硫酸渣中铁的富集试验研究

李国旺，王家伟，赵平源，吴 霜

（贵州大学 材料与冶金学院，贵州 贵阳 550000）

硫酸渣是以黄铁矿为原料生产硫酸时产生的废渣，又称黄铁矿烧渣［1］。每生产1t硫酸产生0．8～1．2t硫酸渣。据不完全统计，我国每年硫酸生产中排放的“废渣”超过1 000万t。硫酸渣露天堆放，不紧占用大量土地且对大气、水体、土壤等有一定危害［2-4］。烧渣中富含铁元素，其质量分数在30%～50%之间，是一种铁的二次资源。

国内外主要用硫酸渣生产海绵铁和FeCl3、作为水泥辅料，回收其中的贵金属、制砖等［5-10］。铁矿资源较贫乏的国家对硫酸渣的利用率较高，日本为80%左右，美国为80%以上，德国、意大利几乎为100%，而且均作为重要的炼铁原料［11-12］；而我国对硫酸渣利用率不到50%，主要原因为硫酸渣铁品位低，硫含量高，成分复杂等。

试验采用某化学试剂处理贵州某硫酸渣，目的是提高其铁的质量分数。

1 试验部分

1．1 试验原料

试验所用硫酸渣取自贵州某硫酸厂，呈红色，疏松，易吸水。渣样混匀后经球磨至-200目，化学成分见表1。

表1 硫酸渣的化学成分 %

1．2 试验原理

硫酸渣与具有强渗透性的某化学试剂混合后，经高温焙烧，其中的硫转化成硫酸盐，然后经一次浸出被除去；硅转化成硅酸盐及其他可溶性盐，在二次浸出中除去；最终铁得到富集。试验流程如图1所示。

图1 硫酸渣中铁的富集试验流程

2 试验结果与讨论

2．1 磨矿细度对铁品位的影响

在400℃下保温1h，物料配比0．25（每g渣中配入 WJ-1试剂0．25g），磨矿细度（-74mm硫酸渣的质量分数）对铁品位的影响试验结果如图2所示。

图2 磨矿细度对铁品位的影响

由图2看出，随磨矿细度提高，渣中铁品位提高，但提高幅度较小。这是因为硫酸渣颗粒物表面被脉石填充甚至被包裹的比例较低，所以渣的粒度对铁品位影响不大。为节约成本，原渣不需细磨。

2．2 焙烧温度对铁品位的影响

物料配比为0．25，不同温度下保温1h，温度对铁品位的试验结果影响如图3所示。

图3 焙烧温度对铁品位的影响

由图3看出，温度为700℃时，铁品位达最高，之后有所下降。随温度升高，试剂对脉石的侵蚀作用增强，铁品位升高；但同时也有部分分解出的铁生成铁酸盐，造成铁有部分损失［13］。综合考虑，确定较佳的焙烧温度为700℃。

2．3 物料配比对铁品位的影响

改变物料配比，在700℃下保温焙烧1h，试验结果如图4所示。可以看出，物料配比对铁品位的影响不大，随物料配比增大，铁品位仅小幅提升。综合考虑，确定物料配比以0．20为宜。

图4 物料配比对铁品位的影响

2．4 焙烧时间对铁品位的影响

物料配比0．20，焙烧温度700℃，焙烧时间对铁品位的影响试验结果如图5所示

图5 焙烧时间对铁品位的影响

由图5看出：焙烧0．5h，铁品位达到59．41%；焙烧1．5h，铁品位达最高；焙烧时间再延长，铁品位逐渐下降。这是因为随焙烧时间延长，会有大量铁酸盐生成和其他副反应发生，所以，焙烧时间以1．5h为宜。

2．5 铁精矿成分分析

物料配比0．20，在700℃下焙烧1．5h，烧渣用试剂WJ-2浸出，所得浸出渣即为铁精矿，其化学成分见表2。

对比表1和表2看出：硫酸渣中的硫由2．9%降到0．14%，氧化钙由7．1%降到1．5%，二氧化硅由7．5%降到4．9%，说明经焙烧及二次浸出，硫酸渣中的硫酸盐、硅酸盐以及其他可溶性盐均被部分去除，铁得到富集。

表2 铁精矿的化学成分 %

3 结论

对硫酸渣加试剂焙烧并浸出，可使硫、钙、硅酸盐等去除，铁得到富集。适宜条件下，硫酸渣的铁品位可从49%提高到59．24%。处理后的滤液中只检测出微量的铁，铁回收率高于95%。该方法简单，有利于实现硫酸渣的综合利用。

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