高砷高硫硫酸渣综合利用探索性试验＊

2011-01-18朱昌洛沈明伟

云南冶金 2011年2期

朱昌洛,沈明伟

(地质科学院矿产综合利用研究所,四川成都 610041)

1 前言

硫酸生产路线有硫璜制酸、烟气制酸、硫铁矿制酸和石膏制酸等。我国硫酸生产多年来一直是以硫铁矿为主要原料,而国外基本上是以硫磺为生产原料。据统计,我国硫酸生产企业已达 600余家,2008年硫酸产量达到 6000万 t,增长率为5.3%[1]。其中,以硫铁矿制酸产量增加 3.3%,达到 1760万 t。现有的生产技术,每生产 1t硫酸将产 0.8～0.9 t的硫酸渣[2]。从 2008年开始,我国将年产生 1400～1500万 t的硫酸渣。硫酸渣的大量堆积,将挤占农田,污染水体。因此,研究历年累积堆存的上亿吨的硫酸渣利用工艺,不仅解决固废的污染问题,而且能综合回收硫酸渣中不易利用的铁等二次资源,缓解我国铁矿的供求矛盾。

硫酸渣的利用工艺报道较多,主要是围绕目标元素铁的利用进行研究。有用硫酸渣进一步制备为铁的颜料,如铁红、铁黄、铁蓝的;有用硫酸渣进一步制备为铁盐净水剂,如硫酸铁、聚硫酸铁、氯化铁等;有利用硫酸渣酸浸制备大宗化工原料 -高纯硫酸亚铁的;也有利用硫酸渣配碳造球还原焙烧制取铁粉的;此外还有对硫酸渣进一步除杂,制备合格铁矿的。但全国各地的硫酸渣视其产地的不同,所含的杂质很不同,导致其利用工艺不同。与已有研究比较,本硫酸渣的利用工艺具有针对性强、设备投资少、综合利用率高等特点。

2 探索试验

2.1 原料

硫酸渣原料由企业提供,来自云南某地。该企业要求设备投资少,暂不考虑回转窑磁化焙烧工艺;以生产铁精矿为主,兼顾回收有色金属。该原料中有用矿物主要是铁的氧化物,脉石矿物主要是蛇纹石和石英。其铁的物相分析见表1,铁的粒度分布见表2,主要化学元素分析见表3。

表1 硫酸渣铁成分分析Tab.1 Phase analysis of iron in sulfuric-acid residue

表2 硫酸渣中铁的粒度分布Tab.2 Particle distribution of iron in sulfuric-acid residue

表3 硫酸渣主要化学元素分析结果Tab.3 Analysis result for main chemical elements in sulfuric-acid residue

2.2 磁选

从表1可知:该硫酸渣中弱磁性氧化物的含量较低,磁选时精矿的产率不会太高。另外,从表2可见,硫酸渣中铁主要分布在细粒级中,应考虑先分级,然后进入球磨。试验结果表明,在 0.25～0.35 T的磁场强度下进行磁选[4],可得到含Fe55%的磁铁矿,产率为 32%～35%,约 3 t硫酸渣生产 1 t磁铁矿产品。磁铁矿的化学成分见表4。

表4 磁选铁矿化学成分Tab.4 Chemical composition of iron ore formagnetic dressing

2.3 酸洗

通过磁选,磁铁矿中硫的含量有所降低,但仍没有达到冶炼厂家的要求。并且该硫酸渣中砷的含量也很高。因此,必须对磁铁矿进行除杂。据资料报道,采用酸洗涤,尤其是氧化性的酸洗涤,可脱除磁铁矿中硫和砷。考虑到降低成本因素,试验选择 5%HCl+5%H2SO4作为浸泡剂,浸洗温度为常温 (硫酸的加入,溶液的温度会有一定的升高),浸泡时间为 1 h,浸泡方式为搅拌浸出,结果表明,酸洗后可得到产率为 88%～90%的合格铁精矿,其化学成分见表5。