CN103318849A

CN103318849A - 回收硫铁资源的方法

Info

Publication number: CN103318849A
Application number: CN2013102892032A
Authority: CN
Inventors: 杨林; 黄鹏辉; 张志业; 王辛龙; 杨秀山; 孔行健
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明要解决的技术问题是，提供一种回收硫铁资源的方法。本发明回收硫铁资源的方法，包括如下步骤：a、将硫酸铁原料与还原剂按摩尔比0.6～2.0:1混合，得到混合物料；b、将混合物料于300～800℃下焙烧0.1～2h，得到二氧化硫和固体渣料。本发明反应得到的二氧化硫可采用两转两吸制硫酸；固体渣料可代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料，可实现大规模消纳钛白废渣绿矾、硫铁矿烧渣和钢铁浸洗液等工业废弃物，同时，本发明具有工艺简单、回收率高、产物纯度高等优点。

Description

回收硫铁资源的方法

技术领域

本发明涉及回收硫铁资源的方法，属于三废治理及综合利用的技术领域。

背景技术

硫酸铁来源包括钛白废渣绿矾、硫铁矿烧渣和钢铁浸洗液。在这些来源中，很多都是工业废弃物。目前这些工业废渣有的采用筑坝堆放，既占用土地，又造成环境污染，有的当成低品味的工业原料出售，产品价值低，利润少。同时由这些来源生产的硫酸铁大多制成聚合硫酸铁、混凝剂、分析试剂，由于市场容量小，难以消耗大量的硫酸铁。

据中国化工矿业协会预测，2015年我国需硫1720万吨，2020年需硫2100万吨。国内现有硫铁矿和伴生硫保有储量的保证年限仅为16年。我国的铁资源也短缺，2012年我国铁矿进口量达到8亿吨。鉴于我国硫铁资源匮乏的现状，从循环经济的角度来审视工业废渣问题，它就不再是一种污染废物，而是一种很好的资源，它的资源化利用已成为一种必然选择。如何实现废渣中硫源的回收、循环利用，节能减排是突破制约相关行业发展瓶颈，实现可持续发展的关键。

申请号为201110262635.5的一种硫磺还原分解钛白粉废渣绿矾回收硫铁资源的方法，公开了一种硫磺还原分解钛白粉废渣绿矾回收硫铁资源的方法，但其反应条件要求颇高、操作复杂，且只解决了钛白废渣绿矾中硫铁资源的回收。因此，寻找一种工艺简单并且适用于更多工业废弃物的回收方法，是非常有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种回收硫铁资源的方法。

本发明回收硫铁资源的方法，包括如下步骤：

a、将硫酸铁原料与还原剂按摩尔比0.6～2.0:1混合，得到混合物料；

b、将混合物料于300～800℃下焙烧0.1～2h，得到二氧化硫和固体渣料。

其中，为了更好的回收硫铁资源，在进行本发明前，优选将硫铁矿烧渣、铁矿浸洗液、钛白废渣中的亚铁离子氧化成铁离子，然后集中处理铁离子，提高铁离子的回收率。亚铁离子的氧化可采用常规方法氧化，优选为采用废酸、双氧水氧化。b步骤得到的二氧化硫气体优选用于两转两吸工艺制硫酸b步骤得到的固体渣料为铁的氧化物，如四氧化三铁、三氧化二铁；可用于代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。

进一步的，为了降低反应器负荷，减少后续设备腐蚀，所述硫酸铁原料的含水量优选为0.1～15wt%；当硫酸铁原料中水分含量＞15wt%时，硫酸铁原料优选于温度120～400℃干燥5～60min，其中，为了提高原料含水量，增大原料流动性，所述硫酸铁的干燥优选在气氛1中进行，气氛1优选为不与原料硫酸铁反应的气体，更优选为氮气、氩气、二氧化碳中的至少一种；干燥后烟气经除尘净化后排空。

进一步的，为了提高硫酸铁的转化率，最大程度的回收硫铁资源，a步骤中的还原剂优选为硫铁矿、焦炭、高硫煤、硫化亚铁中的至少一种。

进一步的，为了提高尾气SO₂浓度，保证反应体系为还原性体系，b步骤优选在气氛2中进行，所述的气氛2优选为氧化性低于硫酸铁的气体，以其不会氧化硫铁矿为宜，更优选为氮气、氩气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫中的至少一种。

