含硫湿法冶金渣中单质硫的回收装置的制作方法

本实用新型涉及元素硫的资源化回收领域，具体而言，涉及一种含硫湿法冶金渣中单质硫的回收装置。

背景技术：

我国是硫磺消费大国，但我国的硫资源相对匮乏，硫磺对外依存度较大。含硫湿法冶金渣中含有大量单质硫，如硫化矿的氯化浸出渣、常压富氧浸出渣以及镍电解产出的阳极泥等。由于缺乏合理的资源化回收技术，这些含硫湿法冶金渣长期堆存于渣场，对当地环境造成潜在的威胁，而且存在极大的安全隐患。因此，如果这些含硫湿法冶金渣能得到减量化、资源化回收，那么不仅能缓解我国硫磺市场的紧缺，而且还可降低对当地环境的负担并产生经济效益，实现可持续发展。

目前从含硫危险废物中回收单质硫的方法主要分为物理法和化学法。物理法包括浮选法、高压倾析法、制粒筛分法及熔融过滤法等。化学法主要包括有机溶剂法和无机溶剂法等，有机溶剂包括煤油、甲苯、二甲苯及四氯乙烯等，无机溶剂包括硫化铵及硫化钠等。这些方法的具体原理如下：

浮选法：其原理是利用所处理物料的亲水性的差别来分离元素硫与其他物料。在浮选机中，通过充气作用，使矿浆与空气充分接触。单质硫由于具有疏水性而附着在气泡表面并随其上浮至表层，随后经浮选机溢流槽排出，经压滤机压滤或蒸汽干燥机干燥后即可得到单质硫产品。浮选法工艺简单，加入一定量的轻油或不添加药剂就能进行浮选。

制粒筛分法：比如专利号201811280984.8的中国专利中公开了一种从铜渣氯浸渣中回收硫的方法，其主要流程为先将含硫物料进行洗涤、浆化等预处理，然后加热至120℃以上使元素硫熔化为液体，随后喷淋冷水并搅拌以得到单质硫颗粒。最后采用一定目数的筛网进行筛分，筛上物为单质硫颗粒，筛下物为富贵金属的脱硫渣。

热过滤法：其原理是在125～158℃时，元素硫的粘度很低，为0.0079～00096pa·s。在此温度范围内采用过滤方法可使含硫物料中单质硫与其他固体物料相分离。

有机溶剂法是利用硫在有机溶剂中溶解度随温度升高而变化的特性，如煤油、甲苯、二甲苯和四氯乙烯等。如硫在煤油中的溶解度随温度的升高而增大，因此可加热将单质硫溶于有机溶剂，然后经固液分离得到有机相，再将富单质硫的有机相降温以使单质硫析出。其中，煤油可以重复利用。

无机溶剂法包括硫化铵法、硫化钠法。硫化铵是一种较好的溶硫试剂，在一定条件下能和单质硫作用生成多硫化铵溶液，过滤后得到的液相经加热后分解为s⁰、nh3、h2s，单质沉淀在分解后液底部，挥发出的nh3和h2s经冷凝后又生成硫化铵循环使用。反应式为：

xs⁰+(nh4)2s＝(nh4)2s(1+x)

