电石渣和煤矸石对型煤固硫性能的影响及作用机制研究

研制高效低成本的耐高温固硫剂和添加剂有助于解决型煤高温燃烧环境下钙基固硫产物的分解问题。电石渣和煤矸石属于典型的工业固体废弃物,利用固废作为添加剂制备固硫型煤有助于降低固硫型煤成本和挖掘固废资源价值,发挥这两种固废中矿物组分协同作用可改善高温条件下型煤固硫效果。开展了电石渣和煤矸石分别作为固硫剂和添加剂制备环保型煤的研究,考察了固硫剂种类(碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙和电石渣)、钙硫物质的量比(1.5~4.0)、燃烧温度(900℃~1300℃)、煤矸石用量(2%~7%)对型煤固硫效果的影响。通过型煤燃烧评价实验发现,仅用电石渣作为固硫剂,在钙硫物质的量比为3.0时制得的型煤在燃烧温度低于1000℃时固硫率能达到80%以上,燃烧温度提高到1300℃时型煤固硫率下降40%,结合分析表征数据发现主要原因是固硫产物硫酸钙的高温分解。添加的煤矸石在高温条件下被电石渣组分活化后起到辅助固硫作用,当添加的煤矸石的质量分数达到5%时型煤的固硫率能维持在60%以上,在此基础上增加煤矸石用量并不能明显提升型煤固硫率。通过固硫产物热稳定性研究并结合分析表征数据发现,高铝煤矸石灰渣活性组分发生高温反应生成硫铝酸钙、钙黄长石、硅酸三钙等耐高温稳定物相,在一定程度上抑制了CaSO_(4)的分解,从而提高了型煤的高温固硫率。

水淬高炉矿渣还原性对高硫尾砂氧化过程的影响探索研究

尾砂是选矿厂在特定的经济技术条件下,将矿石磨细,选取有用成分后排放的废弃物,是我国排放量最大的工业固废。尾砂的大量堆存不仅会形成安全隐患,还会引起占用土地、污染土地和水体等问题。利用尾砂进行矿山充填是实现尾砂大宗量消纳处置的有效途径。高硫尾砂一般指硫元素含量大于8%的尾砂,由于高硫尾砂氧化生成的硫酸根达到一定浓度后就会对水泥的硬化过程有破坏作用,导致高硫尾砂在矿山充填中的利用率较低。找到抑制高硫尾砂氧化的方法是降低高硫尾砂环境污染、提高高硫尾砂充填利用率的途径之一。本文通过开展高硫尾砂氧化试验,对水淬高炉矿渣的还原性对高硫尾砂氧化过程的影响开展了探索研究,通过观察试验结果,结合理论分析和其他学者的研究成果,可以得出结论:①高硫尾砂在水中可以发生氧化反应,主要反应过程为黄铁矿(FeS2)等硫化物与水和水中的溶氧反应生成硫酸根和氢离子;②矿渣微粉对高硫尾砂的氧化过程有抑制作用,可以显著减缓水中高硫尾砂的氧化速率;③矿渣微粉具有还原性,还原性来源是高炉中的还原性气氛,还原性的物质承担者是其中低价态的硫;④矿渣微粉抑制高硫尾砂氧化速率的原因是矿渣中低价态的硫优先与水中的溶氧发生反应,降低了高硫尾砂中硫化物的氧化速率。

降低铅冶炼底吹炉高铅渣含硫量的生产实践

某铅冶炼厂采用“富氧底吹氧化-氧气侧吹还原”工艺进行粗铅冶炼,底吹炉产出的高铅渣含硫量较高,达到1.3%~1.6%,对后续尾气脱硫系统造成一定影响,环保处理成本升高。为了解决该问题,本文结合理论和生产实践分析了铅冶炼底吹炉高铅渣含硫高的主要原因。高铅渣中的硫主要以硫酸根形态存在,这些硫酸根一部分来自入炉物料中的硫酸盐类铅物料,另一部分则是在熔炼过程中由硫化铅精矿发生氧化反应生成的。降低高铅渣含硫量的主要途径是提高熔池熔炼的温度和降低系统中SO_(2)的分压。结合生产实践从渣型、氧料比、入炉粒矿含硫、系统SO_(2)分压等方面探讨了降低底吹炉高铅渣含硫量的途径和方法。在含铅渣料搭配比例30%左右,控制渣温1050~1100℃,控制渣型FeO/SiO_(2)1.4~1.8,CaO/SiO_(2)0.4~0.6;氧料比100~110 Nm^(3)/t,入炉粒矿有效硫12.5%~13.5%及适当负压等相关工艺参数组合条件下,可使高铅渣残硫保持在1.2%以下。

