黄铁矿烧渣的脱硫及资源化

F e3+ + H 2O
然后过滤, 保留滤液。过滤后的黄铁矿
烧渣用清水淋洗, 可得到低含硫量的黄铁矿
烧渣。滤液经通空气再生后可继续作为脱硫
液重复使用。
2. 4 试验流程
黄铁矿烧渣的脱硫过程见图 1。在浸泡脱 硫过程中, 脱硫液经过过滤进入再生池, 再生 池中通入空气或氧气使脱硫液再生, 同时再
图 1 脱硫工艺流程
第 3期 2005年 6月
矿产 综 合利 用
M u ltipu rpose U tilization of M in era lR esources
No. 3 Jun. 2005
黄铁矿烧渣的脱硫及资源化
谢海泉 1, 党元林 1, 张富新 2
( 1. 南阳师范学院应用化学研究所, 河南 南阳 473061; 2. 信阳师范学院化学化工学院, 河南 信阳 464000)
影响。
试验中, 黄铁矿烧渣与脱硫液的重量比 为 5 2。 2. 3 试验原理
首先用硫酸溶液浸泡黄铁矿烧渣, 使其 与黄铁矿烧渣中的氧化铁反应生成硫酸铁和 硫酸亚铁。
H2 SO4 + F e2 O3 + F e3 O4
F eSO4 +
F e2 ( SO 4 ) 3
三价铁 离子氧化 黄铁矿烧 渣中的 硫化
0. 32
0. 21
0. 10
54. 3
70. 0
85. 7
4 0. 09 87. 1
5 0. 085 87. 9
从 表 1 可 以看 出, 初 始液 硫酸 浓度 在 3% 以下时, 随着硫酸浓度的升高, 脱硫效率 明显提高, 当浓度大于 3% 以后, 脱硫效率增 长缓慢。这是因为, 随着硫酸浓度的升高, 在 反应中生成的三价铁离子浓度也随着升高, 从而增加了溶液的氧化能力, 因此脱硫效率
t icle. T he facto rs that influence on the desu lfurizing rate and regenera tion o f desu lfurized liqu id have
been invest igated too. T he test resu lts show ed that the su lphur content rem a ined in the pyrite cinders
M u ltipu rpose U tilization of M in era lR esources
No. 3 Jun. 2005
某煤矸石空心砖的原料特征研究
李建平, 倪文, 陈德平
( 北京科技大学土木与环境工程学院, 北京 100083)
摘要: 针对某墙体材料公司实际生产中存在的煤矸石塑 性指数小、发热量 低, 需要 加入大量 的 页岩、配煤或高发热量煤矸石以调整可 塑性和 补充热 量等问 题, 对 该公司 烧结煤 矸石空 心砖的 原 料进行了研究。通过对煤矸石、页岩的物质组成、可塑性及性能、煤矸石 页岩混合料的性质等方 面 的分析, 提出了在原料准备阶段增加均化处理、降低混合料的粒度、掺入强 可塑性粘土 或其他塑 化 剂以提高混合料的塑性 指数的技术改进方案。
综合考虑脱硫的效果、环境和成本, 我们
收稿日期: 2004 07 28 作者简介: 谢海泉 ( 1967- ), 男, 副教授, 博士, 主要从事精细化工方面的研究。
第 3期
谢海泉 等: 黄铁矿烧渣的脱硫及资源化
∀ 43∀
采用在常温下水溶液中脱硫的方法对黄铁矿
烧渣的脱硫进行研究, 并考察了初始液浓度, 脱硫时间以及硫酸铁溶液再生对脱硫效果的