(nh4)2s(1+x)＝2nh3+h2s+xs⁰

然而，用上述几种方法处理含硫湿法冶金渣时，均存在一定的缺陷：真空蒸馏法回收工艺处理含硫湿法冶金渣，虽其产品纯度极高，但该工艺对真空蒸馏设备的密封性、保温性等要求较严格，因此设备相对复杂，导致其回收成本高，经济效益低下，难以得到工业化推广。采用浮选法处理含硫湿法冶金渣，因含硫湿法冶金渣中成分复杂，所得硫磺产品纯度较低。热过滤法的硫回收率相比其他工艺低，对设备保温操作要求较高，残渣中硫含量仍较高。处理量较少、含贵金属的物料适宜用有机溶剂法来处理，该工艺硫的回收率较高，可达97％左右，且贵金属不会溶解于有机溶剂从而避免贵金属损失。然而，多数有机溶剂易燃易爆，若表面附着有有机溶剂的残渣在渣场堆存，则存在极大的安全隐患。部分有机溶剂，如二甲苯气味臭、具有一定毒性，易挥发，造成操作环境恶化；四氯乙烯浸出速率较慢并易挥发。无机溶剂法，如硫化铵、硫化钠，浸出速率快，工艺简单，试剂可循环使用，但硫化铵味道难闻，且更重要的是，贵金属易溶于硫化铵溶液造成损失。

基于以上原因，有必要提供一种更适合用于含硫湿法冶金渣中单质硫的回收工艺，以提高其硫回收率，同时简化操作工艺，并避免使用有毒、易造成贵金属流失的有机溶剂。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种含硫湿法冶金渣中单质硫的回收装置，以解决现有技术中回收含硫湿法冶金渣中单质硫时存在的回收率低、环保性差及操作复杂等问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种含硫湿法冶金渣中单质硫的回收装置，其包括：浮选单元，具有含硫湿法冶金渣浆料进口、富硫物料出口和脱硫渣出口，浮选单元用于对含硫湿法冶金渣浆料进行充气浮选以得到富硫物料和脱硫渣；熔硫单元，具有富硫物料进口和熔硫物料出口，富硫物料进口与富硫物料出口相连，熔硫单元用于将富硫物料中的硫单质熔融以得到熔硫物料；保温澄清单元，具有熔硫物料进口和澄清物料出口，熔硫物料进口与熔硫物料出口相连；过滤单元，具有澄清物料进口和单质硫出口，澄清物料进口与澄清物料出口相连。

进一步地，回收装置还包括：洗涤单元，含硫湿法冶金渣进口、洗涤水进口和洗涤物料出口，洗涤单元用于对含硫湿法冶金渣进行水洗；研磨单元，具有洗涤物料进口、研磨水进口和研磨物料出口，洗涤物料进口与洗涤物料出口相连，研磨物料出口与浮选单元的含硫湿法冶金渣浆料进口相连。

进一步地，回收装置还包括：旋流器，旋流器设置在研磨物料出口与含硫湿法冶金渣浆料进口相连的管路上，旋流器用于分离出研磨单元产物的研磨物料中的固体研磨料；浆料配置单元，设置在旋流器与含硫湿法冶金渣浆料进口相连的管路上，浆料配置单元用于将固体研磨料和水配置成含硫湿法冶金渣浆料。

进一步地，浮选单元包括：浮选机，具有含硫湿法冶金渣浆料进口、富硫物料浆料出口和脱硫渣出口；压滤机，具有富硫物料浆料进口和富硫物料出口，富硫物料浆料进口与富硫物料浆料出口相连。

进一步地，熔硫单元包括：熔硫釜，具有富硫物料进口和熔硫物料出口；加热夹套，设置在熔硫釜外部，加热夹套具有第一热介质进口；加热盘管，设置在熔硫釜内部，加热盘管具有第二热介质进口。