本发明的发明人经过大量实验研究还发现，将亚铁离子氧化为铁离子后进行硫铁资源的回收，得到的固体渣料，即铁的氧化物，其纯度比亚铁离子回收得到的产物纯度高。

本发明具有以下有益效果：

1、将钛白废渣、钢铁酸浸液、硫铁矿烧渣酸浸液中含有的硫酸亚铁和硫酸铁转化成硫酸铁后，通过本发明方法回收硫酸铁原料的硫铁资源，可实现大规模消纳硫酸亚铁和硫酸铁，提高其利用价值，环保节能。

2、硫酸铁的硫铁资源同时得到利用，硫铁资源的回收率可达到90wt%以上，从而解决了钛白废渣绿矾、钢铁浸洗液和硫铁矿烧渣等环境污染，实现了硫铁资源的回收循环利用。

3、本发明硫酸铁的分解率一般可达到95%以上，回收的固体残渣中铁含量可达65%以上，铁的氧化物的纯度可达85%以上，可作为高品位炼铁或颜料工业原料，固体残渣应用广泛，具有良好的经济性。

4、本发明硫酸铁和还原剂分解产生的尾气中SO₂浓度高，可达到12%以上。

5、本发明具有工艺简单，生产周期短，易于控制，便于推广等特点，适合于大规模的生产。

具体实施方式

本发明回收硫铁资源的方法，包括如下步骤：

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1 采用本发明方法回收硫铁资源

a、将硫酸铁原料与硫铁矿按摩尔比2:1混合均匀，得到混合物料；

b、将混合物料在氮气气氛中、于温度800℃下焙烧2h；所产生的SO₂尾气用两转两吸工艺制硫酸，所得固体渣料可代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。

其中，硫酸铁原料先于氮气和氩气气氛下，于温度300℃干燥30min，脱去硫酸铁中的结晶水，使硫酸铁原料中水分含量为1wt%；硫铁矿含水率1wt%。

经测定，硫酸铁的分解率为99%，硫元素回收率为98%，铁元素回收率为98.5%，铁氧化物含量为90.4%。

实施例2 采用本发明方法回收硫铁资源

a、将硫酸铁原料与硫铁矿按摩尔比1.6:1混合均匀，得到混合物料；

b、将混合物料在氮气和二氧化硫气氛中、于温度750℃下焙烧0.1h。所产生的SO₂尾气用两转两吸工艺制硫酸，所得固体渣料可代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。

其中，硫酸铁原料先于氮气气氛下，于温度400℃干燥60min，脱去硫酸铁中的结晶水，使硫酸铁原料中水分含量为0.1wt%；硫铁矿的含水率1wt%。

经测定，硫酸铁的分解率为95.5%，硫元素回收率为93%，铁元素回收率为92%，铁氧化物含量为85.6%。

实施例3 采用本发明方法回收硫铁资源

a、将硫酸铁原料与硫铁矿按摩尔比1.8:1混合均匀，得到混合物料；

b、将混合物料在氮气和二氧化硫气氛中、于温度700℃下焙烧1h。所产生的SO₂尾气用两转两吸工艺制硫酸，所得固体渣料可代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。

其中，硫酸铁原料先于氩气气氛下，于温度180℃干燥60min，脱去硫酸铁中的结晶水，使硫酸铁原料中水分含量为8wt%；硫铁矿的含水率1wt%。

经测定，硫酸铁的分解率为97.6%，硫元素回收率为96%，铁元素回收率为95%，铁氧化物含量为88.3%。

实施例4 采用本发明方法回收硫铁资源

a、将硫酸铁原料与硫化亚铁按摩尔比1.2:1混合均匀，得到混合物料；

b、将混合物料在氮气和二氧化碳气氛中、于温度750℃下焙烧1h。所产生的SO₂尾气用两转两吸工艺制硫酸，所得固体渣料可代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。

其中，硫酸铁原料先于氮气气氛下，于温度120℃干燥5min，脱去硫酸铁中的结晶水，使硫酸铁原料中水分含量为15wt%。

经测定，硫酸铁的分解率为98.7%，硫元素回收率为98%，铁元素回收率为96%，铁氧化物含量为89.7%。

实施例5 采用本发明方法回收硫铁资源

a、将硫酸铁原料与硫化亚铁按摩尔比1:1混合均匀，得到混合物料；

其中，硫酸铁原料先于氮气气氛下，于温度300℃干燥30min，脱去硫酸铁中的结晶水，使硫酸铁原料中水分含量为1wt%。

经测定，硫酸铁的分解率为98.5%，硫元素回收率为97.4%，铁元素回收率为95.8%，铁氧化物含量为89.0%。

实施例6 采用本发明方法回收硫铁资源

a、将硫酸铁原料与焦炭按摩尔比0.7:1混合均匀，得到混合物料；

b、将混合物料在氮气气氛中、于温度500℃下焙烧1h。所产生的SO₂尾气用两转两吸工艺制硫酸，所得固体渣料可代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。

