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利用硫铁矿烧渣生产铁精粉的研究与探讨 米庆良 黄小琴 湖南省辰溪县环保局, 湖南辰溪县 419500 欧家国 原辰溪县冶炼厂, 湖南辰溪县 419500 摘要 针对辰溪县硫铁矿烧渣的利用现状, 以硫铁矿烧渣为原料, 制取铁精粉的新工艺进行探讨。 通过对硫铁矿烧渣 的筛选与理化处理, 所得到的铁精粉其各相关指标均达到钢铁生产行业对铁精粉的质量要求。 关键词 硫铁烧渣 利用 研究探讨 0 引言 铁精粉是我国钢铁生产行业的重要原料 ,而且需 求很大。但由于我国硫铁矿精粉资源有限,同时杂质 含量高、 生产的铁精粉质量差 ,因此 ,大部分依赖于国 外进口。在此充分利用辰溪县孝坪硫酸厂的废渣具 有含铁高的特点 , 用来生产铁精粉进行研究和探讨, 以此来消除硫铁矿烧渣对环境的污染, 为社会创造 财富 。 1 硫铁矿烧渣利用现状 1. 1 硫铁矿烧渣资源考察 辰溪县硫铁矿烧渣来源十分丰富, 其中主要来源 于硫酸厂。辰溪县有丰富的硫铁矿资源, 其原矿 硫 铁矿 包括黄铁矿和磁黄铁矿 经过沸腾炉焙烧,将硫 进行氧化分解成 SO2后剩余废弃的产物, 即为硫铁矿 烧渣 。 硫铁矿烧渣在硫酸生产行业中主要来源为原矿 FeS2 的焙烧分离过程 。在硫酸的生产过程, 原矿在 沸腾焙烧炉内经过焙烧, 使之脱硫, 硫经氧化产生 SO2,再将SO2与稀硫酸和水吸收 ,制得硫酸。基本原 理是 1 4FeS2 11O2Fe2O3 8SO2Q 3FeS2 8O2Fe2O3 6SO2Q 22SO21 2 O2 V2O5 450 ℃ 2SO3Q 3SO3 H2SO3 H2OH2SO4Q 按照这一生产原理, 在生产硫酸的第一阶段, 即 原矿 包括黄铁矿和磁黄铁矿 在沸腾炉的焙烧阶段, 将硫分解氧化成 SO2后剩下的固体产物则是硫铁矿 烧渣 。 1. 2 理化物性分析 硫铁矿烧渣在原矿进入沸腾炉焙烧这个阶段 ,产 生硫铁烧渣 ,其中粗渣约占 30, 从除尘器中得到细 粉渣占 70。硫铁矿烧渣从辰溪孝坪硫酸厂与泸溪 县浦市化工厂 2 个取样分析点的硫铁矿烧渣的化学 组成进行比较, 由于使用的矿源不同, 其渣的物相构 成差别较大 ,但其中 TFe 的含量大致接近, 约占渣量 干量 的 48～ 51, 其中 Fe2O3占 TFe 的 55, 磁 性Fe3O4约占 43,FeO 不到 2。有害元素比较 孝 坪硫酸厂的废渣中有害元素普遍高于浦市化工厂 见 表1 。 由于孝坪硫酸厂产生的硫铁矿烧渣其质量低于 浦市化工厂的渣 ,相比之下铁精粉的处理难度和成本 都会有所提高。 1. 3 铁精粉的质量参考标准 在钢铁生产行业中, 按照各种不同用途的需要, 可冶炼出不同用途的钢材 ,在炼钢工艺上对原料铁精 粉的质量要求也不一样, 但其基本指标控制是近似 的,如表 2所示。 表 1 硫铁矿烧渣中相关化学元素组分含量比较 取样地点TFeFeOSPPbAl2O3SiO2CuAs2O3AsTiO2 浦市化工厂51. 42. 00. 620. 030. 350. 800. 970. 170. 071. 990. 06 辰溪孝坪硫酸厂51. 551. 82. 100. 200. 402. 5014. 0未测未测0. 08- 表 2 一般钢铁生产工艺对铁精粉的质量控制标准 粒度TFe SiO2 SPPbZnAs Al2O3TiO2 200 目筛下≥64≤7. 5≤0. 02≤0. 13≤ 0. 15≤0. 15≤0. 07≤2. 1≤0. 73 67 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 1. 4 利用状况 辰溪县的硫铁矿烧渣在 90 年代初期用于水泥生 产配料,配比按 3～ 5计,年烧渣的用量可达 1. 5～ 2. 5万 t a ,实际上年用量在0. 5 万 t a 。到 90年代中期 用量不到1 000 t a,主要原因是辰溪县境内 6家水泥厂 使用的燃料均为当地含S 为8 的高硫煤,如果再加上 含硫2 的硫酸渣,对水泥的产品质量受到很大影响 。 到90年代末期,硫酸渣在水泥行业中的利用量几乎为 零。在此结合辰溪县孝坪硫酸厂含铁废渣用来生产铁 精粉 。在实验时通过焙烧、磨细 、 筛选、磁化等系列理 化处理,所得的最终样品通过各项指标检测,均达到和 接近于铁精粉所需的质量标准。 2 研究方法 2. 1 传统工艺利用方法的简介 硫铁矿烧渣生产铁精粉, 采用火法还原再加物理 法处理技术 。它提炼出的铁精粉 TFe 的含量只能达 到62,而且对有害元素如 S - 、P 、 As 等杂质去除率 低,产品质量欠佳,只能用于钢铁工业的掺烧 ,其掺烧 量不到炼钢原料总量的 10,利用价值较低。 2. 2 利用技术的改进 对传统利用工艺进行改进 ,采用物理与化学综合 法进行处理,并侧重化学处理 。基本原理是 1 火法还原 。 FeS2 O2Fe2O3 Fe2O3COFe3O4, 此反应在 t 800 ℃条件 下,使 Fe2O3还原成 Fe3O4。 2 物理处理。即含 Fe2O3的渣粉进一步磨细, 按颗粒大小进行分级粗选 ,然后送入磁选机进行磁化 反应 。 3 化学处理。将第一次粗选的废料进一步处 理,除去更多的杂质 ,并达到提纯的目的 。 方法是 加入一定量的还原剂, 使在第一步未还 原完全的 Fe2O3进一步得到还原为 Fe3O4, 同时使其 它有害元素 ,在水溶液中溶解, 然后再进行一次磁化 反应 , 便可得到最终产品 。改进后的工艺如图 1 所示 。 图 1 硫铁矿烧渣提取铁精粉工艺流程图 3 产品质量检测 通过上述工艺处理,将处理后进行终试产品质量 检测,基本符合钢铁厂生产工艺的质量要求,说明研究 已取得重要进展,表3 所列的相关指标均为平均值。 表 3 辰溪县铁精粉实验样品质量检测表 样品TFeFeOPSAl2O3SiO2AsZnPbTiO2 硫铁矿烧渣51. 552. 000. 202. 102. 5014. 000. 08未测0. 40未测 铁精粉 粗品57. 90未测0. 050. 