进一步地，保温澄清单元包括：澄清池，具有熔硫物料进口和澄清物料出口，且澄清池的底部为倾斜底部；保温单元，用于对澄清池进行保温。

进一步地，过滤单元为真空吸滤盘、管式过滤机或带保温的板框式过滤机，且过滤单元的过滤介质为耐温棉布、玻璃纤维或钢丝网。

本实用新型提供了一种含硫湿法冶金渣中单质硫的回收装置，利用该装置处理含硫湿法冶金渣，采用的是“充气浮选-熔融-澄清-过滤”的工艺流程以回收含硫湿法冶金渣中的单质硫。其中，浮选工序保留了浮选法回收率高、尾矿含硫率低的优点，物料中单质硫得到有效富集；经浮选工序所得的高硫含量的富集物料也适宜用熔硫处理，得到的单质硫产品质量高。另外，在熔融工序之后加一澄清工序，可减轻热过滤的负担，改善后续热过滤的操作环境。因此，本实用新型规避了真空蒸馏法的高回收成本、有机溶剂法的毒性、易燃性等问题，综合了浮选法与热过滤法的优点，是一种低成本、操作简便、硫回收率高的含硫湿法冶金渣中单质硫回收工艺。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一种实施例的含硫湿法冶金渣中单质硫的回收装置的结构框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、浮选单元；11浮选机、；12、压滤机；20、熔硫单元；30、保温澄清单元；40、过滤单元；50、洗涤单元；60、研磨单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中回收含硫湿法冶金渣中单质硫时存在回收率低、环保性差及操作复杂等问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种含硫湿法冶金渣中单质硫的回收装置，如图1所示，该回收装置包括浮选单元10、熔硫单元20、保温澄清单元30以及过滤单元40，浮选单元10具有含硫湿法冶金渣浆料进口、富硫物料出口和脱硫渣出口，浮选单元10用于对含硫湿法冶金渣浆料进行充气浮选以得到富硫物料和脱硫渣；熔硫单元20具有富硫物料进口和熔硫物料出口，富硫物料进口与富硫物料出口相连，熔硫单元20用于将富硫物料中的硫单质熔融以得到熔硫物料；保温澄清单元30具有熔硫物料进口和澄清物料出口，熔硫物料进口与熔硫物料出口相连；过滤单元40具有澄清物料进口和单质硫出口，澄清物料进口与澄清物料出口相连。

利用该装置处理含硫湿法冶金渣，采用的是“充气浮选-熔融-澄清-过滤”的工艺流程以回收含硫湿法冶金渣中的单质硫。其中，浮选工序保留了浮选法回收率高、尾矿含硫率低的优点，物料中单质硫得到有效富集；经浮选工序所得的高硫含量的富集物料也适宜用熔硫处理，得到的单质硫产品质量高。另外，在熔融工序之后加一澄清工序，可减轻热过滤的负担，改善后续热过滤的操作环境。因此，本实用新型规避了真空蒸馏法的高回收成本、有机溶剂法的毒性、易燃性等问题，综合了浮选法与热过滤法的优点，是一种低成本、操作简便、硫回收率高的含硫湿法冶金渣中单质硫回收工艺。

为了进一步提高硫单质回收效果，在一种优选的实施方式中，上述回收装置还包括洗涤单元50和研磨单元60，洗涤单元50含硫湿法冶金渣进口、洗涤水进口和洗涤物料出口，洗涤单元50用于对含硫湿法冶金渣进行水洗；研磨单元60具有洗涤物料进口、研磨水进口和研磨物料出口，洗涤物料进口与洗涤物料出口相连，研磨物料出口与浮选单元10的含硫湿法冶金渣浆料进口相连。这样，含硫湿法冶金渣中含有的部分可溶性盐可以通过水洗去除，随后进入研磨单元60中进行湿磨则可以提高单质硫与其他物料的单体分离程度，以改善浮选的效果。优选地，上述研磨单元60为球磨机。球磨机进行湿式球磨，能够更好地分离渣中的单质硫。

在一种优选的实施方式，上述回收装置还包括旋流器和浆料配置单元，旋流器设置在研磨物料出口与含硫湿法冶金渣浆料进口相连的管路上，旋流器用于分离出研磨单元60产物的研磨物料中的固体研磨料；浆料配置单元，设置在旋流器与含硫湿法冶金渣浆料进口相连的管路上，浆料配置单元用于将固体研磨料和水配置成含硫湿法冶金渣浆料。这样，经过湿磨的研磨物料先进入旋流器进行旋流分级，分离出其中的固体物料后再与水在浆料配置单元中配置浆料，即可进入后续的浮选工序。

