本發(fā)明屬于硫酸鐵礦
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是指一種硫酸鐵礦制酸廢渣的利用方法。
背景技術(shù)：
：我國是硫酸生產(chǎn)大國，每年排放硫精礦制酸廢渣達(dá)10000kt以上，居我國工業(yè)固體廢棄物之首。硫精礦制酸廢渣一般含鐵20-60%，有的還含有一定量的有色金屬和貴金屬，如Cu、Ag、Au、Zn等。硫精礦制酸廢渣雜質(zhì)多、成份復(fù)雜、球團(tuán)性能差，廢渣難以直接作為煉鐵原料。由于硫精礦制酸廢渣化學(xué)成份復(fù)雜，物化性能特殊，傳統(tǒng)的冶金方法較難處理，大量廢渣作為廢棄物棄之江河或隨地堆放，對環(huán)境造成影響和污染，而且也阻礙了我國硫酸工業(yè)的發(fā)展。長期以來，國內(nèi)外對硫精礦制酸廢渣的利用成為一熱點(diǎn)研究課題。西部礦業(yè)硫精礦制酸廢渣是錫鐵山硫精礦生產(chǎn)硫酸時排放的工業(yè)固體廢棄物，錫鐵山年產(chǎn)硫酸100kt，每年約排放硫精礦制酸廢渣60-70kt，廢渣含鐵60％以上，金含量達(dá)到3.51g/t。硫精礦制酸廢渣產(chǎn)生暴風(fēng)紅塵飛、大雨紅水流、堆放擠占耕地、拋棄土壤沙化等環(huán)境問題。硫鐵礦燒渣俗稱燒渣，又稱硫酸渣，是以含硫礦石(黃鐵礦、磁黃鐵礦)為原料，制取硫酸過程中排放的一種粉狀廢渣，其主要成分是未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)品，一般為棕紅色。硫鐵礦燒渣中一般含鐵量較低，同時還含有多種有害成分，故不能直接用于高爐煉鐵。長期以來硫鐵礦燒渣一般采用堆填處置，不僅浪費(fèi)了資源，同時擠占土地，工廠還得支付土地征用費(fèi)、運(yùn)費(fèi)和填埋費(fèi)等，增加了的生產(chǎn)成本，而且堆填時，有風(fēng)紅塵飛，有雨紅水流，對土壤、水體及大氣均有不同程度的污染，給我們生存的環(huán)境帶來了危害。硫鐵礦燒渣的礦物組成因制酸的硫鐵礦粉和制酸的工藝不同而有所不同。世界各主要生產(chǎn)或使用硫鐵礦的國家，其硫鐵礦資源的綜合利用程度較高，且利用率高低一般都表現(xiàn)在對燒渣利用的程度。日本的燒渣的利用率約75-80%，德國幾乎100%。由于發(fā)達(dá)國家均使用硫磺或含硫45%以上且雜質(zhì)較少的硫鐵礦制酸(前蘇聯(lián)將含硫48%定為標(biāo)礦，美國定為52%，因此硫鐵礦燒渣含鐵量高(如德國、西班牙、塞浦路斯、娜威、芬蘭等國其燒渣含鐵量一般均在52-58%,燒渣可直接用于煉鐵，基本上無污染問題.而我國將硫鐵礦的標(biāo)礦定為含硫35%,1t標(biāo)礦約可生產(chǎn)1t硫酸，這個標(biāo)準(zhǔn)使硫鐵礦燒渣含鐵量較低，難以直接用煉鐵。因此很長一段時間，我國對于硫鐵礦燒渣一般采用堆填處置或棄之湖海，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。硫鐵礦燒渣中的主要組分大多是可以回收利用的資源。因此，很有必要設(shè)計一種硫酸鐵礦制酸廢渣的利用方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種硫酸鐵礦制酸廢渣的利用方法。本發(fā)明的內(nèi)容包括：一種硫酸鐵礦制酸廢渣的利用方法，包括如下步驟：（1）將45-49wt%的硫酸溶液與35-37wt%的鹽酸溶液混合均勻，利用攪拌器進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為100-107轉(zhuǎn)/分鐘，得到酸浸液；（2）將步驟（1）得到的酸浸液在攪拌過程中加入硫酸鐵礦制酸廢渣粉末，控制溫度在120-124℃下，反應(yīng)2-3小時，趁熱過濾，得到濾液；（3）將步驟（2）得到的濾液加入微波誘導(dǎo)還原反應(yīng)釜，并向反應(yīng)釜內(nèi)加入硫精礦，溫度控制在100-105℃，反應(yīng)5-7小時，過濾得到濾液；（4）將步驟（3）得到的濾液加入微波誘導(dǎo)聚合反應(yīng)釜，向其中加入綠釩，完全溶解后再氯酸鈉，開啟攪拌，反應(yīng)2-3小時，得到聚合硫酸鐵。