化工厂废渣提取硫的工艺探讨

武建英

摘 要：本文对焦化厂废渣中的主要成分硫进行了研究，利用硫化铵脱硫法提取硫，探究了提硫的最佳pH范围，硫化铵用量以及放置时间，其产率可达52%～65%。提取方法经济简单，操作方便，有利于推广使用。

关键词：硫化铵脱硫法；焦化厂废渣；硫

当代山西，正处于转型跨越发展的新时期，循环发展、可持续发展已成为前进的总基调。然而，大量的焦化厂每天成千上万吨的废物排放到室外环境，这些固体废物占用大量的土地，并通过水、空气、土壤造成严重的环境污染，甚至对人类健康有一个潜在的，长期的危害[1]。如何减少这些废渣，使资源无害化，真正可持续发展，是我们面临的一个严重问题。固体废物被称为“放错了位置的资源”， 通过回收、加工等可以获得新的使用价值。经过研究焦化厂废渣中含有硫。如果能够提取其中的硫将可以缓解我国硫资源匮乏的现状。硫磺的应用非常广泛，在橡胶轮胎、烟花爆竹、农药的生产中离不开硫磺。另外还有很大一部分硫用来制备硫酸，可以回用到轻工系统，纺织系统，冶金系统，石油系统等各种工业系统中[2]。提纯硫的方法很多，主要有物理法和化学法。物理法设备及过程简单，但工业生产麻烦且能耗高；化学法有四氯乙烯提硫法，合成氨装置脱硫法，克劳斯法等。但这些方法设备复杂庞大，回收率低，易造成二次污染等局限性使其应用受到了限制。相比之下利用硫化铵脱硫可以在室温下进行，实验装置简单、试剂单一且易于控制，适于生产研究的推广使用[3-5]。

1 试验部分

1.1 试验原理 硫化铵是一种弱酸性盐，含有铵和氢氧离子。在常温下当它与废渣接触时，废渣中的元素硫和硫化铵结合生成共价多硫化铵（NH4）2SX，溶硫后过滤出多硫化铵溶液。分解提取硫的过程是利用多硫化铵受热分解破坏硫和硫化铵间的共价键，分解结束冷却到室温后进行固液分离就可以得到硫。

1.2 仪器和试剂 仪器：pHS-3C型精密pH计，电动搅拌器JJ-140W。试剂：实验用的废渣为山西省某市焦化厂提供；实验所用试剂硫化铵、氢氧化钠、二硫化碳等均为分析纯，配制溶液用水为去离子水。

1.3 试验方法

1.3.1 多硫化铵的制取 称取废渣样品1.0g，加入20ml纯硫化铵溶液（含硫7.95%），搅拌，观察反应进行情况，一段时间后结束搅拌在室温下放置10min，过滤后，滤液即为多硫化铵溶液。

1.3.2 硫的提取 在三颈烧瓶中加入250ml滤液，安装温度计和尾气吸收装置，用电炉加热，在80℃时多硫化铵开始分解，温度逐渐上升，温度升到105℃时便不再上升，颜色逐渐发生变化（橙色-棕色-橙色-浅黄色），然后继续加热煮沸20min左右，多硫化铵完全分解，颜色接近无色，将所得的硫自然风干，计算其产率。

2 结果与分析

硫化铵脱硫法提取硫实验的影响因素分别为溶液的pH值、硫化铵的用量、温度及放置时间，实验在室温（25℃）进行，只考虑其他因素进行单因素试验确定各影响因素的最佳值。

2.1 硫化铵用量的确定 称取5份1g废渣，分别放入5个锥型瓶中，分别加入硫化铵溶液10ml、20ml、25ml、30ml、35ml，在室温下进行搅拌，反應完全后室温下放置10min，再按照1.3.2的方法提取硫，计算硫的产率，结果如下表1所示。

结果表明，硫化铵加入量为25ml时提取效果最好。25ml硫化铵能与废渣中的硫发生充分反应，完全提取出1g废渣中的硫。硫化铵加入量为25ml以后，提取出的硫的产率基本不变。

2.2 pH的影响 称取5份1g废渣，分别放入5个锥型瓶中，分别加入硫化铵溶液25ml，然后再加入不同量的氢氧化钠，调其pH分别为8、8.45、9、9.6、10、11，按1.3.2试验方法进行提取，计算硫的产率，结果如表2所示。

实验表明：pH为8～9时，产率最高，在pH=8.45时，产率达到64%，pH继续增加，产率开始逐渐下降，当pH=11时，产率为零。

2.3 放置时间的影响 称取1g废渣于烧杯中然后加入25ml的硫化铵，用氢氧化钠调其pH分别为8.5，放置不同的时间，按1.3试验方法进行提取，计算硫的产率，结果如表3所示。

结果表明：放置30分钟硫的产率最高。随着放置时间的增长，产率逐渐下降，原因可能是样品中的Fe3+、Mn2+、Co2+、Ni2+等干扰离子会生成少量的硫化物，部分Cr3+、Al3+生成的氢氧化物胶型沉淀也会增多，杂质也越多。故放置30分钟为宜。

2.4 样品的测定及精密度试验[6] 称取1g焦化厂废渣，调整pH为8.5，（NH4）2S溶液的用量为25mL，放置时间为30min。按1.3试验方法操作，进行6次提取，其产率平均值为65.1%，相对标准偏差为3.188%，如下表4所示。

3 结论

①试验表明用硫化铵脱硫法对焦化厂废渣中硫的提取在技术上是可行的。②通过硫化铵脱硫法对焦化厂废渣中硫的提取研究，确定了最佳提取条件：具体为1g焦化厂废渣选择pH为8～9，（NH4）2S溶液的用量为25mL，放置时间为30min，废渣中硫的提取率为65.1%。③用（NH4）2S溶液浸出提取硫可在室温下进行，浸出速度快，系统简单易于控制，成本低，可以考虑用于大规模工业生产[7-8]。

参考文献：

[1]高丰，路迈西，等.化肥厂废渣的综合利用研究[J].国外金属矿选矿，2003（10）：44-45.

[2]王利，齐焉.国际市场硫磺价格暴涨之一隅[J].硫磷设计与粉体工程，2008（1）：6-8.

[3]王文侠.湿法生产锑白渣中硫磺的回收工艺[J].无机盐工业，2012（8）：16-18.

[4]周勤俭.湿法冶金渣中元素硫的回收方法[J].湿法冶金，1997（3）：50-54.

[5]刘功年.300kt/a合成氨装置硫回收技术的选择[J].氮肥技术，2008，29（3）：14-18.

[6]何英.氮气提取-电导法测定AN粉末中硫量[J].冶金分析，2004，24（2）：73-75.

[7]刘希澄，郑文裕，赖远雄，等.从湿法冶金含硫渣中提硫方法的研究[J].有色金属（冶金部分），1988（6）：16-18.

[8]张景林，李敬喜.小氮肥厂清洁生产审计案例研究[J].产业与环境，2003（1）：145-149.