上述浮选单元10优选包括浮选机11和压滤机12，浮选机11具有含硫湿法冶金渣浆料进口、富硫物料浆料出口和脱硫渣出口；压滤机12具有富硫物料浆料进口和富硫物料出口，富硫物料浆料进口与富硫物料浆料出口相连。这样，浆料进入浮选机11进行浮选后，得到的富硫物料浆料进入压滤机12处理即可得到富硫物料。具体的浮选机11可以采用本领域的常用类型，比如浮选机11具有浮选槽，浆料进入浮选槽后，通入一定量的空气并搅拌矿浆使矿浆产生气泡。在浮选槽下部得到尾渣，即脱硫渣；上部气泡用刮泡器收集后得到富硫物料料浆。

优选地，上述浮选单元10还包括干燥单元，其设置在富硫物料出口和富硫物料进口相连的管路上。这样可以将富硫物料浆料进行干燥后，在进入后续的熔融工序。优选干燥单元为蒸汽干燥机。

在一种优选的实施方式中，上述熔硫单元20包括熔硫釜、加热夹套和加热盘管，熔硫釜具有富硫物料进口和熔硫物料出口；加热夹套设置在熔硫釜外部，加热夹套具有第一热介质进口；加热盘管设置在熔硫釜内部，加热盘管具有第二热介质进口。这样，可以利用加热夹套和盘管双重加热方式进行富硫物料的熔融，使得温度环境更均匀，且加热效率更高，从而有利于提高硫单质的回收效果和回收效率。

更优选地，上述熔硫单元20还包括通风设备，用以排出熔融过程中的挥发物，以改善车间及工人的操作环境。

在一种优选的实施方式中，上述保温澄清单元30包括澄清池和保温单元，澄清池具有熔硫物料进口和澄清物料出口，且澄清池的底部为倾斜底部；保温单元用于对澄清池进行保温。这样，熔硫物料澄清过程中产生的尾渣可以在倾斜底部集中，随着设备的长时间运行们可以通过捞渣设备定期清理澄清池底部的渣。

澄清分离后的液硫经过滤工序进一步与杂质相分离，以达到一级品标准(s0>99.9％)。为了进一步提高过滤效果，在一种优选的实施方式中，过滤单元40为真空吸滤盘、管式过滤机或带保温的板框式过滤机，且过滤单元40的过滤介质为耐温棉布、玻璃纤维或钢丝网。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种含硫湿法冶金渣中单质硫的回收方法，其包括以步骤：将含硫湿法冶金渣浆料进行充气浮选，得到富硫物料和脱硫渣；将富硫物料进行熔融处理以使其中的硫单质熔融，形成熔硫物料；将熔硫物料进行保温澄清处理，得到澄清物料；过滤澄清物料，得到单质硫产品。

利用上述方法处理含硫湿法冶金渣，采用的是“充气浮选-熔融-澄清-过滤”的工艺流程以回收含硫湿法冶金渣中的单质硫。其中，浮选工序保留了浮选法回收率高、尾矿含硫率低的优点，物料中单质硫得到有效富集；经浮选工序所得的高硫含量的富集物料也适宜用熔硫处理，得到的单质硫产品质量高。另外，在熔融工序之后加一澄清工序，可减轻热过滤的负担，改善后续热过滤的操作环境。因此，本实用新型规避了真空蒸馏法的高回收成本、有机溶剂法的毒性、易燃性等问题，综合了浮选法与热过滤法的优点，是一种低成本、操作简便、硫回收率高的含硫湿法冶金渣中单质硫回收工艺。