摘要: 研究了在水溶液中对黄铁矿烧渣进行脱硫的工艺, 考察了 影响脱硫 率的因素, 并对脱 硫 液的再生进行了讨论。试验结果 表明, 使用本工艺可使黄铁矿烧渣中的残余硫得到有 效地降低。
关键词: 黄铁矿烧渣; 脱硫; 氧化 中图分类号: X 756 文献标识码: A 文章编号: 1000 6532( 2005) 03 0042 04
物, 使之转变为可溶性的硫酸盐。其化学反
应式为:
F eS + F eS2 + Fe3+ + H2 O
F e2+ +
SO24- + H +
在浸泡处理的同时, 通空气再生处理脱
硫液, 使其中的二价铁离子氧化为三价铁离
子, 从而使溶 液活化, 增加处 理液的氧 化能
力, 提高脱硫效率。
F e2+ + H + + O2
利用黄铁矿烧渣炼铁, 需要解决几个问
题: 一是提高铁品位, 已有许多专家作过专门 的研究 [ 3] ; 二 是降 低黄 铁矿 烧渣 中 的硫 含 量, 使其达到炼铁行业 的要求 ( S < 0. 2% ); 三是解决黄 铁矿烧渣烧结时 成球性 差的问 题。针对后两个问题, 我们设计了先脱硫、然 后掺加特殊胶粘剂将黄铁矿烧渣制成冷固结 球团的工艺路线, 以便大量利用黄铁矿烧渣 进行炼铁。并对黄铁矿烧渣的脱硫工艺及其 条件的优化进行了研究。
脱硫率迅速提高, 当脱硫时间达到 10h后脱 硫率提高缓慢。因此, 脱硫时间为 10h就可 以达到较理想的脱硫率。 3. 3 脱硫温度对脱硫率的影响
选择初始液硫酸浓 度为 3% 、脱 硫时间 为 10h, 考察了不同温度时的脱硫率, 结果见 表 3。
从表 3可以看出, 提高脱硫温度可以加
表 3 脱硫温度对脱硫效率的影响
2 试验部分
2. 1 试验原料 黄铁矿烧渣为某磷肥厂提供, 铁含量
58% , 粒度 200目 以下颗粒 大于 85% , 总硫 含量 0. 7% , 其中的硫主要以硫化亚铁的形 式存在。 2. 2 试验方法
一般来说, 脱硫的方法有还原脱硫、氧化 脱硫、电化学脱硫和微生物脱硫等。上述方 法都是将物质中的硫氧化还原成气体或溶于 水的硫酸盐, 与原物质分开, 以达到脱硫的目 的。
项目
利用再生工艺 不利用再生工艺
表 4 两种工艺的脱硫率比较 /%
脱硫时 间 /h
6 50. 0
8 77. 2
10 85. 7
12 88. 6
14 88. 7
16 89. 1
40. 0
48. 6
54. 3
57. 2
57. 2
57. 2
从表 4可以看出, 不经再生工艺的脱硫 效果远低于再生工艺。
对于脱硫液的重复利用次数反映了脱硫 液的耐久性, 我们把脱硫后收集的脱硫液继 续用于下一次的脱硫, 由于在收集过程中会
造成一些损失, 因此应适当补充一些 3% 的 硫酸溶液, 使黄铁矿烧渣与脱硫液的重量比 保 持 5 2。 同 时 保 持 相 同 的 脱 硫 温 度 ( 30! ) 、脱硫时间 ( 10h) 和再生条件, 重复多 次脱硫试验, 其脱硫率见表 5。
表 5 脱硫液重复使用的脱硫率
脱硫液的再利用次数 脱硫后的硫含量 /%
关键词: 煤矸石; 页岩; 空心砖; 塑性 中图分类号: X 752 文献标识码: A 文章编号: 1000 6532( 2005) 03 0045 05
利用煤矸石生产烧结空心砖, 可以做到 制砖不用土, 烧砖不用煤, 不仅节约了原煤和
粘土, 而且减少了煤矸石堆场占地和环境污 染, 具有较好的社会、环境和经济效益。但并
应用 基 础 [ M ]. 上 海: 华 东 化 工 学 院 出 版 社, 1991, 311~ 365.
