_硫酸渣资源化及其以废治废技术研究

2010年5月Ｍａｙ2010华南师范大学学报(自然科学版)ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＣＨＩＮＡＮＯＲＭＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ(ＮＡＴＵＲＡＬＳＣＩＥＮＣＥＥＤＩＴＩＯＮ)2010年第2期Ｎｏ.2,2010收稿日期:2010-01-11作者简介:叶志平(1955—),男,福建仙游人,华南师范大学教授,主要研究方向:矿物加工及固体废物资源化,Ｅｍａｉｌ:ｙｚｐｓｄ@ｙａｈｏｏ.ｃｏｍ.ｃｎ;何国伟(1955—),女,湖南长沙人,广州大学教授,主要研究方向:矿物加工、环境科学与工程、资源综合利用,Ｅｍａｉｌ:ｈｇｗｇｚ@ｙａｈｏｏ.ｃｏｍ.ｃｎ.＊通讯作者文章编号:1000-5463(2010)02-0072-04硫酸渣资源化及其以废治废技术研究叶志平1,何国伟2＊(1.华南师范大学化学与环境学院,广东广州510631;2.广州大学环境科学与工程学院,广东广州510006)摘要:根据粤西某硫酸厂硫酸渣的物理、化学性质特征,研制了筛分分级—重力分选—重组分浮选脱硫回收高质铁—轻组分浓缩脱水—化学聚合制备废水处理剂的联合工艺.经处理从硫酸渣中获得18.61%的水泥掺料、49.76%品位为63%的铁精矿以及水处理剂等产品,铁的资源化率达到98.23%,几乎无废物产生,使硫酸渣生产区域的环境质量得到良好的改善.以低品位含铁硫酸渣制备的复合混凝剂,处理ＣＯＤＣｒ8000ｍｇ/Ｌ的高浓度石化废水时,ＣＯＤＣｒ的去除率为93%,达到以废治废的效果.关键词:硫酸渣;资源化;水处理剂中图分类号:Ｘ781.3文献标志码:Ａ每生产1ｔ硫酸产出硫酸渣0.8～1.1ｔ,我国每年硫酸渣的产量已经超过1200万ｔ,堆存占地超过1000万ｍ2.露天堆放的硫酸渣遇风微尘四处飘扬,污染空气;遇雨流出呈酸性的粉红色、铁锈色污水,并带有铅、砷等有毒有害离子,给周边地表、地下水及生态环境造成危害.硫酸渣的主要成分是氧化铁和硅酸盐矿物,粒度粗细不匀,并含有硫、铜、铅、锌、砷等杂质.硫酸渣为硫化矿烧结后的产物,由于高温和氧化还原气氛的作用,烧渣中含铁矿物的晶形结构和氧化程度发生了改变,因此,高效分离渣中的铁质比较困难,给硫酸渣的综合利用带来挑战.为了经济有效地综合利用硫酸渣,对粤西某地的硫酸渣,在进行物质组成及工艺矿物学研究基础上,制定了筛分分级—重力分选—分选重组分—浮选脱硫回收高质铁—轻组分沉降浓缩—溢流水循环回用—低铁渣化学聚合制备复合混凝剂的工艺流程,使硫酸渣的综合利用率大幅度提高,铁质回收的研究工艺已进行了工业试验并已转入生产.1硫酸渣的产生硫酸生产以黄铁矿为原料,纯净的黄铁矿主要化学成分为ＦｅＳ2,含53.4%硫和46.6%铁.在焙烧过程中,黄铁矿中的硫和铁离子分别与氧结合,生成二氧化硫和氧化铁.二氧化硫用水吸收获得硫酸,氧化铁和其它杂质则以渣的形式排出[1].生产实践中硫酸原料多为含硫大于35%的硫精矿,除黄铁矿外还含有一定量的硅酸盐矿物和少量黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、辉铋矿、辉锑矿、毒砂等矿物,烧结后进入硫酸渣,造成硫酸渣的组成复杂.制酸原料中的黄铁、黄铜、方铅和闪锌矿,焙烧时生成的金属氧化物均进入烧渣[2],其化学反应式如下:4ＦｅＳ2+11Ｏ2=2Ｆｅ2Ｏ3+8ＳＯ2←;3ＦｅＳ2+8Ｏ2=Ｆｅ3Ｏ4+6ＳＯ2←;2ＣｕＦｅＳ2+Ｏ2=Ｃｕ2Ｓ+2ＦｅＳ+ＳＯ2←;2ＰｂＳ+3Ｏ2=2ＰｂＯ+2ＳＯ2←;ＰｂＳ+2Ｏ2=ＰｂＳＯ4↑;2ＺｎＳ+3Ｏ2=2ＺｎＯ+2ＳＯ2←.2试样的物理化学性质对硫酸渣样品进行了工艺矿物学、化学分析和筛分分析的研究,并从渣中挑出2种不同颜色赤铁矿进行ＥＰＭＡ化学成分测定.硫酸渣样品的多元素分析结果见表1,主要矿物相对质量分数见表2,ＥＰ-ＭＡ化学成分测定见表3,筛分分析结果见表4.表1硫酸渣样品中各物质的质量分数%Ｔａｂ.1Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｒｅｓｉｄｕｅ物质ＦｅＰｂＺｎＳＳｉＯ2Ａｌ2Ｏ3ＣａＯＭｇＯＫ2Ｏ质量分数50.720.050.230.5920.794.754.604.102.32表2硫酸渣中主要矿物的相对质量分数%Ｔａｂ.2Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｐｒｉｍａｒｙｍｉｎｅｒａｌｓｉｎｔｈｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｒｅｓｉｄｕｅ矿物赤铁矿磁铁矿磁黄铁矿黄铁矿黄铜矿脉石质量分数68.781.910.900.050.0328.33表3硫酸渣中不同颜色赤铁矿的ＥＰＭＡ化学成分的相对质量分数%Ｔａｂ.3ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅＥＰＭＡｆｏｒｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｌｏｒｈｅｍａｔｉｔｅｓｉｎｔｈｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｒｅｓｉｄｕｅ物质ＦｅＯＡｌ2Ｏ3ＳｉＯ2ＣａＯＣｏＯＳｂ2Ｏ5ＳＯ3其它褐色87.22221.7649