硫铁矿渣的处理及应用.ppt
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1、L/O/G/O工业固体废物工业固体废物硫铁矿渣硫铁矿渣Contents硫硫铁矿渣概述渣概述 硫硫铁矿渣的危害渣的危害 硫硫铁矿渣的回收利用渣的回收利用 1232硫硫铁矿渣在渣在环境治理中的境治理中的应用用 1 硫铁矿渣概述硫铁矿渣概述3硫硫铁矿渣定渣定义 硫硫铁矿渣的成分渣的成分结构构 硫硫铁矿渣的分渣的分类 1.1 硫铁矿渣定义硫铁矿渣定义硫铁矿渣硫铁矿渣是生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣。作为硫酸生产大国,我国每年排放的数千万吨硫铁矿渣,约占化工废渣总量的1/3,是一种重要的化学化工产业中间产物。硫铁矿烧渣化学成分主要成分主要是Fe2O3和SiO2,还有S、Mn、Cu、Ca、Al、Pb等元素
2、。产地不同,硫铁矿渣成分也不尽相同,同产地硫铁矿渣其炉渣和炉灰的成分也有区别。5硫铁矿硫铁矿硫铁矿渣硫铁矿渣高品质硫铁矿高品质硫铁矿61.2 硫铁矿渣的成分结构硫铁矿渣的成分结构产地产地Fe2O3FeOCaOMgOSiO2Al2O3SPAsCuPbZn云南磷肥厂云南磷肥厂38.3612.431.760.2835.883.851.830.020.0030.0080.0690.05郴州化工厂郴州化工厂57.103.870.450.2113.891.640.800.030.0030.0230.0130.05苏州硫酸厂苏州硫酸厂53.06.690.600.595.631.420.770.460.076
3、0.20武汉硫酸厂武汉硫酸厂46.4910.120.360.1924.9817.060.350.0460.002泸州磷肥厂泸州磷肥厂54.264.553.351.5416.272.791.070.060.210.390.17诸暨磷肥厂诸暨磷肥厂56.876.513.480.805.751.311.060.090.960.150.4表表1 硫铁矿渣的化学成分(硫铁矿渣的化学成分(%)成分成分全铁全铁CaAlMgMnCuPbZnSiCoS炉灰炉灰58.383.01.00.50.50.320.0261.460.300.011.48炉渣炉渣58.0310.01.00.50.50.330.0281.04
4、0.300.011.667表表2 炉灰与炉渣化学成分的区别(炉灰与炉渣化学成分的区别(%)1)根据产出地产出地不同,分为尘和渣。每生产1t硫酸约排出0.5t酸渣,从炉气净化收集的粉尘约0.3-0.4t,大部分酸厂已将尘与渣混在一起。(见表2)2)按颜色颜色分为红渣、棕渣、黑渣。当渣中以Fe2O3(即赤铁矿)为主时为红渣,当渣中以Fe3O4(即磁铁矿)为主时为黑渣;棕渣介于红渣和黑渣之间。3)渣的颜色变化,反映了磁铁矿的含量,可以按磁性率磁性率(FeO/TFe)将渣分类。磁性率高,说明烧渣的氧化程度高,磁铁矿含量高。4)按有用组分有用组分含量,可分为贫渣、铁渣、有色铁渣。贫渣铁品位较低,无综合利
5、用价值;铁渣中铁含量较高,有色金属及其他有价金属含量低;有色铁渣中综合回收的成分较多,如铁、铜、金、银、钴等均具有回收价值。81.3 硫铁矿渣的分类硫铁矿渣的分类92 硫铁矿渣的危害硫铁矿渣的危害我国是硫酸生产大国,自然硫和其他形态硫储量不多,硫酸生产原料以硫铁矿为主,以硫铁矿为原料的生产方式占75%,但这种方式在世界上只占21%。我国多数大中型硫酸厂使用含硫30-35%的硫精矿。我国硫酸生产行业每年约产生7x106t硫铁矿烧渣,占整个化工废渣的1/3。目前大都采用堆填处理,不仅大量占用土地,减少了耕地,同时工厂还得支付土地征用费、运费、填埋费等,增加了硫酸的生产成本。而且由于风化雨淋,烧渣中
6、有害成分进入大气、土壤、水体,严重污染了环境。对环境造成了很大的污染。其危害的主要表现为:其危害的主要表现为:(1)烧渣的堆存占用了大量耕地:由于硫铁矿烧渣颗粒细,松散,堆放占地面积大。据查一个年产酸3万吨以上的硫酸厂,需要堆渣场20-30亩。(2)烧渣的堆存造成了资源的浪费:烧渣中含有多种有用元素,是一种宝贵的二次资源,由于资金技术的限制,烧渣中有用组分没有得到回收利用,相当于将资源白白浪费。(3)污染土壤:烧渣长期露天堆放,致使其中的有害成分经风化、雨淋、地表径流的腐蚀后极容易渗入土壤,经过长期过量积累,不仅会杀死土壤中的微生物,而且会使土壤盐碱化、中毒,危害农作物的生长。(4)污染水体:
