[发明专利]硫铁矿烧渣的分离回收和再生利用方法

摘要

硫铁矿烧渣的分离回收和再生利用方法。它属于无机化学工业技术领域。本发明用水悬浮分离氢氧化钙和氧化铝，用铵盐溶解分离氧化镁，再用浓磷酸溶解硫铁矿烧渣中的三氧化二铁/氧化亚铁，而将与浓磷酸不相溶的硫、磷、二氧化硅等混合物从三氧化二铁/氧化亚铁中过滤分离；分离回收三氧化二铁/氧化亚铁和氧化铝或氢氧化铝等资源物质。分离产品用于工业原材料和农业化肥。

主权项

硫铁矿烧渣的分离回收和再生利用方法，其特征主要在于：一.以足量的水浸泡硫铁矿烧渣即硫酸渣，并搅拌，转速30转‑50转/分，搅拌时间1‑2小时，使硫酸渣中的氧化铝、氧化钙分别转化为水合氧化铝、氢氧化钙，而成为悬浮乳浊液，静置，使三氧化二铁或/和氧化亚铁、氧化镁、二氧化硅、少量氧化铝、单质硫和二硫化铁FeS₂、磷酸钙、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铜、氧化铅、氧化锌、钴氧化物、金和氧化银微量金属单质或其氧化物的混合物立即沉淀分离；同时分离水合氧化铝、氢氧化钙悬浮乳浊液；此步骤水循环利用，分多次、循环浸泡硫铁矿烧渣即硫酸渣，沉淀或过滤分离大部分水合氧化铝和全部氢氧化钙；二.向上述步骤(一)的水合氧化铝、氢氧化钙悬浮乳浊液中加入足量的二氧化碳CO₂或空气，搅拌，转速50转‑200转/分，搅拌反应时间2‑8小时，静置，使氢氧化钙转化为碳酸钙而立即沉淀分离，再从水合氧化铝悬浮乳浊液中沉淀或过滤分离氧化铝，回收氧化铝，水循环利用；或向上述步骤(一)的水合氧化铝、氢氧化钙悬浮乳浊液中加入足量的氢氧化钠或氢氧化钾，加热反应，搅拌反应时间1‑2小时，使水合氧化铝转化成水溶性的铝酸钠或铝酸钾水溶液，静置，再沉淀或过滤分离回收氢氧化钙；将铝酸钠或铝酸钾水溶液真空浓缩脱水干燥，回收铝酸钠或铝酸钾；反应式：AL₂O₃+3H₂O+2NaOH加热＝2NaAL(OH)₄，AL₂O₃+3H₂O+2KOH力口热＝2KAL(OH)₄；或向上述步骤(一)的水合氧化铝、氢氧化钙悬浮乳浊液中加入足量的硫酸中和反应，加热反应，生成水溶性的硫酸铝水溶液，真空浓缩脱水干燥，分离回收硫酸铝；同时沉淀分离硫酸与氢氧化钙反应生成的石膏硫酸钙；三.将上述步骤(一)的三氧化二铁或/和氧化亚铁、氧化镁、二氧化硅、少量氧化铝、单质硫和二硫化铁FeS₂、磷酸钙、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铜、氧化铅、氧化锌、钴氧化物、金和氧化银微量金属单质或其氧化物的混合物，用稍过量的氯化铵或足量硫酸铵的水溶液加热溶解其中的氧化镁，并搅拌，转速30转‑50转/分，搅拌时间1‑2小时，静置沉淀分离；同时得到氯化镁或硫酸镁的水溶液，真空浓缩脱水干燥，压强25pa‑‑100pa，时间8‑24小时，回收氯化镁或硫酸镁；并回收氨水；或用质量比65％‑70％的磷酸水溶液溶解上述步骤(一)的三氧化二铁或/和氧化亚铁、氧化镁、二氧化硅、少量氧化铝、单质硫和二硫化铁FeS₂、磷酸钙、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铜、氧化铅、氧化锌、钴氧化物、金和氧化银微量金属单质或其氧化物的混合物中的氧化镁，并搅拌，转速30转‑50转/分，搅拌时间1‑2小时，沉淀分离三氧化二铁或/和氧化亚铁、二氧化硅、少量氧化铝、单质硫和二硫化铁FeS₂、磷酸钙、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铜、氧化铅、氧化锌、钴氧化物、金和氧化银微量金属单质或其氧化物的混合物；得到磷酸与氧化镁的水溶液；再将磷酸与氧化镁的水溶液加入水稀释，使磷酸水溶液中磷酸质量比在50％以下，使氧化镁立即分离沉淀析出，回收氧化镁；再将此质量比50％以下的稀磷酸水溶液，真空浓缩脱水至质量比65％‑70％的磷酸水溶液，循环利用；四.