權(quán)利要求
1.濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，該工藝采用濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置，所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置包括皮帶輸送機(1)，皮帶輸送機(1)通過第一螺旋輸料器(2)給干燥機(3)的進料口輸送高硫渣，干燥機(3)的出料口通過第二螺旋輸料器(4)與管鏈輸送機(5)的輸入端相連供料，管鏈輸送機(5)的輸出端通過帶有進料閥(6)的管道與萃取罐(7)頂部的進料口相連；
所述的萃取罐(7)頂部的二氧化碳進口閥(8)與液態(tài)二氧化碳存儲罐(9)的出液口相連；萃取罐(7)頂部的萃取相出口閥(10)通過管道依次與接收分離罐(11)和緩沖罐(12)相連，緩沖罐(12)通過壓縮機(13)與液態(tài)二氧化碳儲存罐(9)的進液口相連；
所述的二氧化碳進口閥(8)通過管道伸入至萃取罐(7)內(nèi)的高硫渣內(nèi)部，所述的萃取相出口閥(10)通過管道與位于萃取罐(7)內(nèi)的高硫渣上方的第一精密過濾器(27)相連；
該工藝的過程包括：
高硫渣經(jīng)過干燥機(3)干燥后，通過管鏈輸送機(5)送入萃取罐(7)，向萃取罐(7)中通入液態(tài)二氧化碳，液態(tài)二氧化碳在萃取罐(7)中調(diào)節(jié)至超臨界狀態(tài)，采用二氧化碳超臨界萃取的方法脫除高硫渣中的單質(zhì)硫；
萃取完成后的萃取相從萃取罐(7)進入接收分離罐(11)和緩沖罐(12)，萃取相中的二氧化碳在接收分離罐(11)和緩沖罐(12)中調(diào)節(jié)至非超臨界狀態(tài)，經(jīng)過接收分離罐(11)和緩沖罐(12)分離后的非超臨界狀態(tài)的二氧化碳以氣態(tài)形式從緩沖罐(12)頂部排出，再通過壓縮機(13)壓縮成液態(tài)后進入液態(tài)二氧化碳儲存罐(9)中儲存；
所述的非超臨界狀態(tài)的二氧化碳分離完成后，所述的接收分離罐(11)內(nèi)和緩沖罐(12)內(nèi)的壓力降至常壓，經(jīng)過接收分離罐(11)和緩沖罐(12)分離后留存在罐底的單質(zhì)硫的萃取物，經(jīng)過接收分離罐(11)和緩沖罐(12)的溫度調(diào)節(jié)以液態(tài)形式從底閥排出。
2.如權(quán)利要求1所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，其特征在于，該工藝的工藝條件為：萃取罐內(nèi)的溫度為31.1～65℃、壓力為7.39MPa～15.9Mpa，使得二氧化碳保持在超臨界狀態(tài)；萃取時間為60～240min；所述的接收分離罐內(nèi)和緩沖罐內(nèi)在接收分離時的溫度為0～30℃，壓力為常壓～7Mpa，使得二氧化碳保持在非超臨界狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，其特征在于，所述的液態(tài)二氧化碳存儲罐(9)的出液口與萃取罐(7)頂部的二氧化碳進口閥(8)之間沿著二氧化碳流動方向依次設置有液態(tài)二氧化碳儲罐出口總閥(14)、液態(tài)二氧化碳流量計(15)、柱塞泵前閥(16)、柱塞泵(17)和第一止回閥(18)。
4.如權(quán)利要求1所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，其特征在于，所述的萃取罐(7)頂部的二氧化碳進口閥(8)還與帶有進系統(tǒng)閥(19)的氣態(tài)二氧化碳鋼瓶(20)相連；所述的緩沖罐(12)與壓縮機(13)之間的管道上還設置有放空閥(21)；在進行采用二氧化碳超臨界萃取的方法之前，采用氣態(tài)二氧化碳排出所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置中的空氣。
5.如權(quán)利要求1所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，其特征在于，所述的萃取罐(7)頂部的萃取相出口閥(10)通過帶有萃取相進口控制閥(22)的管道與接收分離罐(11)相連，接收分離罐(11)通過帶有出口減壓閥(23)和緩沖罐進口閥(24)的管道與緩沖罐(12)相連，緩沖罐(12)通過帶有緩沖罐出口閥(25)的管道與壓縮機(13)相連，且該管道位于緩沖罐(12)內(nèi)的端部設置有第二精密過濾器(26)；與所述的二氧化碳進口閥(8)、萃取相出口閥(10)、出口減壓閥(23)和緩沖罐出口閥(25)相連的管道上均設置有閥后伴熱帶(44)。