本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟（1）中，硫酸溶液與鹽酸溶液的體積比為1：2。本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟（2）中，硫酸鐵礦制酸廢渣粉末為200-300目。本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟（2）中，攪拌為順時針攪拌，攪拌速率為200-300轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟（3）中，硫鐵礦的加入量為硫酸鐵礦制酸廢渣粉末的5-6wt%。本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟（4）中，氯酸鈉的加入量為硫酸鐵礦制酸廢渣粉末的4-5wt%。本發(fā)明的有益效果是，微波技術(shù)早在二戰(zhàn)結(jié)束不久就在工業(yè)上得到應(yīng)用,但真正在研究中得到重視卻是在二十世紀(jì)七八十年代。經(jīng)過幾十年的發(fā)展已逐步形成了一系列的交叉技術(shù),在不同的領(lǐng)域微波都以自己獨(dú)有優(yōu)勢發(fā)揮著特殊的作用。微波是指電磁波譜中位于紅外線與無線電之間頻率，介于300—300000MHz的電磁波,是一種特殊的能源。微波具有比激光低的多的能級,卻能在相同的溫度甚至更低的溫度下產(chǎn)生比常規(guī)方法高幾倍甚至幾十倍的效率。以微波為基礎(chǔ)的微波技術(shù)即微波處理技術(shù)正是基于微波能作為一種新型能源的清潔、無污染性,微波作用原理的獨(dú)特性以及這種獨(dú)特作用在實(shí)際應(yīng)用中的有效性和高效性,已被各領(lǐng)域的研究者重視。以微波處理為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)也已經(jīng)形成了微波加熱干燥,微波溶樣制樣,微波萃取分離,微波合成等一系列交叉應(yīng)用技術(shù)。它的涉面已達(dá)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),化學(xué)分析檢測,有機(jī)、無機(jī)合成和藥物合成,固相催化反應(yīng),環(huán)境監(jiān)測與污染檢測監(jiān)控,治污控污處理,食品衛(wèi)生檢測,分離提取和輔助溶樣制樣,儀器自動控制分析,冶金等方面。微波技術(shù)在應(yīng)用中的優(yōu)勢明顯。微波加熱中快速、高效、高產(chǎn)、均勻、靈敏、清潔、無污染、勞動強(qiáng)度低、省溶劑、節(jié)能、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)已充分地表現(xiàn)出來。微波的作用原理還沒有一個統(tǒng)一的說法。還不能夠很好地解釋微波對一些化學(xué)反應(yīng)的誘導(dǎo)及催化作用。對于微波的高效性學(xué)術(shù)界一般有兩種不同的觀點(diǎn):一種認(rèn)為微波合成反應(yīng)速度或產(chǎn)率的提高歸結(jié)為微波的高效致熱作用及過熱效應(yīng);另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為微波作用下存在其獨(dú)特的非熱效應(yīng)的結(jié)果。不過,縱觀目前應(yīng)用中的研究可以看出,一般的微波引發(fā)的高效和高產(chǎn)都可以用這兩種觀點(diǎn)之一來解釋,或許這即是微波作用本身的兩個方面。對于微波的致熱效應(yīng),一般認(rèn)為微波能量對材料物質(zhì)有較強(qiáng)的穿透力,能對被照射物質(zhì)產(chǎn)生深層加熱作用,即所謂“內(nèi)加熱”。這與常規(guī)加熱有所不同。常規(guī)加熱一般是由表及里即所謂“外加熱”,須依靠材料物質(zhì)本身的熱傳導(dǎo),往往會出現(xiàn)加熱不均滯后現(xiàn)象。