劑中需要添加的鈣的量，根據(jù)造渣劑中添加的鈣的量以及磷石膏的含鈣量，計算出磷石膏的用量，1200-1250℃條件下使磷石膏中的氧化鈣進入爐渣，成為水泥的優(yōu)質(zhì)原料，硫酸根轉(zhuǎn)化為二氧化硫，隨冶煉煙氣制酸。

本發(fā)明一種在火法有色金屬冶金中低碳處置磷石膏的方法，所述火法有色金屬冶金的工藝選自硫化銅精礦的富氧造锍熔煉工藝、硫化銅精礦造锍熔煉渣的貧化工藝、冰銅的吹煉工藝、硫化鉛精礦的氧化熔煉工藝、硫化鉛銻精礦氧化熔煉工藝、硫化銻精礦的氧化揮發(fā)熔煉工藝中的一種。

本發(fā)明一種在火法有色金屬冶金中低碳處置磷石膏的方法，所述硫化銅精礦的富氧造锍熔煉工藝是根據(jù)硫化銅精礦的成分含量和處理量、輔料的成分含量和處理量、設(shè)計的爐渣的主要成分含量，計算出造渣劑中需要添加的鈣的量，根據(jù)造渣劑中添加的鈣的量以及磷石膏的含鈣量，計算出磷石膏的用量后，在1200-1250℃條件下，進行的富氧造锍熔煉作業(yè)；所述輔料為銅冶煉廠各種二次返料、石英砂；所述設(shè)計的爐渣為三元渣，三元渣中的主要成分以質(zhì)量百分比計包括：Fe30～40%、SiO₂30～40%、CaO6.2～10.2%，余量為雜質(zhì)，其中SiO₂與CaO的總質(zhì)量與Fe的質(zhì)量比為1.94～1.44；富氧造锍熔煉時，所用氣體中O₂的體積百分含量為21-100%。