高硫塑料模具钢中硫稳定性控制基础研究

基于高硫塑料模具钢典型缺陷检测和MnS析出行为研究,结合热力学计算和工业试验探索了高硫塑料模具钢精炼过程硫稳定性控制手段。结果表明,MnS夹杂是裂纹产生的原因之一。MnS在1708 K开始析出,且优先发生位错形核。MnS发生晶界形核的最快沉淀析出温度为1573 K,并在铸坯加热过程明显长大。综合高硫塑料模具钢精炼顶渣物化性质、硫容量和硫分配比的理论研究,确定最优精炼顶渣成分范围:1.55≤(w(CaO)/w(SiO_(2)))≤1.7、24%≤w(Al 2O 3)≤28%、1.4≤(w(CaO)/w(Al 2O 3))≤2.3、7%≤w(MgO)≤9%和2.5%≤∑w(FeO+MnO)≤4.0%。精炼顶渣成分与精炼工艺优化后,VD出站到中包钢中硫平均降低质量分数由108×10-6减少至30×10-6,平均Al s损由24.9×10-6减少至14.2×10-6,实现了模具钢中硫稳定性和VD至中包Al s损的大幅度改善。

蒸馏-臭氧酸浸处理高硫渣浮选尾矿

采用蒸馏—臭氧氧化—稀硫酸浸出工艺路线处理氧压浸锌的浮选硫尾矿,主要为蒸馏法回收单质硫,臭氧氧化—稀硫酸浸出浮选硫尾矿回收其中有价元素。在温度400℃、保温时间0.5 h、载气流量400 mL/min条件下,浮选硫尾矿中硫元素的回收率可达到92%以上。臭氧对硫尾矿中Fe、Cu、As、Zn等元素的浸出具有很好的促进效果。在温度80℃、时间2 h、液固比6、氧气流量400 mL/min、硫酸浓度1.6 mol/L、搅拌速度400 r/min的条件下,Fe、Cu、As、Zn的浸出率分别可达到73.08%、90.97%、89.69%、99.03%。

Recovery of titania from high titanium slag by roasting method using concentrated sulfuric acid

By means of energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and scanning electron microscope (SEM) analysis, the phase structure characteristics of high titanium slag were analyzed. Through the single factor and the orthogonal experiment methods, the effects of material particle size, mass ratio of acid to ore, roasting temperature, and roasting time on the acidolysis ratio of TiO2 during the process of roasting high titanium slag with concentrated sulfuric acid were systematically investigated. The results show that the sequence of each factor affecting the acidolysis ratio of TiO2 is: mass ratio of acid to ore, roasting time, and roasting temperature. The optimum technological conditions are obtained as mass ratio of acid to ore of 2.1, roasting temperature of 310°C, roasting time of 75min, and material particle size of 45–53μm. The acidolysis ratio of TiO2 is over 96% under the optimum conditions. The roasting process is proved to be significant in the exploitation and utilization of high titanium slag. The advantages of the proposed roasting process are of high efficiency, low power consumption, and minimum pollution.

高频红外吸收法测定KR脱硫渣中高硫含量

采用高频红外吸收法测定KR脱硫渣中的S元素含量,实验选用硫酸钾基准试剂建立S元素标准工作曲线,考虑KR脱硫渣的构成组分,选择锡粒、纯铁、钨粒作为助熔剂。实验分析坩埚盖会对高硫样品分析结果产生的影响,建立KR脱硫渣中S元素的高频红外测定方法。按实验方法对3个不同S含量的样品进行7次重复性测定,测得相对标准偏差(RSD,n=7)≤2.00%,加标回收率的实验结果为97.6%~104.3%,此实验满足日常分析要求。

燃用高硫煤W火焰锅炉结焦与炉效综合治理

某燃用高硫无烟煤W火焰锅炉,日常运行存在结焦严重、锅炉效率低等问题,通过适当提高运行氧量、降低A/D磨煤机煤粉细度、关小乏气挡板、开大燃烧器B风门、关小燃烧器F风门等优化调整后,排烟温度由148.9℃降至145.4℃,CO含量由675μL/L降至37μL/L,飞灰含碳量由5.00%降至2.87%,未燃碳损失由2.49%降至1.74%,锅炉热效率由89.82%提高至90.93%,观火孔处挂焦量明显减少,捞渣机处渣量明显增多,锅炉掉焦次数减少,炉膛结焦状况明显改善。