6.如權(quán)利要求1所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，其特征在于，所述的干燥機(3)為空心螺旋連續(xù)干燥機，干燥機(3)上還設置有引風機(28)、低壓蒸汽進口閥(29)、低壓蒸汽出口閥(30)和溫度計(40)；所述的管鏈輸送機(5)上設置有給料管控溫夾套(31)。
7.如權(quán)利要求1所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，其特征在于，所述的萃取罐(7)的底部設置有殘渣出料閥(32)，殘渣出料閥(32)與氣流輸送機(33)相連，氣流輸送機(33)向殘渣存儲罐(34)輸送殘渣，殘渣存儲罐(34)上還設置有布袋收塵器(35)。
8.如權(quán)利要求1所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，其特征在于，所述的接收分離罐(11)的底閥和緩沖罐(12)的底閥均與液體單質(zhì)硫儲罐(36)的進料口相連，液體單質(zhì)硫儲罐(36)的出料口給帶式造粒機(37)送料，帶式造粒機(37)與自動包裝機(38)相連；所述的液體單質(zhì)硫儲罐(36)的外部設置有加熱或降溫的控溫夾套(39)；所述的液體單質(zhì)硫儲罐(36)上還設置有溫度計(40)。
9.如權(quán)利要求1所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，其特征在于，所述的萃取罐(7)、接收分離罐(11)和緩沖罐(12)的外部均設置有加熱或降溫的控溫夾套(39)；所述的萃取罐(7)、接收分離罐(11)和緩沖罐(12)的頂部均設置有溫度計(40)和壓力表(41)。
10.如權(quán)利要求1所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，其特征在于，所述的壓縮機(13)與液態(tài)二氧化碳存儲罐(9)之間依次設置有切斷閥(42)和第二止回閥(43)；所述的液態(tài)二氧化碳存儲罐(9)上設置有壓力表(41)、安全閥(45)和液態(tài)二氧化碳進料閥(46)；所述的液態(tài)二氧化碳存儲罐(9)內(nèi)設置有二氧化碳儲罐冷凍液內(nèi)盤管(47)。
說明書
技術(shù)領域
本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領域，涉及濕法冶金氧壓浸出高硫渣，具體涉及一種濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝。
背景技術(shù)
氧壓浸出是濕法冶金領域發(fā)展起來的一種高效、節(jié)能、環(huán)保的冶金技術(shù)，氧壓浸出法于1959年由加拿大舍利特高爾頓公司首先試驗成功，并于1981年成功應用于鋅精礦工業(yè)生產(chǎn)，其后世界各冶煉企業(yè)將這一技術(shù)推廣并成功應用于鉛鋅冶煉、鎳鈷冶煉等冶金領域，在其它硫化礦冶煉領域也有巨大潛力。氧壓浸出工藝是將硫化物精礦進行球磨后的礦漿加入壓力釜，通入氧氣，控制氧分壓，在一定溫度下保溫一定時間，以O2作為強氧化劑，F(xiàn)e3+作為催化劑，并加入木質(zhì)素磺酸鹽作為表面活化劑，破壞礦料中金屬元素表面包裹的S0膜，保證目標金屬順利浸出，最終成為可溶性硫酸鹽，硫化物中的硫被氧化直接轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫后進入浸出渣中，目標金屬元素的浸出率最高可達到98％。相比傳統(tǒng)的濕法或火法冶煉工藝，氧壓浸出法直接將相應金屬精礦進行浸出，不需要前期焙燒處理工序，因而無須建設配套的焙燒車間和制酸系統(tǒng)，真正實現(xiàn)了全濕法冶煉流程。該工藝浸出效率高，原料適應性強，在環(huán)保和經(jīng)濟方面具有較大的優(yōu)勢。但是，正是由于氧壓浸出工藝采用不完全氧化使原礦中的S2-、S2-x等轉(zhuǎn)變成單質(zhì)硫殘存于尾渣中，而且其含量非常高，硫品位達40％～50％，主要以單質(zhì)硫、硫化物、硫酸鹽或硫酸鹽化合物的復鹽等形式存在，根據(jù)冶煉的礦種不同其中還含有可進一步提取的鎳、鈷、銅、釩、鉬、金、銀、鉛、鋅、銦、鍺、鎵等有價金屬元素的一種或多種。隨著氧壓浸出技術(shù)的推廣將產(chǎn)生大量的高硫浸出渣，全國僅鋅冶煉企業(yè)每年就產(chǎn)生約60萬t高硫浸出渣，因此，如果對氧壓浸出渣不進行有效利用，將造成大量資源的浪費，并對環(huán)境產(chǎn)生巨大威脅。
