硫铁矿烧渣综合利用及前景

硫铁矿烧渣综合利用及前景2011-6-29:16:22浏览：662次我要评论[导读]硫铁矿烧渣含有很多有用组分，具有较高的利用价值，然而在现实中，许多企业往往将其直接排放，不仅浪费资源，而且对环境危害巨大，对硫铁矿烧渣的综合利用进行认真分析，其产品附加值较高，具有可持续发展的特点，符合国家提出的循环经济的发展要求。硫铁矿烧渣内含很多有用元素及贵金属氧化物，可以加工制取生铁、水泥添加剂、提取有色金属、制做混凝剂、铁红、制取金银等等，因此，硫铁矿烧渣的综合利用，变废为宝发展前景相当广阔。但由于综合技术的要求高，需要一定的资金投入，因此，很多企业只顾眼前利益，硫铁矿烧渣大多采取直接排放的办法，没有进行有效的综合利用。一、硫铁矿烧渣的危害硫酸是一种用途广泛的工业原料，生产规模大。目前，我国的硫酸产量已超过107吨，居世界第二位，仅次于美国，且主要以硫铁矿制酸为主，约占硫酸总量的80％以上。在制酸过程中，硫铁矿经焙烧后产生的固体成为硫铁矿烧渣。烧渣中含有氧化铁和残余的硫化亚铁，以及少量铜、铅、锌、砷和微量元素钴、硒、锗、银、金等组分。按一般生产工艺计算，以硫铁矿为原料生产硫酸，每生产1吨酸约产生0.7吨左右的硫铁矿烧渣，排放量相当大。有关资料显示：2005年1～9月，全国生产硫铁矿867.2万吨，其中绝大部分用于硫酸生产，排放的烧渣总量高达1000万吨。硫铁矿烧渣的直接排放给社会带来相当大的环保压力，不仅占用大量土地，而且硫铁矿烧渣若受到细菌作用会氧化成水溶性硫铁矿，烧渣中残留的硫等物质因堆放不合适，靠近水体或遇到下雨，各类残余物质就会排放进入水体，使水体严重酸化，腐蚀桥梁、船舶，造成环境污染，这就是常说的红水的危害。因此，综合利用硫铁矿烧渣，改变直接排放的旧工艺已成当务之急。二、硫铁矿烧渣的综合利用价值硫铁矿烧渣具有极高的利用价值。烧渣中三氧化二铁（Fe2O3）含量为20～50％，二氧化硅(SiO2)15～65％，三氧化二铝10％左右，氧化钙5％左右，氧化镁5％以下，硫1～3％，还含有铜、钴、部分金、银等贵金属。因此，硫铁矿烧渣作为二次资源重新加以利用，变废为宝产生经济效益，是硫酸生产企业需要寻求的发展道路。（一）制造生铁随着我国经济增长，钢铁需求量大幅增加。而国内钢铁原料只能满足需求量的50%以下，大部分需要进口解决，运输及铁矿价格的上涨，给我国钢铁生产带来相当大的压力。据相关报道，2004年铁矿石短缺1.8亿吨以上，2005年短缺2亿吨以上。硫铁矿烧渣的主要组成成份是铁，主要用途是生产铁系产品，硫铁矿烧渣制造生铁有助于解决我国铁原料短缺和升值的问题。首先将硫铁烧渣加炭在高温下煅烧进行还原处理，使其中的高价铁全部变为FeO，然后加硫酸使其生成FeSO4，过滤除去固体杂质，再用氨水中和制得Fe(OH)2，同时通空气将Fe(OH)2氧化为氧化铁黄。氧化铁黄进行煅烧脱水即得氧化铁红。由于烧渣铁的品位不同，处理工艺也就不同。根据钢铁厂高炉炼铁特性，原料含铁每增加1%，焦比降低2%，产量可提高3%。而原料中杂质含量直接影响到生铁质量。高品位硫铁矿的烧渣，其铁含量高，可直接用作高炉炼铁原料。中低品位硫铁矿的烧渣中，铁含量较低，有害杂质含量较高，不符合炼铁要求，必须进行预处理。烧渣选矿是一种常用的预处理方法，利用烧渣中各种物质的不同磁性而分离铁和杂质，称为磁选；也可利用各种物质相对密度不同而分离，称为重选。应根据矿渣的类型和成分的不同选用不同的处理方法。其中磁选工艺较为简单，将水加入粒度一定的烧渣中，搅拌成均匀的矿浆，然后送入具有一定磁场强度的磁选机中，进行粗选和精选，选出精矿后，剩余的为尾砂。如尾砂还需作二次重选，则可再送入摇床或螺旋溜槽中进行选别。为了提高铁的选出率，使烧渣中磁性铁的比例增加，可选择适当的硫铁矿焙烧工艺，或把烧渣进行磁化处理。经过磁选或静电选矿和脱硫，烧结后每年可获得炼铁原料15～20万吨。（二）硫铁矿烧渣的深加工1．制取三氯化铁和铁粉。将温度为40～50℃的盐酸(浓度在30％左右)加入烧渣中进行搅拌、静置，得到液体三氯化铁溶液。