硫铁矿烧渣的应用现状

硫铁矿烧渣的综合利用现状

硫铁矿烧渣是生产硫酸时产生的工业废渣，每生产1t硫酸产生的烧渣量可达0.8—1.1t[1]。目前我国主要是通过焙烧硫铁矿生产硫酸，硫铁矿烧渣的排放量相当大，每年产生的硫铁矿烧渣达数千万吨，除少数硫铁矿烧渣得到有效利用外，大部分的硫铁矿渣被填埋或堆放，这样不仅造资源浪费，还会形成河道淤塞、地下水和地表水污染等环境问题，硫铁矿烧渣的综合利用成为了国内外的研究热点，目前在日本、德国等发达国家对硫铁矿烧渣的综合利用技术已经比较成熟，已经形成比较完善的工艺条件，并且取得了显著的经济效益[2]，我国许多研究机构以及企业都在不断的开展硫铁矿烧渣的综合利用研究。

针对硫铁矿烧渣的综合利用，国内外已经作了很多研究，并且取得了阶段性的成果，目前硫铁矿烧渣作为二次资源主要有以下几个方面的用途：（一）回收铁

我国具有丰富的硫铁矿资源，但是我国的硫铁矿多为低品位原料，其含铁量一般在30%~55%，由于高炉炼铁对铁含量的要求一般是ω(Fe)>60%以上，因此要回收烧渣中的铁就必须提高烧渣中的铁品位，目前常用磁化焙烧—磁选、重选—磁选、磁选—浮选[3]等联合工艺流程制取精铁矿。

胡宾生、张景智[3]用磁化焙烧—磁选方法处理铜陵硫铁矿烧渣，最终获得含铁量为64.13%的精铁矿，南通硫酸厂、上海吴泾化工厂、南京化工公司等利用磁化焙烧——磁选工艺流程也获得了高品位的铁精矿[4]，化工部质地研究院[5]采用湿法重选—浮选联合流程处理某硫酸厂烧渣，效果明显，使烧渣中的铁品位接近60%。

（二）制备铁系颜料

铁系颜料主要有铁黄（Fe2O3·H2O）、铁红(Fe2O3)、铁黑(Fe3O4)及铁棕，铁系颜料因其具有色谱广、遮盖力强、稳定、廉价等优点而得到广范应用，世界对铁系颜料的需求非常的大，我国每年都要出口很多铁系颜料，利用硫铁矿烧渣制备铁系颜料能够降低成本，增加经济效益，还能解决硫铁矿渣的堆放问题，减少环境污染。

据相关文献[6]介绍，研究人员利用硫铁矿烧渣制备的铁红、铁黑等铁系颜料能够达到国家标准，能够满足工业需求。

（三）制砖

随着社会的发展，墙体砖的需求越来越大，由于国家制定了一系列的农田保护措施，传统的粘土砖的原料越来越紧缺，利用工业废渣加入消石灰制砖用以代替传统粘土砖不失为一个良好的选择。利用硫铁矿渣不仅能够制普通的墙体砖，还能制成彩色墙砖和彩釉砖等，这样不仅能够节约资源，还能保护环境，为实现节能减排做出贡献。

（四）用作水泥添加剂

我国的硫铁矿多为中低品位的[7]，平均品位约为15%~18%，用于炼铁很难达到要求，目前我国的硫铁矿渣多用作水泥添加剂。利用硫铁矿渣作水泥添加剂能够调节水泥原料混合物的成份，增加其氧化铁的含量，还能降低焙烧温度，减少燃料消耗，增加水泥强度。硫铁矿烧渣对水泥质量没有明显影响，由于我国对水泥的需求量非常大，因此用作水泥添加剂的硫铁矿渣消耗量也大，这样既能保护环境，还能降低水泥经济成本，带来良好的经济效益。

（五）提取有色金属

硫铁矿渣中含有的有色金属及贵金属，用高温氯化焙烧法可以回收有色金属，国内外已经进行了大量的研究，并且取得了很多成功经验，但是由于回收工艺不成熟，回收成本高等问题，并没有得到广泛的应用。

