有色金屬礦物中硫資源的回收及綜合利用研究

黃小龍，秦風華，周亞萍

（1.廣西壯族自治區第六地質隊，廣西 貴港 537100；2.貴港市港北區大圩鎮第一初級中學，廣西 貴港 537100）

在有色金屬礦物冶煉過程中，所產生的煙氣與廢物往往直接排出，在這些煙氣與廢物當中，含有大量硫元素，如果直接排放，不僅會造成環境污染，而且還浪費資源。因此，有必要采取合理可行的技術措施對硫資源進行回收與綜合利用。

1 火法冶煉中的硫資源回收與資源化

1.1 濕法

（1）石灰石-石膏法：該方法是現階段國際上應用最多也是最成熟的方法，主要具有以下優勢：效率高，常規條件下的脫硫效率可以達到90%以上；可充分利用吸收劑，常規條件下的利用率可以達到90%以上；所用設備的實際運轉率很高，常規條件下可以達到90%以上[1]。

（2）堿性溶液法：①鈉堿法，利用含鈉的堿溶液對二氧化硫進行吸收，目前已經成功開發出很多配套工藝。但該方法也存在一些問題，如設備腐蝕情況較為嚴重，所排廢液需要進行處理以后才可以排放。②氨堿法，利用氨水作為吸收劑，在吸收二氧化硫以后，生成亞硫酸銨。對吸收液進行酸化，能制得銨鹽與二氧化硫；對吸收液進行加工，生成不同的亞硫酸銨，在造紙業中直接取代燒堿。③雙堿法，利用堿溶液對二氧化硫進行吸收后，與石灰乳等堿進行反應，促使二氧化硫生成硫酸鈣。這一方法能使用石灰石對煙氣進行處理，不僅經濟合理，而且還能防止堵塞等問題的產生。

（3）海水吸收法：將海水直接作為脫硫劑，對二氧化硫進行吸收。這套工藝十分簡單，由吸收塔與曝氣池構成。基本不需要采用其它設備與試劑，也沒有廢水與廢料產生，具有造價低、效率高等優勢，目前在很多國家都得到了高度重視[2]。

1.2 半干法

（1）旋噴噴霧干燥法：將氧化鈣作為吸收劑，根據噴霧干燥基本原理，以霧狀形式向吸收塔中噴入吸收劑，對二氧化硫進行吸收，其脫硫率為80%～85%。相較于普通濕法，該方法成本低、能耗低，且設備簡單，沒有廢水產生，然而在控制情況較差時，在管道、儲漿池中產生結垢。

（2）爐內噴鈣增濕活化法：該方法雖然脫硫效率一般，但前期投資與運行費用都很低。分以下兩個階段完成脫硫：第一階段為向燃燒區持續噴入石灰石粉末，通過煅燒產生二氧化碳與氧化鈣，其中的氧化鈣和二氧化硫發生反應，生成亞硫酸鈣。第二階段為向增濕活化器當中噴入液滴，和氧化鈣發生接觸后，生成氫氧化鈣，與二氧化硫反應后，生成亞硫酸鈣，最后于增濕段形成固體粉末。

（3）干式循環流化床法：該方法最早由清華同方公司提出，采用石灰漿為脫硫劑，煙氣通過循環流化床的底部進入到反應塔當中，和石灰漿發生脫硫反應，以此去除二氧化硫。該方法主要具有以下特點：高效、經濟合理，能對脫硫劑進行循環使用。

1.3 干法

（1）荷電干式噴射脫硫法：該方法是全新的干法脫硫措施，這項技術的核心在于將氫氧化鈣作為吸收劑，將其以較高的速度通過充電區，獲得負電荷以后，噴射至煙氣當中，通過擴散變成懸濁狀。此時，吸收劑的粒子將完全暴露，和二氧化硫直接反應，并且電暈還能增強活性，加快反應速度，保證脫硫效率。

（2）等離子體法：該方法利用電子對煙氣當中的大分子進行電力或激活，進而產生離子等不同的活性粒子，因這些粒子有很強的氧化性，能對二氧化硫及氮氧化物進行氧化，此時注入氨以后，可以得到硝銨化肥。

2 濕法冶金中的硫資源回收與資源化

2.1 物理法

（1）浮選法：該方法所用工藝十分簡單，僅加入適量輕油就能實現浮選。但也存在所得硫磺品位相對較低等缺陷，所以只可以用于富集硫。

（2）熱過濾法：該方法基本原理為當溫度在125℃～158℃范圍內時，硫粘度較低，通過過濾能將硫從其它物料中分離出來。其缺點為設備較為復雜，要在保溫的情況下進行過濾，而且殘渣中也含有一定量的硫。

（3）高壓傾析法：該方法基本原理為借助高壓釜在進行加壓后加熱含硫物料，將硫熔融，沉積于釜底，再通過閥門排出，進行降溫處理后，直接得到固體產品。該方法的硫磺質量也相對較低。

（4）真空蒸餾法：該方法基本原理為在不低于450℃的溫度條件下，硫將發生升華，然后通過冷凝予以回收。由于該方法成本很高，且對設備有特殊要求，所以實際應用較少。

2.2 化學法

（1）硫化銨法：常溫條件下硫化銨能與硫發生反應，進而生成多硫化銨，在溶硫之后對多硫化銨進行過濾，通過加熱對硫化氫、硫與氨氣進行分離。其中，硫在容器的底部集中，硫化氫與氨氣在揮發后通過冷凝能制得硫化銨，實現循環使用。但也存在操作環境較差的缺點，因為硫化銨有臭味。除此之外，硫化銨還能對硫化物產生溶解，所以如果物料當中有大量的硫化物，則該方法不適用。

（2）煤油法：充分利用煤油當中硫由很高的溶解度的特點，先通過加熱實現溶解，再實施固液分離，待冷卻至室溫后即可制得硫磺。

（3）二甲苯法：充分利用硫在二甲苯當中的實際溶解度伴隨溫度不斷升高而明顯變大的特點，利用加熱后的二甲苯對硫進行有選擇性的溶解，然后進行過濾，待冷卻后即可析出硫磺，分離出的二甲苯循環使用。這一方法具有硫磺純度較高的優勢，且反應過程簡單，不會受到含硫量因素的影響等。但二甲苯有毒，且容易揮發，需要在反應中予以高度重視，做好通風與設備密封，否則將造成人員中毒等惡劣事件。

3 結語

實踐表明，通過硫資源的回收與開發制成硫產品能獲得良好的經濟與社會效益。然而，在實際的資源回收與綜合利用工作中，需要充分考慮下列幾點：其一，堅持從長遠角度出發，除了要滿足當前的社會經濟發展需要，更要保證環境效益，減小或避免因資源回收與綜合利用造成的二次污染；其二，堅持從硫產品的種類、生產原料和運輸等角度入手，充分結合實際情況，做好產品生產與未來開發規劃。

[1]張利忠,周航,唐杰文.有色金屬資源勘查中野外勘查要點分析[J].世界有色金屬,2017(24)：153+155.

[2]陳烽.基于模糊圖像處理的有色金屬成分鑒定技術研究[J].世界有色金屬 ,2016(15)：93-94.