從硫渣中回收硫磺的生產設備和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種從硫渣中回收硫磺的生產設備和方法，具體涉及一種采用熱濾法 從硫渣中回收硫磺的生產設備和方法。
【背景技術】
[0002] 國內鋅的生產原料以硫化鋅精礦為主，其處理方法主要為濕法處理工藝。常規的 鋅精礦濕法處理工藝為：先將硫化鋅精礦高溫焙燒成氧化鋅，然后用硫酸浸取鋅，再電積制 得金屬鋅。在硫化鋅精礦高溫焙燒成氧化鋅的過程中，鋅精礦中的硫變成二氧化硫，國內生 產廠家通常將二氧化硫制成硫酸。由于硫酸的大規模使用有季節和區域限制，因此，不產出 硫酸的鋅精礦處理工藝顯現出了其獨特的優點。
[0003] 目前，國內獲得工業應用的不產出硫酸的鋅精礦處理工藝有常壓氧直接浸出法 (或稱直浸法，常壓氧浸法，以湖南某冶煉廠為代表）和高壓氧浸出法(或稱高壓氧浸法，以 廣東某冶煉廠為代表)，兩種方法均是在硫酸溶液中，用氧氣氧化硫化鋅精礦，產出硫磺(單 質硫)，而不是產出硫酸，但是，由于產出的硫磺與渣混在一起，只能得到單質硫含量為50% 以下的浸出渣。
[0004] 目前，用于回收含單質硫的硫渣中硫磺的技術主要有蒸餾技術和熱過濾技術。
[0005] 報道采用蒸餾的方法回收硫磺的文獻很多，如CN1986850A公開了一種硫磺渣真 空揮發富集貴金屬的方法，是將原料硫磺渣加入真空爐中，使單質硫揮發，得到液體硫磺和 含貴金屬的渣；CN102120565A公開了一種用含單質硫渣來提取硫磺的工藝及裝置，是一種 常壓蒸餾硫渣的方法及裝置；CN201485271U公開了一種電熱式廢硫磺蒸餾釜，用于廢硫磺 的回收；CN103382021A公開了一種連續蒸餾硫渣回收硫磺的方法和設備，可以在常壓和真 空狀態下連續蒸餾硫渣回收硫磺，可處理含硫量百分之幾~百分之九十以上的原料硫渣， 其中，常壓蒸餾溫度為445°C，真空蒸餾溫度為300~445°C。
[0006] 采用蒸餾的方法回收硫磺的原理是利用硫渣中硫磺與其它固體成分的沸點相差 很大，將硫渣加熱到硫磺的沸點以上汽化，硫渣中的高沸點成分留在殘渣中，然后冷凝硫磺 蒸汽得到液體硫磺。因為蒸餾必須在硫磺的沸點以上作業，而硫磺蒸汽是易燃易爆的氣體， 不能與空氣接觸，所以，密閉的蒸餾設備如蒸餾釜、硫磺蒸汽冷凝器是必不可少的。對于連 續蒸餾設備來說，原料干燥單元、密閉加料單元、密閉出料單元也是必不可少的。常壓蒸餾 的工作溫度必須高于硫磺的沸點445°C，真空蒸餾的工作溫度取決于蒸餾設備內的真空度， 真空度越高，工作溫度越低，IOkPa的絕對壓力下，硫磺的沸點為318°C。
[0007] 記載采用熱濾的方法回收硫磺的文獻也不少，如《硫化鋅精礦加壓浸出元素硫 的形成機理及硫回收工藝的研究》（鄧孟俐，工程設計與研究，2008年12月，總第125期， P12-18)，《鋅加壓浸出浮選硫磺精礦熔化工藝的設計及改進》（張凱平等，中國有色冶金， 2014年8月第4期，A生產實踐篇，P25-28)，公開了廣東某廠采用熱濾法回收硫渣中的硫磺 的工藝和設備。其采用的工藝：硫渣-熔化-熱濾，得液體硫磺和濾渣，液體硫磺造粒得固 體硫磺產品；熔化溫度為140°C，熔化設備為混凝土襯耐酸磚攪拌槽，內置蒸汽加熱盤管， 硫渣通過熔化槽上部的漏斗加入；用熱濾栗將液體硫渣抽到葉濾機中；熱濾溫度為140°C， 采用臥式葉濾機，不銹鋼網濾葉；原料硫渣含單質硫75%以上，濾渣含單質硫約40%，硫磺中 單質硫收率71%以上。但是，在回收硫的工藝過程中包括兩次加壓浸出，必須滿足浸出渣浮 選后產出的硫磺精礦中，元素硫的品位達到75%以上，且含水量需小于15%，以利于硫的熔 化，并且需要通過延長過濾時間以使得硫化物濾渣中含硫量較低，因此，該技術方案工藝較 為復雜，需要控制的工藝參數較多，所得產品的純度和收率也不甚穩定。