在常温下，将上述步骤(三)的三氧化二铁或/和氧化亚铁、二氧化硅、少量氧化铝、单质硫和二硫化铁FeS₂、磷酸钙、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铜、氧化铅、氧化锌、钴氧化物、金和氧化银微量金属单质或其氧化物的混合物，加入过量的80％‑‑85％的浓磷酸水溶液，浓磷酸与上述混合物的体积比为4‑6∶1即4至6比1；浓磷酸用量不必过大，以能够完全溶解三氧化二铁或/和氧化亚铁、并能够过滤出浓磷酸与三氧化二铁或/和氧化亚铁的溶液为准；上述含三氧化二铁或/和氧化亚铁的混合物需要 分多次或连续匀速加入浓磷酸搅拌溶解；搅拌，转速50转‑200转/分，搅拌时间10‑60分钟，使三氧化二铁或/和氧化亚铁完全溶解于浓磷酸后，立即在压力下过滤，分离二氧化硅、少量氧化铝、单质硫和二硫化铁FeS₂、磷酸钙、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铅、四水合磷酸锌、金混合物；并用适量的水搅拌洗涤上述二氧化硅、少量氧化铝、单质硫和二硫化铁FeS₂、磷酸钙、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铅、四水合磷酸锌、金混合物；含少量磷酸的少量磷酸水溶液在下述步骤(五)中循环利用；此步骤浓磷酸溶解三氧化二铁或/和氧化亚铁是放热溶解，若溶解温度过高，可在溶解过程中以冷气或25℃以下的空气制冷降温或/和在溶解容器外部以冷却水降温，使浓磷酸溶解温度在25℃‑‑50℃；溶解时间在1小时以内；冷却水可以在下述步骤(五)中，用来稀释磷酸；五.将上述步骤(四)的三氧化二铁或/和氧化亚铁及浓磷酸的溶液立即加入水稀释，使磷酸在磷酸水溶液中质量含量下降至30％‑‑50％，搅拌均匀，静置，使三氧化二铁或/和氧化亚铁从稀磷酸水溶液中立即沉淀析出分离，回收三氧化二铁或/和氧化亚铁及钴氧化物或/和氧化银、氧化铜；此三氧化二铁或/和氧化亚铁及钴氧化物或/和氧化银、氧化铜的混合物，需要用适量的清水搅拌清洗；含微量磷酸的磷酸水溶液在此循环利用；或将此含微量磷酸的磷酸水溶液，加入过量的氢氧化钙反应，生成磷酸氢钙或磷酸钙沉淀物，而被分离回收，含少量氢氧化钙的水在本发明步骤(一)中循环利用；六.将上述步骤(五)的稀磷酸水溶液真空浓缩脱水，加热温度40℃‑100℃，压强25pa‑‑100pa，时间8‑24小时，使磷酸质量含量在80％‑‑85％，磷酸循环利用；或将上述稀磷酸水溶液降温至1℃‑15℃，使磷酸呈凝胶晶体状沉淀析出，也可加入少量的氧化铝或氢氧化铝，搅拌，静置，加速磷 酸在1℃‑15℃下沉淀析出，取出磷酸沉淀层以上的水分，磷酸和水分别循环利用；七.将上述步骤(四)的二氧化硅、少量氧化铝、单质硫和二硫化铁FeS₂、磷酸钙、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铅、四水合磷酸锌、金混合物再进行分离：（1）.加入足量的双氧水H₂O₂水溶液，氧化FeS₂，沉淀分离二氧化硅、少量氧化铝、磷灰石(磷酸钙)、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铅、四水合磷酸锌、金及硫S的混合物；反应式，7H₂O₂+FeS₂＝6H₂O+FeSO₄+H₂SO₄；或15H₂O₂+2FeS₂＝14H₂O+Fe₂(SO₄)₃+H₂SO₄；（2）.将上述步骤(1)的二氧化硅、少量氧化铝、磷灰石(磷酸钙)、磷酸镁、硫酸钙及微量氧化铅、四水合磷酸锌、金及硫S的混合物，加入足量的硫酸水溶液反应，沉淀分离二氧化硅、硫酸钙、氧化铅和金及硫S的混合物；并得到硫酸铝、磷酸、硫酸镁和硫酸锌的水溶液；二氧化硅为酸不溶物；氧化铅不溶于硫酸水溶液；或将上述步骤(四)的二氧化硅、少量氧化铝、硫(包括单质硫和二硫化铁FeS₂)、磷灰石(磷酸钙)、磷酸镁、硫酸钙及微量氧化铅、四水合磷酸锌、金混合物按下述方法分离：（1）.加入足量的双氧水H₂O₂水溶液，氧化FeS₂，沉淀分离二氧化硅、少量氧化铝、磷灰石(磷酸钙)、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铅、四水合磷酸锌、金及硫S的混合物；（2）.将上述步骤(1)的二氧化硅、少量氧化铝、磷灰石(磷酸钙)、磷酸镁、硫酸钙及微量的氧化铅、四水合磷酸锌、金及硫S的混合物，加入稍过量的氢氧化钠水溶液，加热到60℃以上反应，沉淀分离磷酸钙、磷酸镁、四水合磷酸锌、金或/和硫酸钙混合物；并得到硅酸钠Na₂SiO₃、铝酸钠 NaAL(OH)₄、氢氧化钠和氧化铅及微量硫化钠、亚硫酸钠的热碱水溶液；反应式，SiO₂+2NaOH＝Na₂SiO₃+H₂O，加热反应；AL₂O₃+3H₂O+2NaOH＝2NaAL(OH)₄，加热反应；3S+6NaOH＝2Na₂S+Na₂SO₃+3H₂O，加热反应；（3）.将上述步骤(2)的硅酸钠Na₂SiO₃、铝酸钠NaAL(OH)₄、氢氧化钠和氧化铅及微量硫化钠、亚硫酸钠的热碱水溶液降温至常温25℃以下，析出沉淀、分离回收氧化铅。