D esulfurization and R esourceful D isposa l of the Pyrite C inders
X IE H a i quan1, DANG Y uan lin1, ZHANG Fu x in2
1前 言
黄铁矿烧渣是焙烧黄铁矿生产硫酸时产 生的废渣。黄铁矿是我国生产硫酸的主要原 料, 当前采用黄铁矿生产的硫酸, 约占我国硫 酸总产量的 80% 以上 [ 1] 。由于黄铁 矿的成 分不同及焙烧工艺的差异, 导致了黄铁矿烧 渣的组分及性质有所不同: 一是铁品位波动 较大, 为 30% ~ 60% , 有的甚至大于 60% ; 二 是黄铁矿烧渣中的残余硫较高, 一般在 1. 0% 左右 [ 2] ( 大部分是以 F eS和 F eS2 的形 式存在 ) ; 三是黄铁矿烧渣作为炼铁原料时, 烧结成球性较差, 烧结球团的强度低, 容易粉 碎, 利用率低。
[ 2]彭志坚, 吴卫国. 黄铁矿烧渣 与冶金渣综合利用 [ J] . 武 汉 科 技 大 学 学 报, 2002, 25 ( 2 ): 114 ~
11 6. [ 3]刘心中, 等. 硫酸烧 渣综合 利用 [ J]. 金属 矿山,
2002( 9): 51~ 54. [ 4] Tg ai S C著, 王曾辉, 叶雅青译. 煤炭洗选加工及
响, 结果见表 2。 由表 2可以看出, 随着脱硫时间的延长
脱硫时间 /h 脱硫后的含硫量 /%
脱硫率 /%
表 2 脱硫时间对脱硫效率的影响
6 0. 35 50. 0
8 0. 16 77. 1
10 0. 10 85. 7
12 0. 08 88. 6
14 0. 08 88. 6
16 0. 07 90. 0
脱硫温度 /! 脱硫率 /%
20 58. 6
30 85. 7
40 87. 1
50 89. 1
快脱硫的速率。但是考虑到黄铁矿烧渣的处 理量较大, 提高脱硫温度能源消耗较多。因 此选择在常温脱硫, 根据温度条件适当减少 或增加脱硫时间以达到合适的脱硫率。 3. 4 脱硫液的再生
经脱硫后的脱硫液中含有大量的二价铁 离子, 失去了氧化能力。因此在一定酸度的 条件下对脱硫液通空气再生, 使二价铁离子 转变为 三价铁离 子 [ 4] 。这样 不仅可 以提高 脱硫率, 同时也可以使脱硫液重复利用, 减少 废液的排放。表 4是利用再生工艺和不利用 再生工艺的脱硫率比较。
在常温脱硫 10h及循环再生的条件下, 黄铁 矿烧渣的脱硫率可达 80% 以上。该 工艺可 以有效地降低黄铁矿烧渣的硫含量, 使其用 作炼铁原料。
2. 使用脱硫过程中的再生工艺, 可以明 显地提高脱硫率, 减少废液的排放。
参考文献:
[ 1]庄伟强. 固体废 物处 理与利 用 [ M ] . 北京: 化学 工业出版社, 2001, 111~ 112.
目前, 我国的钢铁产量持续增加, 而国内 铁矿资源日趋贫乏, 矿源分散, 且大部分为贫 矿。对于一些中小型钢铁企业, 将面临炼铁 原料紧缺的问题。因此, 研究合理利用黄铁 矿烧渣炼铁技术将会使黄铁矿烧渣资源化, 消除固体废物的排放, 使硫酸生产厂家做到 清洁生产, 同时又可缓解钢铁企业的原料紧 张问题。
增长比较快。在浓 度大于 3% 以后, 由于颗 粒表面的硫化物已基本被氧化脱除, 而颗粒 内部的硫由于不易与溶液接触, 因此脱除困 难。所以, 在浓度大于 3% 以后的 脱硫效率 增长非常缓慢。 3. 2 脱硫时间对脱硫效率的影响
∀ 44∀
矿产综合利用
20 05 年
选择 3% 的初始液硫 酸浓度, 固 定脱硫 温度为 30! , 考察 脱硫时 间对脱 硫率的 影
脱硫率 /%
1
2
3
4
5
0. 10
0. 09
0. 12
0. 12
0. 11
85. 7
87. 1
82. 7
82. 9
84. 3
从表 5可以看出, 脱硫液经多次使用后, 其脱硫率变化不大。因此, 脱硫液可以多次 循环使用。
4结 论
1. 使用硫酸浸出黄铁矿烧渣进行脱硫,
第 3期 2005年 6月
矿产 综 合利 用
关, 而初始液硫酸的浓度在一定程度上决定 了生成三价铁的浓度。试验中, 固定脱硫温 度为 30! 、脱硫时间为 10h, 考察了不同初始 液硫酸浓度 ( 重量比 ) 对脱硫效果的影响, 结 果见表 1。
表 1 初始液硫酸浓度对脱硫效果的影响
初始液硫酸浓度 /% 脱硫后的含硫量 /%
脱硫率 /%
1
2
3
( 1. N anyang T eachers' College, N anyang, H enan, China;
2. X inyang T eachers' Co llege, X inyang, H enan, China)
Abstract: T he desulfurizat ion techno logy o f py rite c inders in பைடு நூலகம்queous so lution w as stud ied in th is ar
生后的脱硫 液循环进入浸泡 池进行 循环脱 硫。脱硫结束后过滤。滤液经收集、再生后 继续作为脱硫液使用。脱硫后的黄铁矿烧渣 经淋洗后得到低硫的铁矿砂。 2. 5 测试
使用 CCM SM - 型定硫仪测定样品中 的硫含量。
3 结果及讨论
3. 1 初始液硫酸浓度对脱硫效率的影响 脱硫的效果主要与三价铁离子的浓度有