[0008] 比較而言，熱過濾技術和蒸餾技術各有優缺點： 熱過濾只需要將硫渣中的硫磺熔化，設備工作溫度低于150°C，加工、制作、維護及操 作要求低，能耗低，技術成熟，但對原料含單質硫量有要求，原料中單質硫含量最好在75% 以上，才能得到較高的硫磺回收率；當原料中的單質硫質量百分含量低于40%時，由于熱 濾渣中含單質硫就達到了 40%，所以不能得到單質硫；而蒸餾技術可以處理單質硫質量百 分含量遠低于40%的硫渣，但是需要將硫渣中的硫磺汽化，設備工作溫度高于硫磺的沸點 445°C，或需要在真空狀態下工作，設備加工、制作、維護及操作要求高，能耗高，迄今沒有工 業大規模生產的實例。
[0009] 硫磺的熔化潛熱為I. 67kJ/mol，汽化潛熱為I. 72kJ/mol，熱濾法只需要將物料中 的硫磺熔化，蒸餾法需要將物料中的硫磺熔化再汽化；熱濾法的工作溫度為150°C以下，常 壓蒸餾法的工作溫度為445°C以上，真空蒸餾法的工作溫度也在300°C以上；所以，蒸餾法 的能耗是熱濾法的2倍以上。另外，出于資源綜合回收利用的需要，國內采用直浸法的鋅冶 煉廠和采用高壓氧浸法的鋅冶煉廠都配置有浸出渣浮選工藝流程，將浸出渣中的硫磺和含 有價金屬的其它固體成分分離，回收有價金屬，產出的浮選硫渣含單質硫的質量百分含量 能輕易滿足熱濾工藝要求的75%的要求，因此，對于煉鋅廠來說，采用熱濾法更為便利。
[0010] 采用熱濾的方法回收硫磺的原理是：當硫渣中的硫磺溶化后，硫渣中的其它固體 成分還是固體，但是硫磺變成了液體，于是可以在保持硫磺處于液態的溫度下過濾，從而達 到固液分離的目的。
[0011] 比如，目前為了回收浸出渣中的有價金屬和硫磺，廣東某冶煉廠采用浮選的方法 先將高壓氧浸出渣中的硫富集，得到浮選硫渣，然后，將浮選硫渣加入連續熔化攪拌槽中與 已經熔化的硫渣混合攪拌熔化，再將熔融硫渣打入葉濾機中趁熱過濾，將其中的單質硫過 濾出來，提取硫渣中的硫。雖然這種方法所得硫磺的品質能達到工業硫磺標準，但是，實踐 證明，由于直接浸法產出的硫渣中的硫磺以顆粒狀態存在，即使經過浮選富集得到的浮選 硫渣也不能被加熱熔化并融合聚集成液體；所以，對于直接浸出法產出的硫渣，不能像廣東 某冶煉廠一樣，采用浮選-熔化-熱過濾技術提取硫渣中的硫，因此，一直沒有一個成熟的 工業方法用于處理直浸法產出的硫渣。
[0012] 何醒民等人公開了一種從常壓富氧煉鋅高硫渣回收元素硫的方法(銅業工程， 2013年，第6期，pl8、19和48)，其是將直浸硫渣預處理后再采用熱濾工藝回收硫磺。預處 理過程是：將硫渣漿液打入高壓釜，加熱到102~120°C，再通入98%濃度的氧氣，在450~ IlOOkPa的壓力下保持20~40min，然后閃蒸出料；預處理設備是高壓釜和閃蒸槽；經過 此預處理過程處理的硫渣再浮選以提高硫渣中的單質硫含量、過濾濾去水分，然后用熱濾 法處理回收單質硫。此預處理方法與高壓氧浸法處理鋅精礦煉鋅的流程和設備是一樣的， 相當于將直浸法得到的浸出渣再用高壓氧浸法處理一次，然后用熱濾法回收浸出渣中的硫 磺，雖然工藝設備成熟，有工業實例，也屬于預處理-熱濾方法，但是，由于流程變得十分復 雜，相當于需要采用高壓氧浸法工藝和設備重新建廠，成本較高，令人難以接受。