为了进一步提高硫单质回收效果，在一种优选的实施方式中，在充气浮选步骤之前，回收方法还包括以下步骤：将含硫湿法冶金渣进行水洗、过滤，得到洗涤物料；将洗涤物料进行湿磨，得到研磨物料。这样，含硫湿法冶金渣中含有的部分可溶性盐可以通过水洗去除，随后进行湿磨则可以提高单质硫与其他物料的单体分离程度，以改善浮选的效果。优选地，水洗步骤中，含硫湿法冶金渣与水的重量比为1:3～6，且在60～85℃温度条件下洗涤30～50min。这样可以更充分地去除渣中携带的可溶性盐杂质。优选地，湿磨步骤中，洗涤物料与水的重量比为1:2～3，更优选采用球磨机进行湿磨步骤。球磨机进行湿式球磨，能够更好地分离渣中的单质硫。

在一种优选的实施方式中，湿磨步骤之后，将研磨物料进行旋流器分级，以分离出洗涤物料中的固体物料，且优选固体物料中粒度小于200目的物料占比大于70％。然后，将固体物料和水混合配置成含硫湿法冶金渣浆料以进行充气浮选步骤，优选固体物料和水的重量比为1:4～8，优选充气浮选的时间为10～60min。以这样的固体物料进行浮选，单质硫的浮选效果更佳。且将固体物料和水的重量比控制在上述范围内，也有利于进一步提高浮选效果，进而提高硫单质的回收率。

为了进一步提高单质硫的分离效果，在一种有限的实施方式中，将富硫物料进行熔融处理的步骤中，将富硫物料加热至130～160℃，保温0.5～2小时，得到熔硫物料。这样，单质硫能够更充分地熔融，并与其它杂质分离。优选地，在熔融处理步骤之前，回收方法还包括将富硫物料进行干燥的步骤。

在一种优选的实施方式中，过滤澄清物料的步骤中采用真空吸滤、管式过滤或板框式过滤的方式进行。

更优选上述保温澄清步骤的处理时间为1～2h，以使液硫更好地与渣分离。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

取含硫湿法冶金渣100g，按固液比1:5的比例加入水500ml，在70℃条件下洗涤30min。经真空抽滤机固液分离后，得到洗涤后渣。将洗涤后渣与水按1:2的比例混合后，加入至球磨机中进行球磨2h。

所得矿浆倒入浮选机浮选槽中，按固液比1:5的比例加入水，搅拌并充气30min。在浮选槽下部得到尾渣，即脱硫渣；上部气泡用刮泡器收集后得到富硫物料料浆，该料浆经液固分离、干燥后得到富硫物料。

将富硫物料直接加入到熔硫釜中，加热至140℃并保温1h。随后将液硫过滤得到硫磺产品，其纯度为99.92％，经计算所得硫回收率为96.43％。

实施例2

取含硫湿法冶金渣100g，按固液比1:5的比例加入水500ml，在70℃条件下洗涤30min。经真空抽滤机固液分离后，得到洗涤后渣。将洗涤后渣与水按1:2的比例混合后，加入至球磨机中进行球磨2h。

所得矿浆倒入浮选机浮选槽中，按固液比1:6的比例加入水，搅拌并充气40min。在浮选槽下部得到尾渣，即脱硫渣；上部气泡用刮泡器收集后得到富硫物料料浆，该料浆经液固分离、干燥后得到富硫物料。

将富硫物料直接加入到熔硫釜中，加热至150℃并保温1.5h。随后将液硫过滤得到硫磺产品，其纯度为99.90％，经计算所得硫回收率为97.71％。

实施例3

取含硫湿法冶金渣100g，按固液比1:5的比例加入水500ml，在70℃条件下洗涤30min。经真空抽滤机固液分离后，得到洗涤后渣。将洗涤后渣与水按1:2的比例混合后，加入至球磨机中进行球磨2h。

所得矿浆倒入浮选机浮选槽中，按固液比1:5的比例加入水，搅拌并充气60min。在浮选槽下部得到尾渣，即脱硫渣；上部气泡用刮泡器收集后得到富硫物料料浆，该料浆经液固分离、干燥后得到富硫物料。