而微波加熱卻不須依靠熱傳導(dǎo)進(jìn)行內(nèi)外同時加熱,形成均勻同時加熱。對此,學(xué)術(shù)界認(rèn)為,微波產(chǎn)生交變磁場使介質(zhì)分子極化,極性分子隨高效磁場交替排列,導(dǎo)致分子高速振蕩,這種振蕩受到分子熱運(yùn)動和相鄰分子間相互作用的干擾和阻礙,產(chǎn)生了類似摩擦的作用,使分子獲得高能。在這里特別強(qiáng)調(diào),它的這種由內(nèi)到外,內(nèi)外同時加熱的獨(dú)特作用方式是常規(guī)加熱所做不到的。對于非熱效應(yīng),就是指微波作用的選擇性,不均一性的能量效應(yīng)。一般認(rèn)為,微波對不同物質(zhì)有不同的加熱效果,即不同物質(zhì)吸收微波能量的能力不同。通常,由于分子極性對微波能吸收具有差異,導(dǎo)致在極性和非極性分子的物質(zhì)中產(chǎn)生加熱的不均一性,即產(chǎn)生了溫度梯度,從而降低不同分子間的相互作用力進(jìn)一步分離。另外,由于極性分子在高速交變磁場中快速旋轉(zhuǎn)也可破壞極性分子和非極性分子之間的相互作用力。以及微波能夠引起離子遷移,使受照表面帶正電荷,從而在界面產(chǎn)生剪切應(yīng)力,同樣有助于物質(zhì)間分離。此外,在催化反應(yīng)中催化劑表面由于微波場和催化劑間獨(dú)特的藕合性能,導(dǎo)致能量分布不均勻從而形成“微波熱點(diǎn)”效應(yīng),能量高的點(diǎn)即“微波熱點(diǎn)”并成為催化反應(yīng)的活化部位,從而有效地誘導(dǎo)催化反應(yīng)發(fā)生。這些僅為微波應(yīng)用的有效和高效性的一般解釋,在具體應(yīng)用中常常出現(xiàn)無法解釋的現(xiàn)象。不過也有人認(rèn)為微波熱效應(yīng)源于電場所輻射物質(zhì)的極化作用。當(dāng)物質(zhì)具有強(qiáng)極性時這一種熱效應(yīng)會極大地增強(qiáng),在多相催化過程中通常氧化物載體是含有大量極性基因-OH。如果載體表面的活性相又是強(qiáng)微波吸收偶合介質(zhì)(強(qiáng)極性分子),則催化劑便會與微波偶合產(chǎn)生熱效應(yīng)。這就為一些催化反應(yīng)選擇微波場條件與否指明了方向。礦石中通常含有多種礦石（包括有用礦物和脈石礦物），當(dāng)用傳統(tǒng)方法加熱時，礦石中各種礦物的升溫速率基本相同，它們被加熱的溫度也大致相同，在礦物之間不會產(chǎn)生明顯的溫度差，如果在加熱過程中沒有晶型轉(zhuǎn)變、相變或化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，則礦石的顯微結(jié)構(gòu)通常不會因加熱而發(fā)生明顯的變化。當(dāng)用微波加熱時，情況則不大相同，因而礦石中的不同礦物被微波加熱到不同溫度。由于微波能夠加熱大多數(shù)有用礦物，而不加熱脈石礦物，因而在有用礦物和脈石礦物之間會形成明顯的局部溫差，從而使它們之間產(chǎn)生熱應(yīng)力，當(dāng)這種熱應(yīng)力大到一定程度時，就會在礦物之間的界面上產(chǎn)生裂縫。裂縫的產(chǎn)生可以有效地促進(jìn)有用礦物的單體解離和增加有用礦物的有效反應(yīng)面積，對于加快冶金反應(yīng)速率具有重要的實(shí)際意義。用掃描電子顯微鏡（SEM）對各種金屬氧化礦和硫化礦的應(yīng)力斷裂研究表明，礦石的顯微組織在微波輻射前后明顯不同，經(jīng)過微波輻射以后，可以觀察到礦石發(fā)生了熱應(yīng)力斷裂。雙酸酸浸還原法與單酸酸浸法相比較工藝簡單、反應(yīng)溫度低、鐵的浸出率高、縮短了酸浸單元操作時間，不僅能夠充分利用廢渣，更有利于利用廢渣制備鐵系產(chǎn)品。本發(fā)明采用微波技術(shù)進(jìn)行誘導(dǎo)反應(yīng)，大大提高了硫酸鐵礦制酸廢渣的利用率，減少了環(huán)境的破壞，降低了生產(chǎn)成本。