低品位硫酸渣中铁资源回收新技术

论文摘要

硫酸渣是焙烧硫铁矿生产硫酸时产生的废渣,是一种工业固体污染物,但其一般含铁30-50%,是一种重要的二次铁资源。我国较早就对硫酸渣分选铁精粉进行了试验研究,一般采用磁选、重选、浮选或磁选-重选等联合流程。但是硫铁矿烧渣结构复杂,有异于天然铁矿物,这些方法获得的效果都不是很理想,烧渣中铁的回收率很低,且其中的硫和磷往往难以达到炼铁标准。为了开发与合理利用这种再生铁矿资源,本文以湖南湘西化工厂的硫铁矿烧渣为原料,采用三种新型的分选硫铁矿烧渣的方法,在原料铁品位仅有38%,硫含量高达8%的情况下,获得了铁品位较高,硫含量较低的铁精粉。主要内容和创新点如下：（1）采用熔融-酸浸法对硫铁矿烧渣进行了处理,该工艺分为熔融和酸浸两个阶段。熔融是将烧渣与氢氧化钠溶液相混合,经过高温熔融处理使硅酸盐、铝酸盐等矿物转变为可溶性化合物,然后再以水洗脱；而酸浸过程以低浓度王水为药剂,溶解大部分非铁物质,在这个过程中含铁矿物几乎不溶解,从而显著提高铁含量和降低硫含量。在试验中对每个工艺条件进行优化,确定了最佳工艺流程,并用XRD、SEM等手段对产物结构与形貌进行了表征,初步探讨了工艺的反应机理。经处理后的铁精粉中铁含量为65.01%,硫含量低于0.1%,整个工艺铁的回收率为82.12%。该法所用设备简单,工艺流程短,回收的铁精粉铁含量高,硫含量低,可以直接用于炼铁原料,值得推广应用。（2）通过水热-酸浸法对湘西化工厂的硫铁矿烧渣进行了处理,水热处理烧渣是利用水热加速了碱液和烧渣中硅酸盐矿物等之间的反应,该法提供一个在常压条件下无法得到的物理化学反应环境。试验中讨论了水热和酸浸的各种因素的试验条件,并采用XRD、SEM等手段对处理后的烧渣产品进行表征。经处理后的铁精粉的铁含量为61.19%,硫含量为0.10%,整个工艺的回收率为86.34%。（3）使用球磨-酸浸法处理硫酸渣,实现了常温常压下分选高铁低硫铁精粉的可能。球磨作用过程可用机械球磨的破碎、界面反应和扩散反应三个机理来解释。试验中讨论了球磨和酸浸的各种因素的试验条件。并采用XRD、SEM等手段对烧渣产品进行表征。通过实验获得了铁品位为57.25%,S含量为0.17%的铁精矿,回收率高达90.98%。球磨-酸浸法在常温常压条件下进行,具有生产成本低、工艺流程简单、具有易实现工业化生产等优点。（4）为了实现硫酸渣综合利用,本实验采用碱浸后的滤液为原料合成4A沸石,并采用XRD等检测手段对合成出的产品的形貌与结构进行了表征,以及通过测量白度和钙交换量对其性能进行了分析。结果表明,老化温度控制在60℃,时间为12h；晶化温度控制在90℃左右,时间为24h,可生产出指标合格的4A沸石,其Ca2+指数>295mg/g,达到了商品4A沸石一级品的要求。

论文目录

• 作者简介
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 硫铁矿烧渣及其综合利用现状
• 1.1.1 硫铁矿烧渣概述
• 1.1.2 硫铁矿烧渣的危害
• 1.1.3 硫酸渣综合利用现状
• §1.2 硫酸渣生产铁精粉工艺的研究
• 1.2.1 磁选
• 1.2.2 重选
• 1.2.3 浮选
• 1.2.4 磁化焙烧-磁选
• 1.2.5 重选-浮选
• 1.2.6 化学法
• §1.3 本研究的目的、意义以及主要内容
• 1.3.1 研究的意义
• 1.3.2 研究的目的
• 1.3.3 研究的主要内容
• 第二章 熔融-酸浸法处理硫酸渣生产铁精矿的研究
• §2.1 引言
• §2.2 实验部分
• 2.2.1 主要实验原料
• 2.2.2 实验试剂和仪器
• 2.2.3 实验原理及工艺流程
• 2.2.4 样品表征测试
• §2.3 结果与讨论
• 2.3.1 熔融的实验条件的研究
• 2.3.2 酸浸实验条件的研究
• 2.3.3 样品的XRD表征
• 2.3.4 样品的SEM-BSE分析
• §2.4 本章小结
• 第三章 水热-酸浸法处理硫酸渣生产铁精粉的研究
• §3.1 引言
• §3.2 实验部分
• 3.2.1 主要实验原料
• 3.2.2 实验试剂和仪器
• 3.2.3 实验原理及工艺流程
• 3.2.4 样品表征测试
• §3.3 结果与讨论
• 3.3.1 水热的实验条件研究
• 3.3.2 酸浸的实验条件研究
• 3.3.3 样品的XRD表征
• 3.3.4 样品的SEM-BSE分析
• §3.4 本章小结
• 第四章 球磨-酸浸法处理硫酸渣生产铁精粉的研究
• §4.1 引言
• §4.2 实验部分
• 4.2.1 主要实验原料
• 4.2.2 实验试剂和仪器
• 4.2.3 实验原理及工艺流程
• 4.2.4 样品表征测试
• §4.3 结果与讨论
• 4.3.1 球磨实验条件的研究
• 4.3.2 酸浸实验条件的优化
• 4.3.3 样品的XRD表征
• 4.3.4 样品的SEM-BSE分析
• §4.4 本章小结
• 第五章 利用硫酸渣合成4A沸石的研究
• §5.1 引言
• §5.2 实验部分
• 5.2.1 主要实验原料
• 5.2.2 实验试剂和仪器
• 5.2.3 实验方法及工艺流程
• 5.2.4 样品表征测试
• 5.2.5 合成方法
• §5.3 结果与讨论
• 5.3.1 沸石合成过程条件的研究
• 5.3.2 4A沸石的物相分析
• 5.3.3 4A沸石的形貌分析
• 5.3.4 4A沸石理化性质的测定
• §5.4 本章小结
• 第六章 论文总结与工作展望
• §6.1 论文总结
• §6.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献