钡盐脱硫渣制备氢氧化钡试验研究

研究了用钡盐脱硫渣制备氢氧化钡。通过单因素试验和正交试验,考察了溶解温度、反应时间、液固体积质量比对硫化钡溶解制备氢氧化钡的影响。结果表明:影响氢氧化钡的因素主次强度为溶解温度>液固体积质量比>反应时间;在溶解温度95℃、反应时间60min、液固体积质量比2.5∶1的最佳条件下,氢氧化钡生成率为98.92%,满足工业化需求。

苛化后液氢氧化钡脱硫渣的回收

为了降低钡盐脱硫成本使其循环使用,提出了高硫铝土矿苛化后液氢氧化钡脱硫渣回收钡的方法,并通过单因素和正交实验方法考查了反应温度、反应时间、盐酸浓度对其中碳酸钡分解率的影响。结果表明:对碳酸钡分解率影响因素的主次顺序为:盐酸浓度、反应温度、反应时间。较佳反应条件是反应温度为65℃、反应时间为40min和盐酸浓度为30%,碳酸钡分解率为97.98%。

高硫含铋渣中铋的回收工艺优化

通过对高硫含铋渣中回收铋方法进行研究。试验表明,通过对高硫含铋渣中铜进行转型预处理,能使后续铜、铋有效分离,且工艺简单,生产成本低。转型预处理铋浸出率0.38%,铜转型率96.21%,铜基本残留在渣相中。盐酸浸铋工序脱硫率98.14%,铋浸出率95.47%,铜脱除率98.21%,实现了铋的较好回收。

湿法炼锌净化镍钴渣综合利用生产实践

净化渣综合回收一直是湿法炼锌需要解决的问题之一。本文阐述了湿法炼锌净化镍钴渣浓硫酸全浸及钴分离技术,其有可效回收锌、钴、铅、镉及镍等有价金属,实现镍钴渣高价值综合利用。

高硫粉煤灰磷矿渣复合材的制备及其混凝土性能研究

高硫粉煤灰因为其高硫、高游离钙含量而被限制在水泥和混凝土中应用。通过采用消解和复合粉磨工艺对高硫粉煤灰和磷矿渣进行处理,采用物理稀释法来解决原状高硫灰中硫和游离钙超标的问题,配置了一种新型的复合材。该复合材集合了两种原材料的优点、削弱了各自的缺点,在混凝土中以10%-60%任意掺量替代水泥时,混凝土性能表现优良。研究成果对探索高硫粉煤灰的综合利用具有积极的作用。

复杂高硫渣中有价金属的分离工艺

采用煤油脱硫—氯盐浸出—分步水解法对复杂高硫渣中有价金属的分离进行研究。研究反应时间、反应温度、液固比等因素对实验过程的影响。结果表明:在反应温度为95℃,反应时间为0.5h,液固比分别为111时进行2次连续煤油脱硫实验,硫的脱除率为98%,脱硫渣中铋和锑富集,其含量约为复杂高硫渣的6倍。在硫酸质量浓度和氯化钠质量浓度均为150g/L,液固比为101,反应温度为65℃时,锑的浸出率为96%,铋的浸出率为98%。采用分步水解,在氯盐浸出液中控制pH=0.8水解沉锑;在沉锑后液中控制pH=1.5水解沉铋,锑和铋的沉淀率分别为85.6%和98%。在整个优化工艺条件下,锑的回收率为82%,铋的回收率为96%。

电解锰压滤渣高温脱硫研究

采用直接煅烧法、还原法及添加脱硫剂煅烧法对电解锰压滤渣进行了高温脱硫,研究了不同方法得到的脱硫产物的物相、残硫量和活性,并比较了几种方法的工业适用性。结果表明:直接煅烧法的脱硫渣和坩埚粘连严重,实际操作困难;加入煤粉并没有改善脱硫渣和坩埚的粘连问题,且脱硫渣中残硫量高;石灰石虽能减弱脱硫渣和坩埚的粘连,但由于生成惰性物质石英,降低了脱硫渣的活性;采用铝矾土作为脱硫剂进行脱硫,脱硫渣的残硫量低,脱硫渣和坩埚不粘连,脱硫渣活性高。铝矾土添加量为42%(质量分数),脱硫温度为1250℃,脱硫保温时间为5 min时,脱硫渣中硫含量为0.0894%(质量分数),达到脱硫要求。