關于浸出渣的處置及綜合利用自氧壓浸出技術(shù)應用到生產(chǎn)實踐以來就一直困擾著濕法冶金領域的科技工作者。截至目前已發(fā)展了多種方法，主要有以下幾種。最開始是就地堆存填埋法，這種方法存在于早期落后的小企業(yè)，為了降低處置費用，將渣直接堆存或掩埋。根據(jù)最新《國家危險廢物名錄》，氧壓浸出渣被列入HW48有色金屬冶煉廢物類別，危險特性為毒性T(Toxicity)，危廢代碼為321-006-48，必須由具有相關危險廢物處置資質(zhì)的單位來進行處置。這就迫使這些企業(yè)投資設備進行處置或交由有資質(zhì)的單位協(xié)助處置，這樣如果沒有好的資源回收利用技術(shù)對企業(yè)來說是一筆不少的成本，更主要的是氧壓浸出渣中含硫量特別高，且主要為單質(zhì)硫磺，在堆存、運輸過程中容易自燃引發(fā)火災或爆炸。所以人們提出了第二種方法，從浸出渣中提硫減量的思路，這樣既提取了硫磺產(chǎn)品，又將渣量減少了近一半，有利于后續(xù)存放、運輸、處置、利用，也產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟效益，企業(yè)也有了處置的積極性。關于提硫減量方法主要是浮選-熱濾法，該方法是利用硫的疏水性良好，在115～155℃時，液態(tài)硫的黏度極小，通過浮選可使氧壓浸出渣中元素硫得到有效富集，再對浮選硫精礦進行加熱、熔融、過濾，可將硫單質(zhì)分離，得到硫磺產(chǎn)品。目前國內(nèi)馳宏鋅鍺、中金嶺南、西部礦業(yè)等企業(yè)均利用該法處理高硫渣，取得了非常顯著的效果，但同時也存在單質(zhì)硫收率低、產(chǎn)品質(zhì)量不高、有價組分協(xié)同提取效果差等問題，需要后續(xù)進一步研究；第三種方法是回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置法，回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置法(又稱威爾茲法)是一種比較成熟處置危險廢物的工藝，一般用來處理常規(guī)濕法煉鋅渣。將鋅浸出渣適當干燥后，加焦粉在1100～1300℃高溫回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原揮發(fā)，鋅、鉛、銀、銦等有價元素化合物以煙塵形式進入布袋收塵器進行綜合回收，鋅、鉛、銦回收率約為80％，銀回收率約為35％，窯渣可賣給水泥廠生產(chǎn)水泥，但是窯煙氣含SO2，需要凈化，一般配料時可加入適量石灰，以減少SO2煙氣量。但是，鋅氧壓浸出渣含有大量硫元素，硫作為重點回收元素之一隨煙氣棄之既污染環(huán)境又浪費資源，同時存在末端硫凈化成本高、產(chǎn)生大量石膏渣等問題；第四種方法是鄧學廣在2020年第9期《有色金屬》報導的《硫化鋅精礦氧壓浸出硫渣的綜合回收研究及應用》中提出的利用沸騰爐焙燒處理氧壓浸出高硫濾渣的工藝，該方法與第三種方法類似，只是焙燒爐不同，該法將產(chǎn)生的SO2煙氣通過凈化除塵后，并入硫酸系統(tǒng)進行制酸。第三、第四兩種方法實際上又走到火法的老路上了，這一方面沒有很好的利用硫磺的熱能，更重要的將運輸成本低的硫磺產(chǎn)品轉(zhuǎn)變成另一廢物或運輸成本更高、質(zhì)量更大、用戶較遠的硫酸，明顯違背了氧壓浸出工藝的初衷；第五種方法是馬榮駿在《濕法冶金》1997，(2)《熱酸浸出針鐵礦除鐵濕法煉鋅中萃取法回收銦》及王益昭等在《中國有色金屬學報》，2017，27(10)《濕法煉鋅過程中赤鐵礦生成及硫的吸附轉(zhuǎn)化》中報導的熱酸浸出法。熱酸浸出法是我國鋅冶煉企業(yè)鋅浸出渣處理采用的方法之一。