复杂硫酸渣中有价金属元素的强化分离机制研究

Pyrite cinder is a byproduct from the pyrite acid-making process, and it contains abundant valuable metallic elements and has a large amount of resource, so it is very important to utilize the pyrite cinder comprehensively. This project focuses on solving the problem of low separation efficiency among nonferrous metals, iron mineral and gangue in pyrite cinder through preheating, chlorination, direct reduction and magnetic separation to efficiently separate the valuable metallic elements. Also, this study proposes new methods including constructing efficient chlorinated pellets and synergistic strengthening with sodium salt and borate additive to solve the bottleneck problem of low separation efficiency among copper mineral, iron mineral and gangue. The aims of this project are (i) to improve the separation efficiency of copper mineral by constructing high efficient chlorinated pellets based on analyzing the behavior of copper phases, chlorinating agent and chloride gas absorber during the processes of medium temperature chlorination (350-850℃) and high temperature chlorination (1000-1150℃), and (ii) to improve the liberation degree of iron mineral and gangue through the modification by sodium salt and intensification by borate additive, based on disclosing the functional mechanisms of sodium salt and borate additive to strengthen the growth of metallic iron particles and improve the embedded relationship between iron mineral and gangue. This research can provide new ideas and scientific support to the high-efficient utilization of pyrite cinder.

作为硫铁矿制酸后的副产物，硫酸渣是一种资源量大、有价金属元素含量丰富的二次含铁资源，具有重要的综合利用价值。针对目前硫酸渣中有色金属、铁矿物和脉石之间分离效率低下等问题，本项目拟采用预热氯化-直接还原-磁选法实现硫酸渣中有价金属元素的分离，并针对其中铜矿物、铁矿物和脉石之间分离效率不高等关键瓶颈问题，提出构建高效氯化结构球团以及钠盐和含硼添加剂协同强化的新思路。拟通过揭示中温（350-850℃）和高温（1000-1150℃）氯化过程中铜物相、氯化剂和氯化气体吸收剂的行为，结合中温和高温氯化构建出高效氯化结构球团，强化铜等有色金属的氯化分离；并进一步明晰钠盐和含硼添加剂等改善铁矿物和脉石的嵌布关系以及强化铁颗粒长大的作用机理，通过钠盐的改性和含硼添加剂的强化，提高铁矿物和脉石的解离度，研究成果可为复杂硫酸渣的高效利用提供新的思路和科学依据。

硫酸渣是一种资源量大、有价金属元素含量丰富的二次含铁资源。针对目前硫酸渣中有色金属、铁矿物和脉石之间分离效率低下等问题，本项目采用了预热氯化-直接还原-磁选新方法实现了硫酸渣中有价金属元素的分离，特别是针对铜矿物、铁矿物和脉石分离效率不高等关键问题，构建了高效氯化结构球团，并进行了钠盐和含硼添加剂的强化分离铁矿物和脉石的研究。为此本项目取得的重要成果如下：成功构建出高效氯化结构球团，在氯化剂用量未有显著增加的情况下，大幅提高了铜等有色金属的氯化脱除效率，解决了铜等有色金属脱除率低的问题；系统研究和揭示了钠盐、含硼添加剂的作用机理，有效提高了复杂硫酸渣中铁矿物和脉石的分离效率，这与国内外已有的报道结果相比具有明显的优势。研究成果为复杂硫酸渣的高效利用提供了一种新的途径和科学依据。. 本项目研究期间采用研究获得的相关结果发表基金资助论文12篇，其中在本领域权威期刊Metallurgical and materials transactions B、steel research international等高水平SCI期刊上发表论文5篇。项目研究期间运用氯化焙烧以及铁矿物和脉石分离方面取得的研究结果申请相关发明专利6项，其中已有2项专利获得授权。. 项目的创新点：.1、项目结合了氯化焙烧和直接还原的优势，采用预热氯化-直接还原-磁选新方法，实现了硫酸渣中有色金属、铁矿物和脉石的高效分离，为硫酸渣的高效利用提供了新的方法和途径。.2、本项目揭示了铜化合物、氯化剂和氯化气体吸收剂的行为，并结合中温氯化和高温氯化的特点，构建出高效氯化结构球团，实现了铜等有色金属与铁矿物的高效分离，同时明晰含硼添加剂和钠盐的作用机理，以此促进了金属铁颗粒的长大和改善铁矿物与脉石的嵌布关系，实现了铁矿物与脉石的高效解离，为硫酸渣中有色金属、铁矿物和脉石之间的高效分离提供了新的强化方法。