硫膏配礦有效硫分析方法的研究

韓穎，王殿甦，翟向軍，邢毅，尚國祥

遼寧本溪本鋼板材股份有限公司焦化廠

硫膏配礦有效硫分析方法的研究

韓穎，王殿甦，翟向軍，邢毅，尚國祥

遼寧本溪本鋼板材股份有限公司焦化廠

硫膏配礦制酸有效硫分析目前尚無統一的標準方法，借鑒硫鐵礦有效硫含量定量取得了令人滿意的效果。不僅回收利用廢物（硫膏）同時又帶來可觀的經濟效益。

硫膏；配礦；回收利用

脫硫脫氰系統從煤氣中脫出的硫膏無序排放既污染了環境，又由于硫磺的易燃性，存在著極大的火險隱患。因此，妥善處理回收副產品硫膏勢在必行。特采用模擬硫鐵礦生產工藝——以硫膏為主要原料與礦渣按一定比例模擬硫鐵礦含量配制后，再進行焙燒制取硫酸。文中對硫膏配礦中有效硫含量的測定因素改變——吸收液用量、進樣方式對含硫結果影響，并對在試驗、以及生產過程中遇到的一些問題進行探討。

一、硫膏及配礦中有效硫含量的測定

1方法要點：試樣在空氣流中燃燒，單體硫與硫化物中硫轉變為二氧化硫氣體逸出用過氧化氫溶液吸收并氧化成硫酸，以甲基紅—亞甲基藍為指示劑，用氫氧化鈉標準溶液滴定。

2實驗試劑和溶液：過氧化氫（HG.3—1082—77）3%溶液，無水氧化鈣（HGB3208—60）化學純固體，甲基紅—亞甲基藍混合指示劑：將0.2%甲基紅（HG.3—958—76）的無水乙醇（GB678—78）溶液和0.1%亞甲基藍（HGB3394—60）的無水乙醇溶液等體積混合，貯于棕色瓶中，氫氧化鈉（GB629—77）0.1000mol∕L標準溶液。

3實驗儀器和裝置：高溫管式電爐（控溫在815℃）；H—3型瓷舟，使用前應在1+1鹽酸溶液煮沸，用水洗凈、烘干。在850℃預先灼燒1h；溫度控制儀；抽氣泵；錐型瓷管：N21號，內徑18mm，外徑22 mm。錐型部分長50 mm，外徑7 mm。總長600 mm；二氧化硫吸收裝置；轉子流量計；裝有無水氧化鈣500mL干燥塔。

4實驗步驟

（1）裝置試漏：在抽氣的情況下，將空氣流量調至0.8升∕min，封閉干燥氣進口。流量計轉子于零位不動，則證明嚴密不漏氣。

（2）吸收液的制備：量取20mL3%H2O2、混合指示劑5～6滴和80mL蒸餾水。于二氧化硫吸收裝置中。用氫氧化鈉溶液以中和過氧化氫吸收生成的酸。至吸收液恰變為亮綠色，不在變紅色為止。

（3）試樣的制備：將測定完水份的干燥試樣研磨至通過100目的篩子，稱取研磨后的試樣硫膏0.05 g，配礦0.2 g（稱準至0.0002 g），平鋪于瓷舟中，覆蓋渣塵（硫鐵礦制酸后產生的渣塵）以防爆燃。

（4）按圖連接好裝置，將磁舟分段緩慢推至管式爐恒溫區，此過程中，保證試樣處于平穩燃燒狀態，在恒溫區燃燒時間保證20～30min取下吸收瓶，用蒸餾水沖洗連接管，將吸收液用氫氧化鈉標準溶液滴定至由紫紅色變為鋼灰色為終點。

5結果計算：

C—氫氧化鈉標準溶液的濃度，mol∕L；V—氫氧化鈉標準溶液消耗的體積，mL；m—試樣質量，g。

二、實驗結果與數據分析討論

1隨機抽取6個的硫膏樣品按上述方法測定，可知，我廠硫膏含硫在85～90%之間。

2模擬硫鐵礦生產工藝利用硫膏、礦渣按一定比例配制不同含量的硫的測定試驗：

配制方法：稱取上述礦渣、硫膏按比例配制，進行研細，用100目篩子過篩，在105～110℃干燥箱烘1h，再篩，混勻備用。

3進樣方式：分段進樣與不分段進樣的對比試驗。

（1）采用直接進樣，直接將試樣送入管式電爐中段。

（2）采用分三次將試樣送入管式電爐中段，每次在不見硫燃燒氣流時將其推入。二者之間存在顯著差異。

因此，采用20mL H2O2+80 mLH2O分段和不分段進樣存在顯著差異，二者不能相互替代。只能采用分段進樣方式。注：以下采取的進樣方式為分段進樣。

三、方法的準確度試驗

1方法的準確度試驗我們通過計算加標回收率進行測定。按試驗方法測定了我廠硫膏配礦樣品，分析結果及加標回收率試驗結果見表1。

表1

2方法的精密度試驗。按本試驗方法對1個樣品分別進行了8次測定，統計結果說明該方法精度很理想，均小于允許標準偏差（含量30～40%，S=0.5）。

3樣品分析。對我廠配礦硫含量進行了隨機測定，測定我廠硫膏配礦硫含量，在35.73%左右。

4隨機抽取6組上述原料生產出的工業硫酸，干燥酸含量% 93.5～94.5，吸收酸含量%98.2～98.6，成品酸含量92.5%，成品酸燒渣0.03%。

5正式投入生產后，我們對硫膏配礦生產硫酸工藝外排跟蹤1個月，酸霧0.03g∕m3；水份0.2g∕m3；塵0.05g∕m3；SO20.05%；除霧效率99.9%，除塵效率99.9%，完全符合尾氣直排技術要求。

四、結論

1模擬硫鐵礦生產工藝用硫膏配礦制取硫酸有效硫含量在吸收液用量、反應時間完全可執行（國標GB2459—2469—81），在進樣方式上由于硫磺燃點低應采用分段進樣。

2在改變吸收液用量、進樣方式、以及反應時間方面均無差異，由于反應時間上原料組成的改變，在制樣過程中也不容忽視。

（1）試樣研磨時，防止用力過劇，動作過快，以免引起硫的發熱而氧化損失。

（2）烘水分時，溫度過高而使硫損失。參照《硫磺中水分測定》其溫度為80±2℃，而《硫鐵礦和硫精礦測定方法》水分測定其溫度為100±5℃。建議在制樣過程中，應有所改進。

3硫膏配礦制硫酸按含硫在34～37%之間配礦后，并入硫酸生產系統。在此情況下，硫酸生產“四率”平均為：燒出率99.80%、凈化率98.30%、轉化率99.3%、吸收率99.90%，尾氣排放直接達標。

4硫酸車間共處理硫膏近2000噸，按硫酸生產“四率”指標計算，可生產硫酸6000余噸，實現經濟效240萬元。采用沸騰爐焙燒法處理廢舊硫膏，既取得了巨大的環保效益，又獲得了一定的經濟效益。

[1]煤炭科學研究院北京煤化學研究所編著.《煤炭化驗手冊》煤炭工業出版社，P658

[2]劉珍.北京化工大學，化驗員讀本.化學分析，上冊，化學工業出版社，1998，p298-310