高硫尾砂胶结充填试验研究

普通硅酸盐水泥广泛用于高硫尾砂的胶结充填,但因硫酸盐侵蚀会导致充填体早期强度低而后期膨胀、开裂以及强度倒缩。本研究以矿渣为主要材料辅以少量激发剂配制成KL固化剂取代水泥固化高硫尾砂,相同条件下,试样7d和60d强度是水泥试样的2.3倍和6.0倍,早期强度高,后期强度不倒缩。KL固化剂中的低碱环境使得适量钙矾石在早期形成,不破坏水化硅酸钙凝胶结构,还能充当骨架降低孔隙率使试样更密实。综上可知,与水泥相比,KL固化剂固化高硫尾砂具有更好的强度和耐久性。

采用HBL121从锌置换渣高浓度硫酸浸出液中萃取回收镓

针对现行的湿法炼锌渣中萃取镓工艺存在调酸复杂、添加络合剂成本高、有机相损失严重等弊端,采用新型萃取剂HBL121从锌置换渣的高浓度硫酸浸出液中直接萃取镓,考察料液酸度、萃取剂浓度、萃取温度、萃取时间和相比对萃取的影响以及H2SO4浓度、反萃温度、反萃时间和反萃相比对反萃的影响,分别绘制萃取平衡等温线和反萃平衡等温线,并对萃取剂转型条件进行研究。结果表明:以有机相组成为40%HBL121(质量分数)+20%癸醇(体积分数)+磺化煤油作为萃取剂,料液酸度为108.67 g/L H2SO4,其最佳萃取条件为萃取温度25℃、萃取时间10 min、相比O/A=1:1,经过4级逆流萃取,镓萃取率达到98.14%。负载有机相用200 g/L的H2SO4溶液可选择性反萃镓,得到高纯度硫酸镓溶液,其最佳反萃条件为反萃温度25℃、反萃时间8 min、相比O/A=4:1。经过5级逆流反萃,反萃率可达到99.18%。反萃镓后负载有机相再用7 mol/L盐酸溶液反萃共萃的铁并转型,控制反萃温度25℃、反萃时间2 min、O/A=1.5:1,经过3级逆流反萃,铁反萃率可达到99.23%并完成转型,萃取剂循环使用。

氧压浸锌高硫渣工艺矿物学研究及元素回收

氧压浸锌是一种新兴的湿法浸锌工艺,工艺过程中将会产生40%高硫渣,由于高硫渣的颗粒不均匀,黏度大,工艺矿物学研究不深入,导致高硫渣的处理和利用难度大。以内蒙某锌冶炼厂的高硫渣、硫精矿、硫尾矿为研究对象,研究其工艺矿物学特性,以及有价金属铅、锌、铜、银等综合回收利用。采用XRF、偏光显微镜、SEM-EDS、激光粒度分析仪和MLA矿物解离分析仪等测试分析方法,探究高硫渣、硫精矿、硫尾矿的元素和矿物组成、粒度和矿物连生情况。高硫渣浮选硫回收率84.5%,硫尾矿投入奥斯麦特富氧顶吹炉铅冶炼系统后,Pb、Zn、Ag的回收率分别为95.3%、85.6%、96.91%。

高炉渣制备聚硫酸铝硅絮凝剂

提出以高炉渣为原料制备聚硫酸铝硅絮凝剂的新工艺,运用红外光谱分析絮凝剂结构,讨论pH值及体系质量浓度对模拟废水絮凝效果的影响。研究发现:该絮凝剂处理模拟废水脱色率可达90%以上;随pH值升高,絮凝剂的电中和作用会降低,絮凝效果减弱,但随着铝硅聚合物的聚合度逐渐升高,絮凝剂的架桥与网捕作用增强,絮凝效果略有回升;絮凝剂质量浓度提高会促进铝离子的水解及其产物与硅酸分子的配合反应,其对色度去除率的影响与pH值也有很大关系。

锌冶炼高硫渣对烟气中单质汞的脱除性能研究

湿法炼锌过程会造成大量的冶炼废弃高硫渣,这些渣中含有大量的亲汞元素硫。基于以废治废的理念,采用高硫渣对烟气中的汞进行吸附,通过XRD等手段对制备材料的性能进行表征,分析其物理化学性质,并对吸附条件进行研究。结果表明,160℃下高硫渣对单质汞的吸附效率较好,达到了66.28%,而经过ZnO改性之后的高硫渣,其吸附效率在模拟烟气气氛以及不同的温度条件下均可以达到85%。