从硫铁矿烧渣回收铁精粉的研究

【摘要】硫铁矿制酸过程中会排出大量的废渣(硫酸烧渣),形成废料堆积。烧渣的主要成分是铁的氧化物,具有较高的回收价值。本研究基于不同地产地硫酸烧渣的组成、结构及形态,将烧渣分为两类(即黑色烧渣和红色烧渣)进行针对性分离回收,生产符合高炉炼铁一般要求的铁精粉产品,同时对其杂质进行综合利用。对四氧化三铁含量较高的烧渣(黑色烧渣),采用物理选矿和化学选矿相结合的处理方法进行研究,提出并建立磁选—碱溶的两步法,提出回收碱溶后的硅酸钠溶液制备纳米二氧化硅的方法。先通过磁选进行物理选矿,对四氧化三铁初步富集；再采用氢氧化钠溶解其中部分二氧化硅,进一步提升铁品位。试验表明,将40%的烧渣在经过水洗球磨5分钟后进行磁选分离,如此重复8次后,可将全铁含量提升至55%；将所得烧渣用10%的氢氧化钠溶液以固液比1：2在80℃下反应8个小时,最终所得铁精粉的全铁含量在60%以上,杂质S含量在0.5%以下,符合高炉炼铁的一般要求。所得硅酸钠溶液采用高压二氧化碳碳化制备硅酸凝胶,并用超临界法干燥,回收制备纳米二氧化硅；所制得的二氧化硅比表面积高达686m2/g,孔容高达3.27cm3/g,可作为涂料消光剂、催化剂载体、保温材料等进行应用。对氧化铁含量较高的烧渣(红色烧渣),采用化学选矿法进行处理,回收制备铁精粉。提出并建立硫溶解—沉淀转换—沉淀溶解的三步脱硫法。在常温下将烧渣于5%硫化钠溶液中搅拌40分钟除去单质硫,用5%碳酸钠溶液将烧渣中的硫酸钙转为硫酸钠溶解,再用稀盐酸溶解除去碳酸钙。最终样品中的全铁含量从55%提升到62%,硫含量从2.8%降低到0.46%,所得产品符合炼铁用铁精粉要求。在仅考虑原料成本的情况下,初步分析了两种回收工艺的经济效益。对黑色烧渣的回收工艺,主要的利润在于高附加值二氧化硅产品,每生产1吨铁精粉可回收制备二氧化硅0.099吨,根据产品用途,利润可达几千元/吨；对红色烧渣的回收工艺,操作流程简单,铁精粉和副产品多硫化钠都可获得利润；当烧渣中单质硫的含量为1%时,净利润可达485元/吨,经济效益较好。本研究通过对硫铁矿烧渣的分类研究处理,建立了铁、硅、硫综合回收的工艺流程,可望解决硫铁矿烧渣回收利用中工艺复杂、产品质量低、回收率低、成本高等问题。
【作者】黄长春；
【导师】李军；
【作者基本信息】厦门大学，化学工程，2013，硕士
【关键词】硫铁矿烧渣；回收；铁精粉；二氧化硅；超临界干燥；脱硫；经济效益；

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