我国20世纪50年代就开始了对硫铁矿资源的综合利用研究，烧渣制砖、生产氧化铁红等化工产品、通过选矿或选渣获得高品位烧渣用作炼铁原料等工艺由于硫铁烧渣利用率低、易造成二次污染等，并没有得到大规模的生产利用，我国硫铁矿烧渣所带来的问题并没有得到缓解，如何提高硫铁矿烧渣的利用率，产生更大的经济效益是我们应该考虑的问题。

硅酸盐通用水泥因其具有历史悠久、性能可靠和价格低廉而得到广泛应用。但是随着社会经济的发展，人们环保要求及工程建设等对对水泥的要求越来越高，具有特殊性能及功能的水泥应运而生，通常将这种水泥称为特种水泥。特种水泥的应用非常广泛，主要应用于国防、石油、水电、冶金、建筑、交通等各个重要行业领域。[8]

国外对特种水泥的研究较早并且已经取得一定的成就，我国对特种水泥的研究相对较晚，主要经历了仿制、自主开发和创新三个阶段。为了满足社会的需求，我国自主研制出了许多水泥的新品种。在众多特种水泥中，低钙水泥因其低污染、低能耗、长期强度性能而成为国内外研究的热点。

低钙水泥的主导矿物是硅酸二钙，一般情况下其贝利特矿物含量大于40%[9]，因生料中CaCO3含量少，碳酸钙分解能耗降低，因此能够节约能源与原材料，早在上世纪80年代，德国学者研究发现较传统硅酸盐水泥而言，低钙水泥的实际生产能耗可降低10%~40%[10]。

低钙水泥是制备高性能混凝土、大体积混凝土、道路混凝土的优质胶凝材料[11]，目前，日本等国家已将低钙混凝土批量应用于高性能混凝土设计，我国目前对低钙水泥的研究也已经取得了阶段性的成果，卢伟杰等[12]通过研究地噶你水泥的不同配料方案和烧成制度对其性能的影响发现其最佳烧成条件为：烧结温度1380℃，升温速率为5℃/min。我国针对大部分特种水泥都已经制定了相关行业或国家标准，部分标准达到了国际先进水平，但是到现在为止，我国特种水泥还没有形成大规模的生产，每年的产量约为1000万吨，与传统的硅酸盐水泥相比仍然有很大的差距，这就需要不断努力开发出成本低廉，质量可靠的特种水泥。

本实验拟采用西南的硫铁矿烧渣、石灰石等为原料，调节其用量，烧制只含有贝利特与铁相两种物相的水泥熟料，并对其凝结性能、安定性、及其早期硬化强度等进行研究。利用工业废渣生产高铁低钙水泥，既能解决硫铁矿烧渣的堆放问题，防止土地、河流的污染，又能节约能源与原材料，满足社会日益发展的要求。

[1].常苗,硫铁矿烧渣的综合利用探析[J].硫磷设计与粉体工程,2013(03):45-47

[2].纪罗军.硫铁矿烧渣资源的综合利用[J].硫酸工业,2009（01）1-8

[3]胡宾生,张景智.铜陵硫酸渣磁化焙烧一磁选的试验研究[J].矿冶工程,1996，9，44~47

[4]戚志正.我国硫酸渣的选矿[J].金属矿山,1993，8，47一51

[5.6]李华伟.硫铁矿烧渣资源化开发与利用研究[D].2002：12—13

[7]袁启奇.我国硫铁矿市场分析[J].工程设计与研究,2013（134）38-40

[8.9].文寨军.我国特种水泥发展历程、现状及发展趋势[J]. 专家论坛,2013(2):31-33

[10].冯培植,郭随华.掺微量元素烧制低钙水泥的研究[J].水泥,1997(3):6-8

[11].郭随华,张文生.高性能低钙硅酸盐水泥熟料的矿物组成[J].水泥,1999(2)5-8

[12].卢伟杰,潘常玉等.低钙硅酸盐水泥的不同配料方案对性能的影响[J].山东建材,2006(6):24-26