将富硫物料直接加入到熔硫釜中，加热至150℃并保温2h。随后将液硫过滤得到硫磺产品，其纯度为99.91％，经计算所得硫回收率为98.10％。

实施例4

取含硫湿法冶金渣100g，按固液比1:3的比例加入水500ml，在60℃条件下洗涤30min。经真空抽滤机固液分离后，得到洗涤后渣。将洗涤后渣与水按1:2的比例混合后，加入至球磨机中进行球磨2h。

所得矿浆倒入浮选机浮选槽中，按固液比1:4的比例加入水，搅拌并充气10min。在浮选槽下部得到尾渣，即脱硫渣；上部气泡用刮泡器收集后得到富硫物料料浆，该料浆经液固分离、干燥后得到富硫物料。

将富硫物料直接加入到熔硫釜中，加热至130℃并保温1h。随后将液硫过滤得到硫磺产品，其纯度为97.71％，经计算所得硫回收率为98.41％。

实施例5

取含硫湿法冶金渣100g，按固液比1:6的比例加入水500ml，在85℃条件下洗涤30min。经真空抽滤机固液分离后，得到洗涤后渣。将洗涤后渣与水按1:3的比例混合后，加入至球磨机中进行球磨2h。

所得矿浆倒入浮选机浮选槽中，按固液比1:8的比例加入水，搅拌并充气50min。在浮选槽下部得到尾渣，即脱硫渣；上部气泡用刮泡器收集后得到富硫物料料浆，该料浆经液固分离、干燥后得到富硫物料。

将富硫物料直接加入到熔硫釜中，加热至160℃并保温2h。随后将液硫过滤得到硫磺产品，其纯度为99.90％，经计算所得硫回收率为95.51％。

实施例6

取含硫湿法冶金渣100g，按固液比1:8的比例加入水500ml，在90℃条件下洗涤30min。经真空抽滤机固液分离后，得到洗涤后渣。将洗涤后渣与水按1:4的比例混合后，加入至球磨机中进行球磨2h。

所得矿浆倒入浮选机浮选槽中，按固液比1:8的比例加入水，搅拌并充气60min。在浮选槽下部得到尾渣，即脱硫渣；上部气泡用刮泡器收集后得到富硫物料料浆，该料浆经液固分离、干燥后得到富硫物料。

将富硫物料直接加入到熔硫釜中，加热至180℃并保温2h。随后将液硫过滤得到硫磺产品，其纯度为99.95％，经计算所得硫回收率为93.11％。

对比例1

取含硫湿法冶金渣100g，按固液比1:5的比例加入水500ml，在70℃条件下洗涤30min。经真空抽滤机固液分离后，得到洗涤后渣。将洗涤后渣与水按1:2的比例混合后，加入至球磨机中进行球磨2h。

所得矿浆倒入浮选机浮选槽中，按固液比1:5的比例加入水，搅拌并充气30min。在浮选槽下部得到尾渣，即脱硫渣；上部气泡用刮泡器收集后得到富硫物料料浆，该料浆经液固分离、干燥后得到硫磺产品，其纯度为83.45％，经计算所得硫回收率为97.71％。

对比例2

取含硫湿法冶金渣100g，按固液比1:5的比例加入水500ml，在70℃条件下洗涤30min。经真空抽滤机固液分离后，得到洗涤后渣。将洗涤后渣与水按1:2的比例混合后，加入至球磨机中进行球磨2h。

将所得矿浆直接加入到熔硫釜中，加热至140℃并保温1h。随后将液硫过滤得到硫磺产品，其纯度为93.89％，经计算所得硫回收率为86.11％。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

与本实用新型相比，单独采用浮选法得到的硫磺产品的纯度明显降低，硫回收率略有增高；单独采用热熔硫法得到的硫磺产品的纯度略有降低，硫回收率明显降低。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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