将溶液过滤、蒸发，并浓缩到1.6～1.7Kg／m3，冷却后既可得纯度达85％以上的三氯化铁结晶。三氯化铁用氢气还原，还可制得还原铁粉，它是一种重要化工原料。2．制造硫酸亚铁和铁红。硫酸亚铁制取是用硫铁矿烧渣和硫酸作原料，反应中加入铁屑，使生成的硫酸铁还原成硫酸亚铁，再经去杂质、结晶、干燥，制得硫酸亚铁成品。硫酸亚铁可作为净水剂、清毒剂和化肥农药。铁红粉是一种着色力和遮盖力很强的着色剂，运用于橡胶、建筑、电子等工业。铁红的制取可采用两种工艺：第一、用上述制得的硫酸亚铁再通过高温（700℃左右）煅烧，即得氧化铁红粉。第二、将硫铁矿烧渣经筛选、研磨、磁选预处理后，加入0.5%的稀HNO3，加热至65℃时反应4h过滤。将滤饼与水按一定的液固比混合均匀，加入硫酸，控制反应温度在85℃，反应1小时后加入一定量的催化剂，当pH=1时，加入铁粉，pH=4停止反应，用氨水将PH调到5.0—6.5，将过滤得到的硫酸亚铁溶液，加入到碳酸氢铵溶液中反应过滤，将过滤得到的滤饼经洗涤、干燥、煅烧，制得铁红。许多电子行业对铁红的要求是Fe2O3含量高，杂质含量低。前一种工艺制得的铁红，Fe2O3含量较低，杂质含量较高。第二种工艺制得的是高纯氧化铁红，常作为现代电子工业材料。3．氯化铁防水剂。氯化铁防水剂制备常用的含铁原料有两种，一种是轧钢时脱落下来的氧化铁皮，另一种就是制造硫酸后的硫铁矿渣。硫铁矿烧渣为原料制取氯化铁防水剂，是将硫铁矿渣干燥到含水量不于2%，并除去油污，再与铁屑（占盐酸重量的5～10%）倒入盐酸中搅拌，取澄清液加入10%工业硫酸铝即为氯化铁防水剂。4．生产建筑材料。硫铁矿烧渣炼铁过程中，经过磁选或静电选矿的废渣可以用作水泥生产原料；对含铁量比较低，硅、铝含量较高的硫铁矿烧渣，可替代粘土，掺和适量的石灰，经湿碾、加压成型、自然养护制成硫铁矿渣砖、人行道砖和波纹瓦。炼铁后的高炉矿渣可用于生产矿渣水泥的配料。5．用硫铁矿烧渣生产固体污水处理剂。硫铁矿烧渣可用来生产固体污水处理剂PISC－1及PISC－2。具体生产工艺是：利用硫铁矿烧渣和适量粉煤灰等为主要原料，经一步法直接生产固体污水处理剂PISC（复合型）。该工艺集酸溶、水解、聚合于一体，生产过程中无需蒸发、浓缩和干燥。该产品在生产过程中无“三废”排放，属于清洁生产；在使用过程中无二次污染，属于绿色环保产品，处理成本低。该产品可对多种工业废水和城市综合污水进行混凝净化处理，去除废水中的CODCr、BOD5、悬浮物、重金属、脱色、除臭等。6．从硫铁矿烧渣中回收有色金属。当硫铁矿烧渣中有色金属含量较高时，可回收烧渣中的铜、锌、铅等有色金属，脱除了大部分有色金属后的烧渣，含铁品位提高，又可作为优质的炼铁原料加以利用。其中最常用的方法为高温氯化焙烧法，其工艺过程是以硫铁矿烧渣为原料，以氯化钙为氯化剂经过均匀混合、造球、干燥后，在竖炉或回转窑1150℃的高空中进行氯化焙烧，烧渣中的铜、锌、铅等有色金属以氯化物挥发，然后从烟尘中捕集回收有色金属。焙烧的球团矿可用于炼铁。此外还可用中温氯化焙烧、硫酸化焙烧浸出萃取法等工艺回收有色金属。三、硫铁矿烧渣综合利用的前景对硫铁矿烧渣的综合利用，可以在现有制酸装置、生产工艺的基础上进行工艺改革，对原料进行严格的处理和配制，改造和调整现有制酸装置的工艺设备，可使矿渣平均含铁量提高到65%，残硫低于1%，且质量稳定均匀，不仅有利于提高铁的品位，减轻后续生产过程，还有利于深加工和开发，减少硫铁矿烧渣的排放量。在与现有装置相比较发现，硫铁矿烧渣排放量减少2/3。而经生产工艺改革后得到的硫铁矿烧渣，销售价格可由原来的每吨15元提高到200每吨元，甚至更高。对大型企业还可在其他生产工艺上进行改建、扩建，实现硫铁矿烧渣的综合利用。例如，可将已有的钙镁磷肥生产装置进行改扩建，用于硫铁矿烧渣炼铁，同时开发磁铁、氯化铁防水剂、硫酸亚铁和铁红、建筑添加材料等后续产品。该项目可以很好解决环境问题，提高资源的利用率，具有很高的经济效益和社会效益。