411. 0011. 000. 040. 520. 17- 铁精粉 精品65. 00-0. 030. 0150. 357. 000. 020. 300. 09- 4 结论 1 成本分析 。辰溪县硫铁矿烧渣的化学组成复 杂,有害元素含量高 , 增加实验过程中的处理难度。 与常规利用方法比 ,其成本相对增加, 但从提取的质 量及用户所接受的价格和它的销售量来看,比传统的 成本低得多 。从销售量来说, 常规技术提取的铁精粉 有很大的局限性 ,甚至无法打开市场 。本技术其销量 将不受限制。按产品成本计 , 常规技术的成本均为 450 元 t ,本技术约为 500 元 t ,要增加 50元 t 的成本。 从价格上计 ,常规技术的产品价 550～ 600 元 t , 获利 100 ～ 150 元 t , 而本技术的产品价可增加到 790 ～ 800 元 t ,获利 290～ 340 元 t 。经济效益十分可观。 2 环境效益分析 。主要特点是 ① 用水量少 ,整 个工艺设计可实施循环用水, 一方面节约大量的用水 量,另一方面无废水排放, 对环境不造成污染。 ②无 废渣排放, 渣中 TFe 的回收率达到 95以上 ,理论上 每2 t 硫铁矿烧渣可生产1. 0 t 铁精粉, 提取铁以后的 废渣生产其它建筑材料 。由于废水和废渣得到全部 利用 ,因而对环境不会产生二次污染 。 3 综合效益显著 。在经济上能为企业创造财 富,提高企业经济效益。在资源的利用意义上, 能为 国家节约大量的铁粉资源 。 参考文献 [ 1] 胡宾生, 张景智. 铜陵市硫酸渣的综合利用. 环境工程, 1996, 14 5 53 -57. 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Keywords refuse landfill, regulating reservoir and floating cover film THE DESIGN OF TREATMENT PROCESS OF MEDICAL WASTESPan Qing 62 Abstract It is designed the treatment process of medical wastes by thermal decomposition double -incineration 3T controland application of new technigue in the system of flue -gas clean, the running result showed that the treatment process can treat medicalwastes effectively, and has the advantages of no secondary pollution and good social, economic and environmental benefits, which is worth popularizing. Keywords AB -incinerator, thermal decomposition, medicalwastes and design of treatment process RESEARCH ON PREPARATION OF IRON CONCENTRATE POWDER FROM PYRITE CINDER Mi Qingliang Huang Xiaoqin QuJiaguo 67 Abstract It is analyzed the current use of pyrite cinder in Chenxi County and made an in -depth discussion on the new technology for the preparation of iron concentrate powder from pyrite cinder. By means of screening and physics -chemistry treatment processes of pyrite cinder. the related norms of iron concentrate powder can meet the quality requirements by iron and steel industry. Keywords pyrite cinder, utilize and research APPLICATION OF HPLC TO COMPETITIVE ABSORPTION OF THE PHENOLS Xin Meihua Li Mingchun Wang Qiong et al 69 Abstract The determination of phenolswas carried out by Rp -HPLCwith UV detection. The effects of the component, concentration, pH and flow rate of the mobile phase on the separation of phendswere studied. The optimal chromatographic conditions for the separation and determination of phenols have been obtained. The experimental results can be used to the detection of competitive absorption of the phenols on the modified chitosan. Keywords high perance liquid chromatography, UV detection, phenolic compounds and absorption