[发明专利]一种用硫铁渣制备柱状石膏及滤液处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及石膏，特别涉及以硫铁渣为原料制作用于建筑、塑料、橡胶、涂料中的石膏的方法。

背景技术

近十年来，我国铅锌冶金保持了快速增长的势头，2010年，铅锌总产量达到958.10万吨。对于年产10万吨的湿法工艺生电锌厂，若锌精矿含铁以8％计，则每年产出的硫铁渣(主要成分的分子式为：(NH₄)₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂)约为5.3万吨，一般就近建设渣场堆存，不但占用宝贵的土地资源，而且硫铁渣中的重金属，如Zn、Cu、Cd、Pb、As和Sb等，在自然堆存条件下会不断溶出从而污染地下水和土壤[陈永明，唐谟堂，杨声海，等.NaOH分解含铟铁矾渣新工艺[J].中国有色金属学报，2009，19(7)：1322-1331]。我国铅锌金属产量已连续多年位居世界第一。在产品产能飞速发展的同时，生产过程中的硫铁渣的处理问题逐步凸现，不仅关系到资源的综合循环利用，而且更关系到对自然环境的影响。

石膏是硫酸盐矿物，其化学分子式为CaSO₄·2H₂O。石膏可以脱水形成硬石膏，在自然界中他们都呈一种亚稳定状态，在一定条件下可互相转化。天然石膏主要价值是它在不同温度条件下加热,其煅烧产物具有不同的特征。如将天然石膏加热到65～70℃时开始脱水,变成半水石膏；加热到200℃以内逐渐脱水,半水石膏部分变为无水石膏,但与水接触很快凝结变为二水石膏；加热到200～300℃,主要成为无水石膏,凝结变慢,但强度增大；加热到300～450℃时的产物为无水石膏,凝结变快,但强度较低；加热到400～700℃之间,化学成分不变,成为一种新变种——“烧死”石膏,其极难溶于水,加水后也不凝结；继续加热到800℃时,无水石膏变得凝结缓慢和硬化；加热到800～1000℃时,生成游离石灰,获得正常的极有价值的普通煅烧石膏；石膏主要作石膏的预制品,如石膏板、墙体构件、隔热筒瓦、建筑装饰品等。石膏建筑制品具有防火、隔热、吸音、收缩率小和可钉、可锯、可粘结及体重轻、抗震性能好等特点[石膏的特征及用途[J].山东国土资源，2005，21B：46]。

综上所述，如何将硫铁渣变为有用的石膏，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用硫铁渣为原料制备柱状石膏的方法，可解决硫铁渣的环境问题，变废为宝，获得性能较好的柱状石膏，还可获得硫酸铁化工原料。还可解决生产过程中的滤液污染。

本发明的技术方案是：

一种用硫铁渣制备柱状石膏的方法，其特征在于，依次包括下述步骤：

A、硫铁分离 在硫铁渣中加入水、表面变质剂和分解剂，在60℃加热搅拌2小时后，加入硫酸，得到硫酸钙沉淀和硫酸铁溶液，过滤、分离；其中，表面变质剂为松香皂、烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、聚羧酸钠或氧化石蜡皂，加入量为硫铁渣质量的0.1-5％；分解剂为石灰、电石渣中的一种，加入量为硫铁渣10-20％；

B、柱状石膏的制备 在带冷凝回流装置的烧瓶中加入硫酸钙沉淀、杂质屏蔽剂、形貌生长控制剂，在90-120℃反应1-3h后，过滤、洗涤、烘干得到柱状石膏和滤液；

C、滤液处理：在B步骤所得的滤液中加入沉淀剂，得到沉淀产物，过滤后的滤液可循环利用；所述的沉淀剂为淀粉、明胶、羟甲基纤维素中的一种；加入量为溶液质量的1％。

上述方法中：步骤A中水的加入量为铁矾渣质量的1000-2000％；杂质屏蔽剂为甘油、三羟甲基丙烷、三乙二醇中的一种，加入量为硫铁渣质量500-1000％；形貌生长控制剂为溴化十六烷基三甲铵、丁二酸、十二烷基磺酸钠中的一种，加入量为硫铁渣质量1-10％。

硫铁渣，由于含硫，如直接做为炼铁原料，在炼铁过程中，将产生二氧化硫污染空气；部分硫可残留在铁中，使铁性能下降，该渣不能直接用于炼铁。硫铁渣，直接加酸，很难分解，加入石灰、电石渣容易分解，得到硫酸钙、氢氧化铁和氨气，氨气可返回炼锌系统。氢氧化铁容易溶于硫酸溶液，得到硫酸铁；硫酸钙在硫酸中的溶解度较低，从而容易实现铁和钙的分离；表面变质剂可改善物质的表面性能，有利于分散，避免团聚；杂质屏蔽剂可避免杂质在溶剂中溶解，减少杂质对石膏生长的影响，形貌生长控制剂可改善石膏的生长行为，得到柱状石膏；在滤液中加入沉淀剂，有利于固体颗粒的聚集、沉淀，便于溶剂过滤。