其中，硫酸铁原料先于氩气气氛下，于温度200℃干燥60min，脱去硫酸铁中的结晶水，使硫酸铁原料中水分含量为5wt%。

经测定，硫酸铁的分解率为96.9%，硫元素回收率为96%，铁元素回收率为95%，铁氧化物含量为87.5%。

实施例7 采用本发明方法回收硫铁资源

a、将硫酸铁原料与焦炭按摩尔比0.6:1混合均匀，得到混合物料；

b、将混合物料在氩气气氛中、于温度450℃下焙烧1.5h。所产生的SO₂尾气用两转两吸工艺制硫酸，所得固体渣料可代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。

经测定，硫酸铁的分解率为96.3%，硫元素回收率为95%，铁元素回收率为94.5%，铁氧化物含量为86.4%。

实施例8 采用本发明方法回收硫铁资源

b、将混合物料在氮气和一氧化碳气氛中、于温度350℃下焙烧1h。所产生的SO₂尾气用两转两吸工艺制硫酸，所得固体渣料可代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。

经测定，硫酸铁的分解率为95.8%，硫元素回收率为94.7%，铁元素回收率为94%，铁氧化物含量为86.3%。

实施例9 采用本发明方法回收硫铁资源

a、将硫酸铁原料与高硫煤按摩尔比0.8:1混合均匀，得到混合物料；

b、将混合物料在氮气和一氧化碳气氛中、于温度500℃下焙烧1h。所产生的SO₂尾气用两转两吸工艺制硫酸，所得固体渣料可代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。

其中，硫酸铁原料先于氮气气氛下，于温度450℃干燥30min，脱去硫酸铁中的结晶水，使硫酸铁原料中水分含量为0.5wt%。

经测定，硫酸铁的分解率为97.4%，硫元素回收率为96.8%，铁元素回收率为95%，铁氧化物含量为86.8%。

实施例10 采用本发明方法回收硫铁资源

a、将硫酸铁原料与含水率1wt%的高硫煤按摩尔比0.6:1混合均匀，得到混合物料；

b、将混合物料在在氮气和一氧化碳气氛中、于温度300℃下焙烧2h。所产生的SO₂尾气用两转两吸工艺制硫酸，所得固体渣料可代替石灰直接中和处理钛白废酸和酸性废气，或者作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。

其中，硫酸铁原料先于二氧化碳气氛下，于温度300℃干燥30min，脱去硫酸铁中的结晶水，使硫酸铁原料中水分含量为1wt%。

经测定，硫酸铁的分解率为96.3%，硫元素回收率为95%，铁元素回收率为94.5%，铁氧化物含量为86.2%。

Claims

1.回收硫铁资源的方法，其特征在于包括如下步骤：

b、将混合物料于300～800℃下焙烧0.1～2h，得到二氧化硫和固体渣料，所述固体渣料为铁的氧化物。

2.根据权利要求1所述的回收硫铁资源的方法，其特征在于：所述硫酸铁原料的含水量为0.1～15wt%。

3.根据权利要求2所述的回收硫铁资源的方法，其特征在于：所述硫酸铁原料的干燥方法为：于温度120～400℃干燥5～60min，即得。

4.根据权利要求3所述的回收硫铁资源的方法，其特征在于：所述硫酸铁原料的干燥在气氛1中进行，其中，所述的气氛1为不与原料硫酸铁反应的气体。

5.根据权利要求4所述的回收硫铁资源的方法，其特征在于：所述的气氛1为氮气、氩气、二氧化碳中的至少一种。

6.根据权利要求1～5任一项所述的回收硫铁资源的方法，其特征在于：a步骤中所述的还原剂为硫铁矿、焦炭、高硫煤、硫化亚铁中的至少一种。

7.根据权利要求1～6任一项所述的回收硫铁资源的方法，其特征在于：b步骤在气氛2中进行，其中，所述的气氛2为氧化性低于硫酸铁的气体。

8.根据权利要求7所述的回收硫铁资源的方法，其特征在于：气氛2为氮气、氩气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫中的至少一种。