[發(fā)明專利]一種利用黃鐵礦同時還原磷石膏及鈦白廢渣綠礬制硫酸的方法

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• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108383089A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設計）人: 呂莉;唐盛偉;鄭東鑰;陳彥逍;張濤
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: C01B17/50
• 分類號: C01B17/50;C01G49/00;C21C7/076
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本發(fā)明公開了一種利用黃鐵礦?鈦白廢渣綠礬?磷石膏同時制備硫酸和鐵酸鈣的方法，其工藝過程包括：(1)將細磨至一定粒度的黃鐵礦、磷石膏和鈦白廢渣綠礬按一定比例均勻混和；(2)將混合料壓片后或直接將混合物料在一定溫度下反應一定時間，得到固體還原產(chǎn)物以及含SO₂尾氣；所得固體還原產(chǎn)物可作為預熔型煉鋼造渣劑；(3)將步驟(2)所得的含SO₂尾氣進行除塵凈化后送入硫酸系統(tǒng)制備硫酸成品。本工藝利用黃鐵礦同時還原磷石膏及鈦白廢渣綠礬制硫酸，實現(xiàn)磷石膏、鈦白廢渣綠礬固廢處理及回收利用，并獲得硫酸及煉鋼造渣劑鐵酸鈣產(chǎn)品。本發(fā)明磷石膏的分解率可達98wt%以上，窯氣SO₂濃度較可達15vol%以上，固相產(chǎn)物鐵酸鈣純度可達90wt%以上。本發(fā)明工藝簡單，無三廢排出，環(huán)境和經(jīng)濟效益優(yōu)勢顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工冶金技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種利用黃鐵礦、鈦白廢渣綠礬、磷石膏同時制備硫酸和鐵酸鈣的方法。

背景技術(shù)

磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過程中磷礦與硫酸反應生成的工業(yè)廢渣，主要成分是硫酸鈣，同時還含有鐵、鋁、磷、硅等雜質(zhì)。目前磷石膏除部分用于建材生產(chǎn)外，主要采取露天堆存的方式處理。加大開發(fā)磷石膏大規(guī)模利用的有效途徑對實現(xiàn)磷肥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展及避免過度占用土地資源和保護環(huán)境都具有重大意義。

磷石膏還原制硫酸可與濕法磷酸生產(chǎn)工藝相耦合，硫資源循環(huán)利用，是具有良好應用前景的可實現(xiàn)大規(guī)模消耗磷石膏的綜合利用途徑。公開號為CN 101041439 A的中國專利提出了一種利用廢渣磷石膏制備硅灰石和硫酸的方法，其將磷石膏、炭粉、石英粉按化學計量比混合后投入反應器，升溫至1200 ℃并保溫2. 5h，冷卻至室溫得硅灰石，鍛燒過程中產(chǎn)生的SO₂進用于后續(xù)制硫酸工段。該發(fā)明中磷石膏的分解過程為焦炭還原控制步驟，存在能耗較高，窯氣中SO₂濃度低，生成的CO₂對環(huán)境不友好等問題。公開號為CN 1884048 A的中國專利提出了一種用高硫煤還原分解磷石膏的方法，其將烘干過的磷石膏和高硫煤（硫含量≥3%）混合均勻后送入還原分解爐，控制爐溫為800~1350 ℃，進行還原分解反應，產(chǎn)出的SO₂作為制硫酸工藝的原料氣，固體產(chǎn)物中CaO用作生產(chǎn)水泥的配料。該發(fā)明是實質(zhì)上依然屬于焦炭還原分解磷石膏，能耗依然較高。公開號為CN 101708826 A的中國專利提出了一種用硫磺還原分解磷石膏的方法，其先將預熱后的磷石膏與氣態(tài)硫磺于惰性氛圍下低溫反應1~2h；再將所得硫化鈣料塊研磨后與磷石膏混合均勻，在非氧化性氣氛中、1000~1400 ℃下焙燒0.5~3h，所得固體渣料中CaO作為水泥熟料用于水泥生產(chǎn)，產(chǎn)生的SO₂與第一工段產(chǎn)生的尾氣合并用于硫酸生產(chǎn)。該工藝采用兩段工序，流程不夠簡單，且對設備腐蝕性有一定要求。

黃鐵礦（FeS₂）是我國主要的硫資源來源，儲量豐富，已探明的資源儲量居世界前列，目前我國40～50%的硫酸生產(chǎn)以硫鐵礦為原料。公開號為CN 102530889 A的中國專利提出了一種黃鐵礦還原分解石膏制硫酸的方法，其將石膏與硫鐵礦研磨后并按比例混合均勻，再將該混合物料加入溫度800～1300 ℃的反應器中，在惰性、弱氧化或還原氣氛下焙燒0.1~4h，產(chǎn)生的SO₂尾氣用于制硫酸。該發(fā)明并未對其生成的固體殘渣加以利用，其主要原因是固體廢渣為氧化鈣和鐵酸鈣的混合物，將其分離利用難度較大；若堆放處理，則必然浪費土地資源，增加維護成本，且可能造成二次污染。

鈦白廢渣綠礬是硫酸法鈦白生產(chǎn)副產(chǎn)的廢渣，每生產(chǎn)1 t鈦白粉產(chǎn)出3～4 t硫酸亞鐵。目前鈦白廢渣綠礬有效利用途徑不多，仍以堆放為主，造成硫、鐵資源的巨大浪費和環(huán)境污染。公開號為CN 103539207 A的中國專利提出了二硫化亞鐵還原分解硫酸鐵制備氧化鐵紅的方法，該方法將鐵的硫酸鹽與二硫化亞鐵按一定摩爾比混合，于550～800 ℃下焙燒0.5～3h，得到二氧化硫和氧化鐵紅。該發(fā)明方法所得氧化鐵紅產(chǎn)品純度達到80wt% 以上，適合大規(guī)模利用鈦白廢渣綠礬。