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例1一種硫酸鐵礦制酸廢渣的利用方法，包括如下步驟：（1）將45wt%的硫酸溶液與35wt%的鹽酸溶液混合均勻，硫酸溶液與鹽酸溶液的體積比為1：2，利用攪拌器進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘，得到酸浸液；（2）將步驟（1）得到的酸浸液在攪拌過程中加入硫酸鐵礦制酸廢渣粉末，攪拌為順時針攪拌，攪拌速率為200轉(zhuǎn)/分鐘，硫酸鐵礦制酸廢渣粉末為200目，控制溫度在120℃下，反應(yīng)2小時，趁熱過濾，得到濾液；（3）將步驟（2）得到的濾液加入微波誘導(dǎo)還原反應(yīng)釜，并向反應(yīng)釜內(nèi)加入硫精礦，硫鐵礦的加入量為硫酸鐵礦制酸廢渣粉末的5wt%，溫度控制在100℃，反應(yīng)5小時，過濾得到濾液；（4）將步驟（3）得到的濾液加入微波誘導(dǎo)聚合反應(yīng)釜，向其中加入綠釩，完全溶解后再氯酸鈉，氯酸鈉的加入量為硫酸鐵礦制酸廢渣粉末的4wt%，開啟攪拌，反應(yīng)2小時，得到聚合硫酸鐵。實(shí)施例2一種硫酸鐵礦制酸廢渣的利用方法，包括如下步驟：（1）將49wt%的硫酸溶液與37wt%的鹽酸溶液混合均勻，硫酸溶液與鹽酸溶液的體積比為1：2，利用攪拌器進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為107轉(zhuǎn)/分鐘，得到酸浸液；（2）將步驟（1）得到的酸浸液在攪拌過程中加入硫酸鐵礦制酸廢渣粉末，攪拌為順時針攪拌，攪拌速率為300轉(zhuǎn)/分鐘，硫酸鐵礦制酸廢渣粉末為300目，控制溫度在124℃下，反應(yīng)3小時，趁熱過濾，得到濾液；（3）將步驟（2）得到的濾液加入微波誘導(dǎo)還原反應(yīng)釜，并向反應(yīng)釜內(nèi)加入硫精礦，硫鐵礦的加入量為硫酸鐵礦制酸廢渣粉末的6wt%，溫度控制在105℃，反應(yīng)7小時，過濾得到濾液；（4）將步驟（3）得到的濾液加入微波誘導(dǎo)聚合反應(yīng)釜，向其中加入綠釩，完全溶解后再氯酸鈉，氯酸鈉的加入量為硫酸鐵礦制酸廢渣粉末的5wt%，開啟攪拌，反應(yīng)3小時，得到聚合硫酸鐵。實(shí)施例3一種硫酸鐵礦制酸廢渣的利用方法，包括如下步驟：（1）將45-49wt%的硫酸溶液與36wt%的鹽酸溶液混合均勻，硫酸溶液與鹽酸溶液的體積比為1：2，利用攪拌器進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為105轉(zhuǎn)/分鐘，得到酸浸液；（2）將步驟（1）得到的酸浸液在攪拌過程中加入硫酸鐵礦制酸廢渣粉末，攪拌為順時針攪拌，攪拌速率為250轉(zhuǎn)/分鐘，硫酸鐵礦制酸廢渣粉末為260目，控制溫度在122℃下，反應(yīng)2.5小時，趁熱過濾，得到濾液；（3）將步驟（2）得到的濾液加入微波誘導(dǎo)還原反應(yīng)釜，并向反應(yīng)釜內(nèi)加入硫精礦，硫鐵礦的加入量為硫酸鐵礦制酸廢渣粉末的5.5wt%，溫度控制在104℃，反應(yīng)6小時，過濾得到濾液；（4）將步驟（3）得到的濾液加入微波誘導(dǎo)聚合反應(yīng)釜，向其中加入綠釩，完全溶解后再氯酸鈉，氯酸鈉的加入量為硫酸鐵礦制酸廢渣粉末的4.5wt%，開啟攪拌，反應(yīng)2.5小時，得到聚合硫酸鐵。實(shí)施例1-3得到的產(chǎn)品性能以及成本如下表：項目密度PH沉淀成本元/t實(shí)施例11.592.790.07204實(shí)施例21.572.770.05205實(shí)施例31.792.490.04203所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上任何實(shí)施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實(shí)施例或者不同實(shí)施例中的技術(shù)特征之間也可以進(jìn)行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細(xì)節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3