化工廠廢渣提取硫的工藝探討

武建英

摘 要：本文對焦化廠廢渣中的主要成分硫進行了研究，利用硫化銨脫硫法提取硫，探究了提硫的最佳pH范圍，硫化銨用量以及放置時間，其產率可達52%～65%。提取方法經濟簡單，操作方便，有利于推廣使用。

關鍵詞：硫化銨脫硫法；焦化廠廢渣；硫

當代山西，正處于轉型跨越發展的新時期，循環發展、可持續發展已成為前進的總基調。然而，大量的焦化廠每天成千上萬噸的廢物排放到室外環境，這些固體廢物占用大量的土地，并通過水、空氣、土壤造成嚴重的環境污染，甚至對人類健康有一個潛在的，長期的危害[1]。如何減少這些廢渣，使資源無害化，真正可持續發展，是我們面臨的一個嚴重問題。固體廢物被稱為“放錯了位置的資源”， 通過回收、加工等可以獲得新的使用價值。經過研究焦化廠廢渣中含有硫。如果能夠提取其中的硫將可以緩解我國硫資源匱乏的現狀。硫磺的應用非常廣泛，在橡膠輪胎、煙花爆竹、農藥的生產中離不開硫磺。另外還有很大一部分硫用來制備硫酸，可以回用到輕工系統，紡織系統，冶金系統，石油系統等各種工業系統中[2]。提純硫的方法很多，主要有物理法和化學法。物理法設備及過程簡單，但工業生產麻煩且能耗高；化學法有四氯乙烯提硫法，合成氨裝置脫硫法，克勞斯法等。但這些方法設備復雜龐大，回收率低，易造成二次污染等局限性使其應用受到了限制。相比之下利用硫化銨脫硫可以在室溫下進行，實驗裝置簡單、試劑單一且易于控制，適于生產研究的推廣使用[3-5]。

1 試驗部分

1.1 試驗原理 硫化銨是一種弱酸性鹽，含有銨和氫氧離子。在常溫下當它與廢渣接觸時，廢渣中的元素硫和硫化銨結合生成共價多硫化銨（NH4）2SX，溶硫后過濾出多硫化銨溶液。分解提取硫的過程是利用多硫化銨受熱分解破壞硫和硫化銨間的共價鍵，分解結束冷卻到室溫后進行固液分離就可以得到硫。

1.2 儀器和試劑 儀器：pHS-3C型精密pH計，電動攪拌器JJ-140W。試劑：實驗用的廢渣為山西省某市焦化廠提供；實驗所用試劑硫化銨、氫氧化鈉、二硫化碳等均為分析純，配制溶液用水為去離子水。

1.3 試驗方法

1.3.1 多硫化銨的制取 稱取廢渣樣品1.0g，加入20ml純硫化銨溶液（含硫7.95%），攪拌，觀察反應進行情況，一段時間后結束攪拌在室溫下放置10min，過濾后，濾液即為多硫化銨溶液。

1.3.2 硫的提取 在三頸燒瓶中加入250ml濾液，安裝溫度計和尾氣吸收裝置，用電爐加熱，在80℃時多硫化銨開始分解，溫度逐漸上升，溫度升到105℃時便不再上升，顏色逐漸發生變化（橙色-棕色-橙色-淺黃色），然后繼續加熱煮沸20min左右，多硫化銨完全分解，顏色接近無色，將所得的硫自然風干，計算其產率。

2 結果與分析

硫化銨脫硫法提取硫實驗的影響因素分別為溶液的pH值、硫化銨的用量、溫度及放置時間，實驗在室溫（25℃）進行，只考慮其他因素進行單因素試驗確定各影響因素的最佳值。

2.1 硫化銨用量的確定 稱取5份1g廢渣，分別放入5個錐型瓶中，分別加入硫化銨溶液10ml、20ml、25ml、30ml、35ml，在室溫下進行攪拌，反應完全后室溫下放置10min，再按照1.3.2的方法提取硫，計算硫的產率，結果如下表1所示。

結果表明，硫化銨加入量為25ml時提取效果最好。25ml硫化銨能與廢渣中的硫發生充分反應，完全提取出1g廢渣中的硫。硫化銨加入量為25ml以后，提取出的硫的產率基本不變。

2.2 pH的影響 稱取5份1g廢渣，分別放入5個錐型瓶中，分別加入硫化銨溶液25ml，然后再加入不同量的氫氧化鈉，調其pH分別為8、8.45、9、9.6、10、11，按1.3.2試驗方法進行提取，計算硫的產率，結果如表2所示。

實驗表明：pH為8～9時，產率最高，在pH=8.45時，產率達到64%，pH繼續增加，產率開始逐漸下降，當pH=11時，產率為零。

2.3 放置時間的影響 稱取1g廢渣于燒杯中然后加入25ml的硫化銨，用氫氧化鈉調其pH分別為8.5，放置不同的時間，按1.3試驗方法進行提取，計算硫的產率，結果如表3所示。

結果表明：放置30分鐘硫的產率最高。隨著放置時間的增長，產率逐漸下降，原因可能是樣品中的Fe3+、Mn2+、Co2+、Ni2+等干擾離子會生成少量的硫化物，部分Cr3+、Al3+生成的氫氧化物膠型沉淀也會增多，雜質也越多。故放置30分鐘為宜。

2.4 樣品的測定及精密度試驗[6] 稱取1g焦化廠廢渣，調整pH為8.5，（NH4）2S溶液的用量為25mL，放置時間為30min。按1.3試驗方法操作，進行6次提取，其產率平均值為65.1%，相對標準偏差為3.188%，如下表4所示。

3 結論

①試驗表明用硫化銨脫硫法對焦化廠廢渣中硫的提取在技術上是可行的。②通過硫化銨脫硫法對焦化廠廢渣中硫的提取研究，確定了最佳提取條件：具體為1g焦化廠廢渣選擇pH為8～9，（NH4）2S溶液的用量為25mL，放置時間為30min，廢渣中硫的提取率為65.1%。③用（NH4）2S溶液浸出提取硫可在室溫下進行，浸出速度快，系統簡單易于控制，成本低，可以考慮用于大規模工業生產[7-8]。

參考文獻：

[1]高豐，路邁西，等.化肥廠廢渣的綜合利用研究[J].國外金屬礦選礦，2003（10）：44-45.

[2]王利，齊焉.國際市場硫磺價格暴漲之一隅[J].硫磷設計與粉體工程，2008（1）：6-8.

[3]王文俠.濕法生產銻白渣中硫磺的回收工藝[J].無機鹽工業，2012（8）：16-18.

[4]周勤儉.濕法冶金渣中元素硫的回收方法[J].濕法冶金，1997（3）：50-54.

[5]劉功年.300kt/a合成氨裝置硫回收技術的選擇[J].氮肥技術，2008，29（3）：14-18.

[6]何英.氮氣提取-電導法測定AN粉末中硫量[J].冶金分析，2004，24（2）：73-75.

[7]劉希澄，鄭文裕，賴遠雄，等.從濕法冶金含硫渣中提硫方法的研究[J].有色金屬（冶金部分），1988（6）：16-18.

[8]張景林，李敬喜.小氮肥廠清潔生產審計案例研究[J].產業與環境，2003（1）：145-149.