熱酸浸出法是將鋅浸出渣在高溫、高酸及一定的氧分壓條件下溶解，將硫氧化成硫酸與渣中的鐵形成無害的鐵化合物，根據(jù)除鐵方式的不同又分為黃鉀鐵釩法、針鐵礦法、赤鐵礦法。熱酸浸出法投資少，能耗低，生態(tài)環(huán)境較好，但是存在伴生金屬(如銅、銦等)回收流程長、回收率低，鐵與有價金屬分離困難等問題。另外，氧壓浸出工藝中，其氧壓釜一般為多級浸出，后端浸出條件已達到高溫高酸，所以后端產(chǎn)生的高硫渣再采用熱酸浸出，浸出效果并不明顯，優(yōu)勢也不突出，實際上主要原因還是因為大量單質(zhì)硫包裹了其中的有價元素從而影響這些元素的浸出?？偨Y(jié)以上幾種方法各有優(yōu)缺點，總的來說都不理想，那么如何能開發(fā)一種更經(jīng)濟、更環(huán)保、更高效的工藝技術(shù)提取高硫尾渣中的單質(zhì)硫使其轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品，達到既減量又有利于渣中其它有價元素高效回收的目的就成為濕法冶金領域科技工作者追求的目標。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，解決現(xiàn)有技術(shù)中的高硫渣的回收效率有待進一步提升的技術(shù)問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
一種濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，該工藝采用濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置，所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置包括皮帶輸送機，皮帶輸送機通過第一螺旋輸料器給干燥機的進料口輸送高硫渣，干燥機的出料口通過第二螺旋輸料器與管鏈輸送機的輸入端相連供料，管鏈輸送機的輸出端通過帶有進料閥的管道與萃取罐頂部的進料口相連；
所述的萃取罐頂部的二氧化碳進口閥與液態(tài)二氧化碳存儲罐的出液口相連；萃取罐頂部的萃取相出口閥通過管道依次與接收分離罐和緩沖罐相連，緩沖罐通過壓縮機與液態(tài)二氧化碳儲存罐的進液口相連；
所述的二氧化碳進口閥通過管道伸入至萃取罐內(nèi)的高硫渣內(nèi)部，所述的萃取相出口閥通過管道與位于萃取罐內(nèi)的高硫渣上方的第一精密過濾器相連；
該工藝的過程包括：
高硫渣經(jīng)過干燥機干燥后，通過管鏈輸送機送入萃取罐，向萃取罐中通入液態(tài)二氧化碳，液態(tài)二氧化碳在萃取罐中調(diào)節(jié)至超臨界狀態(tài)，采用二氧化碳超臨界萃取的方法脫除高硫渣中的單質(zhì)硫；
萃取完成后的萃取相從萃取罐進入接收分離罐和緩沖罐，萃取相中的二氧化碳在接收分離罐和緩沖罐中調(diào)節(jié)至非超臨界狀態(tài)，經(jīng)過接收分離罐和緩沖罐分離后的非超臨界狀態(tài)的二氧化碳以氣態(tài)形式從緩沖罐頂部排出，再通過壓縮機壓縮成液態(tài)后進入液態(tài)二氧化碳儲存罐中儲存；
所述的非超臨界狀態(tài)的二氧化碳分離完成后，所述的接收分離罐內(nèi)和緩沖罐內(nèi)的壓力降至常壓，經(jīng)過接收分離罐和緩沖罐分離后留存在罐底的單質(zhì)硫的萃取物，經(jīng)過接收分離罐和緩沖罐的溫度調(diào)節(jié)以液態(tài)形式從底閥排出。
本發(fā)明還包括以下步驟：
該工藝的工藝條件為：萃取罐內(nèi)的溫度為31.1～65℃、壓力為7.39MPa～15.9Mpa，使得二氧化碳保持在超臨界狀態(tài)；萃取時間為60～240min；所述的接收分離罐內(nèi)和緩沖罐內(nèi)在接收分離時的溫度為0～30℃，壓力為常壓～7Mpa，使得二氧化碳保持在非超臨界狀態(tài)。
所述的液態(tài)二氧化碳存儲罐的出液口與萃取罐頂部的二氧化碳進口閥之間沿著二氧化碳流動方向依次設置有液態(tài)二氧化碳儲罐出口總閥、液態(tài)二氧化碳流量計、柱塞泵前閥、柱塞泵和第一止回閥。
所述的萃取罐頂部的二氧化碳進口閥還與帶有進系統(tǒng)閥的氣態(tài)二氧化碳鋼瓶相連；所述的緩沖罐與壓縮機之間的管道上還設置有放空閥；在進行采用二氧化碳超臨界萃取的方法之前，采用氣態(tài)二氧化碳排出所述的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置中的空氣。
