[發明專利]一種含溫度梯度的重力場下雙向連續回收硫精礦中硫的方法

無效

• 申請號: 201110006575.0
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102120564A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 郝鄭平;竇廣玉;李鵬;豆寶娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C01B17/027
• 分類號: C01B17/027
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及硫精礦中硫的回收領域，屬于一種含溫度梯度的重力場下雙向連續硫回收方法。

背景技術

硫精礦是選礦廠、冶煉廠等冶金廠礦企業的一種常見副產物，一般含有較多的單質硫，另有不同含量的硫化物。目前對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行堆積處置。另一方面，當前社會對硫磺的需求在不斷增加，國內外硫磺生產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，但這些方法對硫精礦中硫的提取都存在一定問題，特別是易造成環境的污染。

發明內容

單質硫為黃色固體，主要有正交和單斜晶型，硫的熔點是115℃左右，沸點是444.7℃。硫精礦是一種單質硫與某些其他礦物(主要是硫化礦物)的混合物質，通過實驗我們發現在200℃左右固體硫磺即發生升華，而沒有明顯的硫液化現象。氣固兩相的物相分離比液固兩相的物相分離要容易很多，鑒于這些實驗基礎，我們提出了這套有關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時，我們充分考慮到了硫精礦中各種硫化物的化學性質、反應過程(如FeS₂→FeS+S；FeS₂+2H₂→FeS+2H₂S)和熱動力學規律。另外，綜合考慮了工藝過程的經濟成本和收益(經濟的和環境的)。

本發明的目的就是為了提供一種適用于礦廠行業硫精礦中提取硫磺的技術方法和工藝過程。經過實驗室模擬，探索得到適宜的反應條件，并對前后樣品進行了XRD等表征，以確定其中的單質硫確實已被去除，同時考察剩余物質的組成。鑒于實驗室模擬的結果，提出了一種適用于礦廠行業硫精礦中提取硫磺的工藝過程(包括反應裝置)。本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

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下借助傳送帶與載氣(氮氣)相向運輸，傳送帶溫度保持在一定范圍內并有一定的溫度梯度(隨著載氣方向逐漸升高)，將硫精礦中的單質硫升華出來，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。實驗室模擬裝置分別采用內徑Φ8mm和Φ23mm的石英管，長60cm，在管式爐中進行加熱保溫，樣品干燥過程在105℃烘箱中進行。

所述的方法，其所述的樣品硫精礦需經過以下預處理步驟：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，外部設有電加熱管對其進行加熱。傳送帶運行時，擋板將樣品硫精礦帶入不銹鋼區，并在該具有溫度梯度的區域內停留一定時間后，將處理后產物帶出，在硫磺收集器中收集，對產物進行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為FeS，并含少量FeS₂，可以進行再利用。若需得到較高純度的FeS，可以將剩余產物投入另一小型相似裝置，使用氮氣、氫氣混合氣作為載氣，將反應區溫度提高至400℃到500℃進行進一步的處理(產物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℃到500℃，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℃到200℃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，其末端部分設置一個可自由活動的擋板，以一定頻率定期刮下管路中的硫磺至收集箱中。

本發明具有以下有益效果：

1)采用重力場和溫度梯度，相較于其他封閉式等溫體系，無需近真空狀態，在節能上具有很大優勢。

2)礦物與載氣相向傳輸，利于傳質，也有利于其中氣體硫磺和處理后固渣的遷移收集。

3)裝置可以實現連續化操作，處理量大，相較于其他硫磺回收方法具有很大的優勢。

4)對礦物進行硫磺回收的同時，得到組成比較純的硫化礦物，可以進行綜合利用，載氣可以重復利用。該工藝不產生廢水廢氣廢渣，不會造成環境污染。

附圖說明

圖1：原料硫精礦的X射線衍射譜圖。

圖2：380℃處理后礦渣的X射線衍射譜圖。

圖3：500℃(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。

具體實施方式