DETERMINATIONOFCODCrINLOWCONCENTRATIONWASTEWATERWITH PHOTOELECTRIC COLORIMETRYGuan Huiling Li Xiaoming Yang Qi et al 72 Abstract This study is focused on the feasibility of utilizing the photoelectric colorimetry to determine the CODCrof low concentration wastewater. The photoelectric colorimentry has better accuracy and precision, it can greatly decrease the dosage of reagent, and the results can be displayed directly without the titration or protracting criterion curve. However, this can t resist the influence of Cl-well. Keywords CODCrmeasurement, photoelectric colorimetry and low concentration wastewater CALCULATION OF RIVER WATER ENVIRONMENTAL CARRYING CAPACITY BASED ON TRIANGULAR FUZZY NUMBERLi Ruzhong Gao Sudi 74 Abstract Based on the characteristics of fuzzinessand impreciseness of river water system, and the lack ofwater environmental ination, the parameters of river water environmental system are defined as triangular fuzzy numbers. On the basis, a fuzzy model for calculating river water environmental carrying capacity is established through fuzzifying the parameters in the conventional and certain model. From the model proposed above, the triangular fuzzy values of river water environmental carrying capacity are derived. According to the different required confidnece levelα , the above river water environmental carrying capacity can be transed from triangular fuzzy numbers into interval values. Study results show that the new model is more scientific and reasonable than that of conventional one. Keywords water environmental system, water environmental carrying capacity,triangular fuzzy number, membership function and confidence level DIRECTARSENIC DETERMINATION OFATMOSPHEREPARTICULATES AND DIESEL EXHAUST BY SPECTROPHOTOMETRYLi Shuwen Bai Tingting 78 Abstract The spectrophotometry is introduced for arsenic determination. This can be used for sensitive determination of arsenic in atmosphere particulates. The is practically applied in the arsenic determination in northern area of China. It is proved that the is dependable and accurate. Comparing the resultsby this with those of atomic absorption, a good agreement is found between them. The arsenic determination of diesel exhaust of motor vehicles is also carried out, and a certain amount of arsenic is contained in diesel exhaust. Keywords spectrophotometry , trace arsenic, atmosphere particulates, absorbance and diesel exhaust MODEL OF ASSESSING LAKE AND RESERVOIR EUTROPHICATION BASED ON RBF NETWORKZhang Xiaodan Huang Zhaojun Xu Han et al 80 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 2,Apr. ,2007