所述的萃取罐頂部的萃取相出口閥通過帶有萃取相進口控制閥的管道與接收分離罐相連，接收分離罐通過帶有出口減壓閥和緩沖罐進口閥的管道與緩沖罐相連，緩沖罐通過帶有緩沖罐出口閥的管道與壓縮機相連，且該管道位于緩沖罐內(nèi)的端部設置有第二精密過濾器；與所述的二氧化碳進口閥、萃取相出口閥、出口減壓閥和緩沖罐出口閥相連的管道上均設置有閥后伴熱帶。
所述的干燥機為空心螺旋連續(xù)干燥機，干燥機上還設置有引風機、低壓蒸汽進口閥、低壓蒸汽出口閥和溫度計。
所述的管鏈輸送機上設置有給料管控溫夾套。
所述的萃取罐的底部設置有殘渣出料閥，殘渣出料閥與氣流輸送機相連，氣流輸送機向殘渣存儲罐輸送殘渣，殘渣存儲罐上還設置有布袋收塵器。
所述的接收分離罐的底閥和緩沖罐的底閥均與液體單質(zhì)硫儲罐的進料口相連，液體單質(zhì)硫儲罐的出料口給帶式造粒機送料，帶式造粒機與自動包裝機相連；所述的液體單質(zhì)硫儲罐的外部設置有加熱或降溫的控溫夾套；所述的液體單質(zhì)硫儲罐上還設置有溫度計。
所述的萃取罐、接收分離罐和緩沖罐的外部均設置有加熱或降溫的控溫夾套；所述的萃取罐、接收分離罐和緩沖罐的頂部均設置有溫度計和壓力表。
所述的壓縮機與液態(tài)二氧化碳存儲罐之間依次設置有切斷閥和第二止回閥；所述的液態(tài)二氧化碳存儲罐上設置有壓力表、安全閥和液態(tài)二氧化碳進料閥；所述的液態(tài)二氧化碳存儲罐內(nèi)設置有二氧化碳儲罐冷凍液內(nèi)盤管。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：
(Ⅰ)本發(fā)明將氧壓浸出高硫渣通過超臨界二氧化碳萃取工藝達到高效、環(huán)保的目的，既高質(zhì)量的回收了高硫渣的有價單質(zhì)硫，又使浸出渣減量，為進一步回收渣中有價稀貴元素奠定了基礎。從而能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中氧壓浸出渣硫磺無法徹底回收的技術(shù)問題，使尾渣后續(xù)綜合回收利用更容易，最終達到高硫尾渣環(huán)保利用的目的。
(Ⅱ)本發(fā)明由于整個過程在密閉體系和二氧化碳氣氛中進行，從而避免了硫磺燃燒等安全隱患，而且達到清潔生產(chǎn)的目的。
(Ⅲ)本發(fā)明由于采用了超臨界二氧化碳萃取技術(shù)，所回收的硫磺質(zhì)量高可用于高質(zhì)量硫酸生產(chǎn)，而且可在硫酸用戶附近生產(chǎn)，可節(jié)約67％的運費，同時還可回收硫磺燃燒產(chǎn)生的熱量。
(Ⅳ)本發(fā)明的整個工藝過程流暢，完全可以實現(xiàn)自動化設計，達到降低勞動強度、成本的目的。
附圖說明
圖1是濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各個標號的含義為：1-皮帶輸送機，2-第一螺旋輸料器，3-干燥機，4-第二螺旋輸料器，5-管鏈輸送機，6-進料閥，7-萃取罐，8-二氧化碳進口閥，9-液態(tài)二氧化碳存儲罐，10-萃取相出口閥，11-接收分離罐，12-緩沖罐，13-壓縮機，14-液態(tài)二氧化碳儲罐出口總閥，15-液態(tài)二氧化碳流量計，16-柱塞泵前閥，17-柱塞泵，18-第一止回閥，19-進系統(tǒng)閥，20-氣態(tài)二氧化碳鋼瓶，21-放空閥，22-萃取相進口控制閥，23-出口減壓閥，24-緩沖罐進口閥，25-緩沖罐出口閥，26-第二精密過濾器，27-第一精密過濾器，28-引風機，29-低壓蒸汽進口閥，30-低壓蒸汽出口閥，31-給料管控溫夾套，32-殘渣出料閥，33-氣流輸送機，34-殘渣存儲罐，35-布袋收塵器，36-液體單質(zhì)硫儲罐，37-帶式造粒機，38-自動包裝機，39-控溫夾套，40-溫度計，41-壓力表，42-切斷閥，43-第二止回閥，44-閥后伴熱帶，45-安全閥，46-液態(tài)二氧化碳進料閥，47-二氧化碳儲罐冷凍液內(nèi)盤管。
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體內(nèi)容作進一步詳細解釋說明。
具體實施方式