7、烧渣经细菌作用氧化成为水溶性硫酸盐而污染水体,使水质酸化、富营养化,影响水系的生态平衡。(5)污染大气:由于烧渣中废物本身的蒸发、升华及发生化学变化而释放有害气体,以及废物中细粒、粉末随风扬散,导致大气污染。11其危害的主要表现为:其危害的主要表现为:123 硫铁矿渣的回收利用硫铁矿渣的回收利用目前,除少量硫铁矿渣被用作水泥辅助熔剂外,绝大部分露天堆放,占用大面积土地,污染土壤、大气和水源。硫铁矿渣中含有大量铁、极少量铝、铜等金属,有的还含有金、银、铂等贵金属,用硫铁矿烧渣可制取铁精矿、铁粉、海绵铁等,还可回收其他金属;对于含铁较低或含硫较高的硫铁矿烧渣难以直接用来炼铁,可用于生产化工产品,如
8、做净水剂、颜料、磁性铁的原料。因此,无论从治理环境还是从缓解铁资源贫乏来看,研究硫铁矿烧渣的综合利用在我国具有重要的意义。3.1 炼铁及回收有色金属炼铁及回收有色金属3.1.1 3.1.1 直接用于炼铁直接用于炼铁矿渣在炼铁厂烧结机中掺烧后炼铁,要求含铁量大于48%,含硫量小于1%,而且只掺铁矿石的10%左右,且硫、磷、和二氧化硅含量越低越好。这时掺入量对烧结块的质量和产量都没有不利影响,反而能降低烧结成本,过多掺入会降低产品强度和成品率。此法对含铁量较高的矿渣是一种有效处理方法,但处理矿渣量有限。3.1.2 3.1.2 经选矿后炼铁经选矿后炼铁较早的方法是采用沸腾炉进行还原焙烧成磁性渣焙烧成
9、磁性渣(Fe3O4),然后经过磁选出去脉石获得高品位的铁精矿获得高品位的铁精矿,其中含铁量大于或等于58.5%,其他有害元素均符合高炉冶炼要求,此法简便而有效,但设备投资较大,能耗较高。近年来,通过控制硫铁矿的品位中铁含量大于或等于35%,粒度小于35mm,以及控制炉子排气口SO2浓度13.3%13.5%,使炉子排出的矿渣以磁性铁为主,渣色为棕黑色,这样得到的渣不经还原焙烧就可以进行磁选,产出的尾砂可作为水泥厂的原料,此法用于含铁量偏低(小于40%)或含硫量偏高(大于1%)的矿渣,可在磁选前于球磨机矿石入口掺入一定量的低品位的自然矿(含铁23%左右)混合磁选,可以提高铁精矿的品位和降低含硫量。
10、成品铁精矿可进一步加工成氧化球团矿后出售,利润更大,深受钢铁厂的欢迎。目前国内许多厂家多采用此法处理硫铁矿渣,是一种较好的处理方法。143.1 炼铁及回收有色金属炼铁及回收有色金属3.1.3 3.1.3 氯化法生产炼铁球团及回收有色金属氯化法生产炼铁球团及回收有色金属氯化焙烧氯化焙烧是利用硫铁矿烧渣与氯化剂在一定温度下加热焙烧,使有用金属转变为气相或凝固相的金属氯化物而与其他组分分离。根据反应温度不同可分为中温氯化焙烧与高温氯化焙烧。153.1 炼铁及回收有色金属炼铁及回收有色金属中温氯化法中温氯化法是将硫铁矿渣、硫铁矿与食盐混合,是混合料含硫6%7%,食盐4%左右,然后投入沸腾炉内在6006
11、50oC温度下进行氯化、硫酸化焙烧,是矿渣中的有色金属由不溶物转为可溶的氯化物或硫酸盐,浸出物可回收有色金属和芒硝,该法又称氯化溶出法。(此法低硫铁矿中钴的回收较高,可专门处理钴硫精矿经焙烧硫后产出的硫铁矿渣,且工艺简单,燃烧消耗低,无需特殊设备。缺点是工艺流程长,设备庞大,对于粉状的浸出渣还需要烧结后才能入高炉炼铁)高温氯化焙烧高温氯化焙烧是将含有色金属的矿渣与氯化剂(氯化钙)等均匀混合,造球、干燥并在回转窑或立窑内经1150oC焙烧,使有色金属以氯化物挥发后经过分离出来回收,同时获得优质球团供高炉炼铁,该法又称氯化焙烧挥发法。例:冶炼金银例:冶炼金银对于有色金属含量较高的黄铁矿生产硫酸后的
12、废渣,一般首先进行硫酸盐-氯化焙烧,有色金属生成相应的硫酸盐、氯化物。然后用酸浸出,过滤,滤液用铁或铜置换分离出金、银、铜,再真空结晶使硫酸钠析出,溶液用石灰乳沉淀得氢氧化锌,煅烧可得氧化锌。金银在有氧存在的氰化溶液中与氰化物反应生成金氰络离子进入溶液,经液固分离后用锌置换,再经冶炼得到成品金银。3.2 生产净水剂生产净水剂对于硫铁矿渣的综合回收,目前研究比较多的是利用其中含量较高的铁,生产无机铁系凝聚剂(净水剂)。我国目前水处理凝聚剂年需求量约130万t。常用的无机铁系凝聚剂常用的无机铁系凝聚剂有:三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁等。由于硫铁矿渣的粒度在0.040.15mm之间,不需磨矿处理就
13、可以直接用作生产铁系凝聚剂的原料,因此使用简单、方便,可节约大量金属铁。硫铁矿渣可分别用盐酸法盐酸法和硫酸法硫酸法生产铁铝净水剂和聚合羟基硫酸铁净水剂。盐酸法盐酸法是采用15%的盐酸在6070左右浸取矿渣,其中Fe2O3和Al2O3,经过滤即制得AlCl3、FeCl3混合净水剂液,也可蒸发、干燥制得棕黄色树脂状氧化铁铝。酸浸后滤渣配入一定量的原料煤、烧碱在高温炉中(1500左右)焙烧2h,将被烧产物趁热加水浸取,经过滤制得水玻璃,将制得的水玻璃老化结晶、过滤水洗、干燥即得白炭黑。此法生产处的净水剂净水力强;白炭黑各项物质性指标与直接由水玻璃生产白炭黑相近。特别适合含铝较高,含铁较低的矿渣的利用
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