斷硫劑CZ對回收銅渣氯浸渣中硫的影響

南寧，冷欣燕，陳帥

（商洛學院 化學工程與現代材料學院/陜西省尾礦資源綜合利用重點實驗室，陜西商洛 726000）

我國硫資源大多品味低且儲量小，而隨著經濟的快速發展硫資源供求矛盾愈發激烈，如何加大硫的產量已迫在眉睫[1]，銅渣氯浸渣是鎳電解工藝流程中產生的殘渣，主要含有硫、鎳、銅等元素，渣中硫的質量分數高達70%左右，當中單體硫占總硫質量的90%左右[2-3]。由于長期缺乏科學合理的提取回收技術，銅渣氯浸渣便一直堆存在渣場，造成了資源的嚴重浪費，從銅渣氯浸渣中提取回收硫具有一定現實意義。目前提取硫的方法主要為物理法和化學法，其中物理法主要包括熱過濾法、浮選法、高壓傾析法等[4-6]；化學法主要包括硫化鈉法、有機溶劑法等[7-8]。上述兩種方法一般情況下都只適用于提取回收無機硫，而當硫原子為超過S8的長鏈有機硫時，提取回收效果并不理想，銅渣氯浸渣中硫主要以長鏈有機硫為主[9]，在采用熱過濾法回收銅渣氯浸渣中硫的工藝過程中，當溫度超過一定值之后，渣中的硫粘度增大，很難將硫過濾出來[10]。斷硫劑能使長鏈有機硫斷裂轉變為短鏈無機硫，提高硫的回收率，有利于渣中硫的提取回收，本文主要研究斷硫劑對回收銅渣氯浸渣中硫的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

所用斷硫劑選用CZ(N,N-環己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺)，銅渣氯浸渣選用某企業鎳生產線產生的廢渣，采用ICP-OES（感應耦合等離子發射光譜儀）對銅渣氯浸渣進行檢測分析，測得其硫含量高達85.47%，具體成分如表1所示。

表1 銅渣氯浸渣化學成分

1.2 工藝流程

銅渣氯浸渣進行預處理得到洗渣，向洗渣中添加一定量的斷硫劑，混合均勻之后放入燒杯內并用濾布蓋住燒杯口，將燒杯放入到真空干燥箱內，于一定溫度條件下真空保溫一段時間，在干燥箱內進行硫渣分離，將過濾得到的硫晾干稱重，計算銅渣氯浸渣中硫的回收率。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 回收銅渣氯浸渣中硫的工藝流程

1.3 銅渣氯浸渣的預處理

取一定量的銅渣氯浸渣放入50℃水中恒溫攪拌清洗，以去除渣中泥土和水溶性物質，向洗渣中添加一定量的稀HCl再次攪拌清洗，以去除渣中易溶于酸的物質，將得到的酸洗渣進行多次水洗至中性，放入真空干燥箱內干燥一段時間，收集備用。

2 試驗結果與討論

2.1 洗渣直接熱過濾提取硫

圖2為不添加斷硫劑直接采用熱過濾法得到硫的回收率，由圖2可見，銅渣氯浸渣中硫的回收率隨著溫度的升高大體呈現出先升高后降低的趨勢，在溫度為165℃時達到最大。硫的回收率達到43.57%，這是因為在起初階段隨著溫度的升高，渣中硫分子粘度降低，使得其中的硫更易于熱過濾分離，回收率升高；當溫度達到165℃以后，隨著溫度的升高，渣中的長鏈有機硫會相互粘接在一起，使得硫的流動性變差，粘度增大，不利于硫渣的熱過濾分離，回收率迅速下降。

圖2 熱過濾洗渣提取硫

2.2 添加劑CZ斷硫回收硫

2.2.1 溫度對回收銅渣氯浸渣中元素硫的影響

圖3為渣劑比20：3，保溫時間為30 min，溫度為130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃條件下熱過濾法得到硫的回收率。由圖3可見，銅渣氯浸渣中硫的回收率在120℃～140℃緩慢升高，在140℃～155℃迅速升高，在155℃時達到最大值，回收率達到71.17%，之后隨著溫度的升高回收率則迅速下降，主要是因為合適的溫度可以提高硫分子的活性，降低粘度，對比不添加斷硫劑硫回收率明顯提高則是因為斷硫劑打斷了部分長鏈有機硫使之成為短鏈硫易于過濾分離。因此，在選用單一斷硫劑CZ時，最佳溫度為155℃。

圖3 溫度對硫回收率的影響

2.2.2 保溫時間對回收銅渣氯浸渣中元素硫的影響

圖4為渣劑比20：3，溫度為155℃，保溫時間為 10、20、30、40、50、60 min 條件下熱過濾法得到硫的回收率。由圖4可見，銅渣氯浸渣中硫的回收率隨著保溫時間的增加呈現出先升高后降低的趨勢，保溫時間為30 min的條件下，硫的回收率最大，達到66.34%，這是因為初始階段隨著保溫時間的增加，斷硫劑有足夠的時間去打斷長鏈有機硫，使得硫回收率升高，超過最佳保溫時間后，斷硫效果不再提高的情況下液態硫還會揮發一部分，使得硫的回收率出現降低的現象，因此，在選用單一斷硫劑CZ時，最佳保溫時間為30 min。

圖4 保溫時間對硫回收率的影響

2.2.3 渣劑比對回收銅渣氯浸渣中元素硫的影響

圖5為溫度為155℃，保溫時間為30 min，渣劑比為 20：1、20：2、20：3、20：4、20：5、20：6 條件下熱過濾法得到硫的回收率。

圖5 渣劑質量比對硫回收率的影響

由圖5可見，隨著渣劑CZ比的不斷增大，硫的回收率呈現出先升高后降低的趨勢，在渣劑比為20：4的條件下達到最大，硫的回收率達到77.93%，這是因為一定量的斷硫劑可以打斷渣中的有機長鏈硫使硫的回收率隨著渣劑比的增大而升高，當長鏈硫斷鏈反應結束后，渣劑比繼續增大會使斷硫劑成為外來雜質，從而使硫的回收率降低，因此，在選用單一斷硫劑CZ時，最佳渣劑比為 20：4。

3 結論

本研究斷硫劑CZ可以打斷銅渣氯浸渣中的長鏈有機硫使之變成短鏈無機硫，從而降低硫的黏度、改善硫的熱過濾性，提高硫的回收率；采用熱過濾法選用斷硫劑CZ作為添加劑回收銅渣氯浸渣中的硫，當熱過濾溫度為155℃、保溫時間為30 min、渣劑質量比20：4時，硫回收率最高達到77.93%。

參考文獻：

[1]侯新剛,黃飛宇,南寧,等.堿法回收銅渣氯浸渣中的硫[J].蘭州理工大學學報,2015,41(2)：27-30.

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