從以上背景技術(shù)分析來看，濕法冶金氧壓浸出高硫渣既是一種危險物同時又是一種富含有價元素硫和稀缺金屬的資源，也是一種含有有價能量的資源(正交晶硫磺燃燒生成二氧化硫的熱值9276kj/Kg)，現(xiàn)有技術(shù)并沒有正確或全面地認識其價值，所以在設計技術(shù)方案時就不可能做到完美。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)及工藝存在的不足，特別是針對目前經(jīng)濟形式下對質(zhì)量、安全、環(huán)保、工業(yè)自動化更高要求，提出了一種濕法冶金氧壓浸出高硫渣萃取硫的工藝及裝置。
需要說明的是，二氧化碳在溫度高于31.1℃，同時壓力高于7.39MPa時就處在一種非氣體非液體的狀態(tài)，這就是超臨界狀態(tài)，此時的二氧化碳即超臨界二氧化碳流體。
需要說明的是，本發(fā)明中的所有部件和設備，如無特殊說明，全部均采用現(xiàn)有技術(shù)中已知的部件和設備。
以下給出本發(fā)明的具體實施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術(shù)方案基礎上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護范圍。
實施例1：
本實施例給出一種濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置，如圖1所示，包括皮帶輸送機1，皮帶輸送機1通過第一螺旋輸料器2給干燥機3的進料口輸送高硫渣，干燥機3的出料口通過第二螺旋輸料器4與管鏈輸送機5的輸入端相連供料，管鏈輸送機5的輸出端通過帶有進料閥6的管道與萃取罐7頂部的進料口相連；
萃取罐7頂部的二氧化碳進口閥8與液態(tài)二氧化碳存儲罐9的出液口相連；萃取罐7頂部的萃取相出口閥10通過管道依次與接收分離罐11和緩沖罐12相連，緩沖罐12通過壓縮機13與液態(tài)二氧化碳儲存罐9的進液口相連；
二氧化碳進口閥8通過管道伸入至萃取罐7內(nèi)的高硫渣內(nèi)部，萃取相出口閥10通過管道與位于萃取罐7內(nèi)的高硫渣上方的第一精密過濾器27相連。
作為本實施例的一種優(yōu)選方案，液態(tài)二氧化碳存儲罐9的出液口與萃取罐7頂部的二氧化碳進口閥8之間沿著二氧化碳流動方向依次設置有液態(tài)二氧化碳儲罐出口總閥14、液態(tài)二氧化碳流量計15、柱塞泵前閥16、柱塞泵17和第一止回閥18。
作為本實施例的一種優(yōu)選方案，萃取罐7頂部的二氧化碳進口閥8還與帶有進系統(tǒng)閥19的氣態(tài)二氧化碳鋼瓶20相連；緩沖罐12與壓縮機13之間的管道上還設置有放空閥21；在進行采用二氧化碳超臨界萃取的方法之前，采用氣態(tài)二氧化碳排出濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置中相關設備的空氣。
作為本實施例的一種優(yōu)選方案，萃取罐7頂部的萃取相出口閥10通過帶有萃取相進口控制閥22的管道與接收分離罐11相連，接收分離罐11通過帶有出口減壓閥23和緩沖罐進口閥24的管道與緩沖罐12相連，緩沖罐12通過帶有緩沖罐出口閥25的管道與壓縮機13相連，且該管道位于緩沖罐12內(nèi)的端部設置有第二精密過濾器26；與二氧化碳進口閥8、萃取相出口閥10、出口減壓閥23和緩沖罐出口閥25相連的管道上均設置有閥后伴熱帶44。
作為本實施例的一種優(yōu)選方案，干燥機3為空心螺旋連續(xù)干燥機，干燥機3上還設置有引風機28、低壓蒸汽進口閥29、低壓蒸汽出口閥30和溫度計40。
作為本實施例的一種優(yōu)選方案，管鏈輸送機5上設置有給料管控溫夾套31。
作為本實施例的一種優(yōu)選方案，萃取罐7的底部設置有殘渣出料閥32，殘渣出料閥32與氣流輸送機33相連，氣流輸送機33向殘渣存儲罐34輸送殘渣，殘渣存儲罐34上還設置有布袋收塵器35。
作為本實施例的一種優(yōu)選方案，接收分離罐11的底閥和緩沖罐12的底閥均與液體單質(zhì)硫儲罐36的進料口相連，液體單質(zhì)硫儲罐36的出料口給帶式造粒機37送料，帶式造粒機37與自動包裝機38相連；液體單質(zhì)硫儲罐36的外部設置有加熱或降溫的控溫夾套39；液體單質(zhì)硫儲罐36上還設置有溫度計40。
作為本實施例的一種優(yōu)選方案，萃取罐7、接收分離罐11和緩沖罐12的外部均設置有加熱或降溫的控溫夾套39；萃取罐7、接收分離罐11和緩沖罐12的頂部均設置有溫度計40和壓力表41。