[0013] 綜上，現有的熱濾設備和工藝，由于對原料有選擇性，使得不管在技術或經濟效益 上都更優越的熱濾法無法進行普適的工業化生產，因此，需要對現有熱濾法進行進一步改 進，以適用于對不同含硫原料中硫的提取。

【發明內容】

[0014] 本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種各單元 設備的加工、制作、維護及操作要求低，可靠性高的從硫渣中回收硫磺的生產設備。
[0015] 本發明進一步要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種具 有能耗低、單元技術成熟，適用于直浸硫渣、高壓氧浸硫渣和其它含單質硫物料的從硫渣中 回收硫磺的生產方法。
[0016] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：一種從硫渣中回收硫磺的生產設 備，包括備料單元、輸送單元、預處理單元、恪化單元和熱濾單元；所述備料單元包括破碎 機、振動篩和原料倉；所述輸送單元包括給料機和輸送帶；所述預處理單元包括混煉設備 和/或捏合設備；所述熔化單元包括硫渣攪拌熔化槽；所述熱濾單元包括液下栗和過濾設 備；所述破碎機、振動篩和原料倉由上至下依次設置，所述原料倉下接給料機，所述給料機 一端下接輸送帶，所述輸送帶一端下接混煉設備或捏合設備的進料口，混煉設備和捏合設 備組合使用時，混煉設備的出料口與捏合設備的進料口相連，所述混煉設備或捏合設備的 出料口下接硫渣攪拌熔化槽的進料口，所述硫渣攪拌熔化槽通過液下栗與過濾設備連接。 所述破碎機優選鼠籠破碎機，所述給料機優選圓盤給料機，所述輸送帶優選電子計量皮帶。
[0017] 進一步，所述設備還包括抽氣單元，所述抽氣單元包括水噴射栗抽氣機組，所述水 噴射栗抽氣機組包括除塵器、水噴射真空栗、循環水栗和水循環槽；所述除塵器與水噴射真 空栗連接，水噴射真空栗下方設置水循環槽，水循環槽通過循環水栗與水噴射真空栗連接； 所述捏合設備的排氣口和硫渣攪拌熔化槽的排氣口分別與所述水噴射栗抽氣機組的除塵 器相連。所述除塵器優選旋風除塵器。
[0018] 進一步，所述設備還包括液硫儲槽，所述液硫儲槽主體為外殼，所述外殼內部設有 加熱盤管，所述外殼頂部設有進料口，外殼底部設有出料口；所述過濾設備的出料口與液硫 儲槽的進料口連接。所述液硫儲槽的外殼優選矩形外殼，所述外殼的外表面還宜包裹保溫 層。所述加熱盤管中通導熱油。
[0019] 進一步，所述混煉設備為螺桿混煉機，包括筒體、螺桿、減速機和電機；所述筒體一 端為端板，另一端為出料口機頭，所述出料口機頭為開有小孔的盲板；所述螺桿一端穿過端 板依次與減速機和電機相連，另一端懸浮；所述筒體上靠近端板的位置開有進料口。所述 螺桿混煉機包括單螺桿混煉機和雙螺桿混煉機，為碳鋼和合金鋼的組合件，所述螺桿上有 螺紋；所述雙螺桿混煉機的橫截面呈腰子型，端板上平行穿過兩根螺桿；所述螺桿混煉機 中的物料在螺桿的捏合剪切作用下，硫渣中的硫磺顆粒狀態被破壞，硫磺顆粒聚集、塑化成 團，利于在后續的熔化工序中變成流動性良好的流體；所述螺桿混煉機兼具混煉、捏合和輸 送作用，螺桿混煉機的螺桿與硫渣的剪切摩擦作用會產生熱量，設備工作時還可以由外界 補充熱量，優選不補充熱量，以降低設備的制造成本。