作為本實施例的一種優(yōu)選方案，壓縮機13與液態(tài)二氧化碳存儲罐9之間依次設置有切斷閥42和第二止回閥43；液態(tài)二氧化碳存儲罐9上設置有壓力表41、安全閥45和液態(tài)二氧化碳進料閥46；液態(tài)二氧化碳存儲罐9內(nèi)設置有二氧化碳儲罐冷凍液內(nèi)盤管47。
實施例2：
本實施例給出一種濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，該工藝采用實施例1中給出的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置。該工藝的過程包括：
高硫渣經(jīng)過干燥機3干燥后，通過管鏈輸送機5送入萃取罐7，采用氣態(tài)二氧化碳排出濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的裝置中相關設備的空氣。然后向萃取罐7中通入液態(tài)二氧化碳，液態(tài)二氧化碳在萃取罐7中調(diào)節(jié)至超臨界狀態(tài)，采用二氧化碳超臨界萃取的方法脫除高硫渣中的單質(zhì)硫；
萃取完成后的萃取相從萃取罐7進入接收分離罐11和緩沖罐12，萃取相中的二氧化碳在接收分離罐11和緩沖罐12中調(diào)節(jié)至非超臨界狀態(tài)，經(jīng)過接收分離罐11和緩沖罐12分離后的非超臨界狀態(tài)的二氧化碳以氣態(tài)形式從緩沖罐12頂部排出，再通過壓縮機13壓縮成液態(tài)后進入液態(tài)二氧化碳儲存罐9中儲存；
非超臨界狀態(tài)的二氧化碳分離完成后，接收分離罐11內(nèi)和緩沖罐12內(nèi)的壓力降至常壓，經(jīng)過接收分離罐11和緩沖罐12分離后留存在罐底的單質(zhì)硫萃取物，經(jīng)過接收分離罐11和緩沖罐12的溫度調(diào)節(jié)以液態(tài)形式從底閥排出。
作為本實施例的一種優(yōu)選方案，該工藝的工藝條件為：萃取罐內(nèi)的溫度為31.1～65℃、壓力為7.39MPa～15.9Mpa，使得二氧化碳保持在超臨界狀態(tài)；萃取時間為60～240min；接收分離罐內(nèi)和緩沖罐內(nèi)在接收分離時的溫度為0～30℃，壓力為常壓～7Mpa，使得二氧化碳保持在非超臨界狀態(tài)。
本實施例中，萃取相中的二氧化碳與萃取物的分離是通過調(diào)節(jié)溫度和壓力使二氧化碳產(chǎn)生相變完成的，在接收分離罐11和緩沖罐12中首先通過降溫使超臨界二氧化碳轉(zhuǎn)變成液態(tài)和氣態(tài)平衡狀態(tài)，然后減壓使液態(tài)二氧化碳汽化從而達到分離的目的。
實施例3：
本實施例給出一種基于實施例2的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，具體的，本實施例中，濕法冶金氧壓浸出高硫渣為鋅精礦氧壓浸出高硫渣，即本實施例給出鋅精礦氧壓浸出高硫渣萃取單質(zhì)硫的工藝。
首先將從氧壓浸出工段離心機或壓濾機排出的高硫渣通過皮帶輸送機1輸送到第一螺旋輸料器2進料倉給干燥機3進料，同時開起干燥機3內(nèi)加熱用的低壓蒸汽進口閥29和低壓蒸汽出口閥30，給物料加熱，并保持干燥機3內(nèi)部溫度不超過105℃，同時開起引風機28連續(xù)地引出高硫渣揮發(fā)的水蒸汽，同時開起第二螺旋輸料器4將干燥合格的高硫渣輸送到管鏈輸送機5的進料口，同時開起管鏈輸送機5的給料管控溫夾套31將物料降溫至35℃，同時開起萃取罐7的進料閥6給萃取罐進料2000Kg，關閉進料閥6。
打開進系統(tǒng)閥19及二氧化碳進口閥8、萃取相出口閥10、萃取相進口控制閥22、出口減壓閥23、緩沖罐進口閥24、緩沖罐出口閥25和放空閥21，向裝置中通入氣態(tài)二氧化碳，通過壓縮機13前的放空閥21對裝置中的空氣進行置換，置換完成后關閉除二氧化碳進口閥8以外的所有閥門。打開萃取罐7上的控溫夾套39和萃取相出口閥22對應的閥后伴熱帶44，通熱水使萃取罐7內(nèi)保持35℃。
打開液態(tài)二氧化碳儲罐出口總閥14、柱塞泵前閥16和柱塞泵17，打開二氧化碳進口閥8對應的閥后伴熱帶44，通過二氧化碳進口閥8向萃取罐中進-20℃液體二氧化碳1410Kg，待溫度穩(wěn)定在35℃后萃取罐1壓力為8.26Mpa.，關閉柱塞泵17，此時萃取罐7內(nèi)二氧化碳為超臨界狀態(tài)，保持此狀態(tài)30min。
然后同時打開接收分離罐11和緩沖罐12的控溫夾套39使罐內(nèi)溫度保持在0～5℃。然后打開柱塞泵17、萃取相出口閥10、萃取相進口控制閥22、出口減壓閥23、緩沖罐進口閥24和緩沖罐出口閥25，打開壓縮機13，控制柱塞泵17、萃取相進口控制閥22和出口減壓閥23的流量為50Kg/min，使萃取罐7內(nèi)的溫度保持在35℃、壓力保持在8.26Mpa，萃取罐7內(nèi)二氧化碳始終處于超臨界狀態(tài)，使接收分離罐11內(nèi)溫度保持在0～5℃、壓力保持在3.5～4.0Mpa，萃取了單質(zhì)硫的超臨界相進入到接收分離罐11后由于壓力和溫度的變化早期會先變成氣態(tài)，壓力穩(wěn)定在3.5～4.0Mpa后變成氣-液平衡狀態(tài)進行氣液分離，最終單質(zhì)硫會以固體粉末落在了接收分離罐11的罐底。緩沖罐12內(nèi)二氧化碳始終處于氣態(tài)，夾帶的少量單質(zhì)硫落在了緩沖罐12的罐底。這樣連續(xù)萃取240min.，關閉柱塞泵17，關閉液態(tài)二氧化碳儲罐出口總閥14、柱塞泵前閥16和二氧化碳進口閥8。
當萃取罐7、接收分離罐11和緩沖罐12內(nèi)壓力降至常壓后關閉所有開起的閥門。將接收分離罐11和緩沖罐12對應的控溫夾套39中排凈冷凍液后切換到蒸汽，使罐內(nèi)溫度升至125℃，確保單質(zhì)硫處于液體狀態(tài)(單質(zhì)硫熔點112.8℃)，打開接收分離罐11和緩沖罐12的底閥將液態(tài)單質(zhì)硫放到液體單質(zhì)硫儲罐36后關閉底閥，將接收分離罐11和緩沖罐12對應的控溫夾套39中排凈蒸汽后切換到冷凍液，使得接收分離罐11和緩沖罐12降溫至0～5℃。打開萃取罐7的殘渣出料閥32經(jīng)氣流輸送機33將萃取單質(zhì)硫后的殘渣輸送至殘渣存儲罐34，交后續(xù)工段處理，一個完整的萃取過程完成。
通過分析，處理后的殘余渣單質(zhì)硫含量為0.5％，所萃取的硫磺含量達99.5％。未萃取前高硫渣中單質(zhì)硫含量為42.5％，萃取率：以單質(zhì)硫計98.8％。
實施例4至10：
本實施例給出一種基于實施例2的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，具體的，本實施例中，濕法冶金氧壓浸出高硫渣為鋅精礦氧壓浸出高硫渣，即本實施例給出鋅精礦氧壓浸出高硫渣萃取單質(zhì)硫的工藝。
本實施例與實施例3的工藝基本相同，區(qū)別在于，物料冷卻的溫度和萃取溫度不同，二氧化碳所處的超臨界狀態(tài)壓力不同。不同條件下的萃取率如下表1所示。
表1實施例4至10中不同條件萃取單質(zhì)硫的萃取率
實施例11：
本實施例給出一種基于實施例2的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，具體的，本實施例中，濕法冶金氧壓浸出高硫渣為高冰鎳氧壓浸出高硫渣，即本實施例給出高冰鎳氧壓浸出高硫渣萃取單質(zhì)硫的工藝。
本實施例與實施例3的工藝基本相同，區(qū)別在于，物料來自高冰鎳氧壓浸出高硫渣。
萃取完成后，通過分析，處理后的殘余渣單質(zhì)硫含量為0.6％，所萃取的硫磺含量達99.2％。未萃取前高硫渣中單質(zhì)硫含量為48.2％，萃取率：以單質(zhì)硫計98.7％。
實施例12至18：
本實施例給出一種基于實施例2的濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝，具體的，本實施例中，濕法冶金氧壓浸出高硫渣為高冰鎳氧壓浸出高硫渣，即本實施例給出高冰鎳氧壓浸出高硫渣萃取單質(zhì)硫的工藝。
本實施例與實施例11的工藝基本相同，區(qū)別在于，物料冷卻的溫度和萃取溫度不同，二氧化碳所處的超臨界狀態(tài)壓力不同。不同條件下的萃取率如表2所示。
表2實施例12至18中不同條件萃取單質(zhì)硫的萃取率
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“濕法冶金氧壓浸出高硫渣回收硫的工藝” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：陜西聚泰新材料科技有限公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
