硫鐵礦生產(chǎn)硫磺尾渣用于建筑涂料的生產(chǎn)研究

張 躍，唐明林 ，龔家竹，揚(yáng)守明，王國良 ，鄧子萍，幸典成

（1.四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川瀘州 646005；2.四川理工大學(xué)；3.成都千礪金科技創(chuàng)新有限公司；4.四川宏達(dá)集團(tuán)）

筆者在文獻(xiàn)［1-2］中采用低品位硫鐵礦生產(chǎn)硫磺，每生產(chǎn)1 t工業(yè)硫磺產(chǎn)生近4 t含鐵、鋁、硅、鈣、鎂的尾渣。該尾渣含有多種金屬礦物資源，若按傳統(tǒng)的固體廢物堆放處置將產(chǎn)生二次污染。筆者通過對尾渣的化學(xué)成分、礦物成分、粒度分布進(jìn)行分析，對鐵礦磁選工藝和廢渣制備建筑外墻涂料工藝分別進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)研究，取得了滿意的結(jié)果。

1 利用尾渣生產(chǎn)建筑外墻涂料的可行性研究

1.1 建筑外墻涂料的市場分析和預(yù)測

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)［3］，就世界涂料市場而言，外墻涂料每年的增長速度為7%，高于涂料行業(yè)5%的平均發(fā)展速度。目前世界涂料總產(chǎn)量約2800萬t，其中建筑涂料占40%～50%。在發(fā)達(dá)國家，內(nèi)外墻裝飾裝修用得最多的是建筑涂料，西歐國家外墻幾乎全用涂料裝飾。目前中國涂料生產(chǎn)主要用鈦白粉、立德粉等專用材料作填充料配制，這些填充料需要專門生產(chǎn)，生產(chǎn)成本高、耗費(fèi)大量資源、能耗大。

硫鐵礦尾渣富含Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO，其中的無定型Al2O3、SiO2可以代替昂貴的鈦白粉，α-Fe2O3又是一種無機(jī)顏料，因此將其磨細(xì)后是一種優(yōu)質(zhì)的涂料填料，能制成多種顏色的優(yōu)質(zhì)涂料。

1.2 尾渣物質(zhì)組分分析和性質(zhì)分析

尾渣的主要礦物成分為：赤鐵礦、高嶺土、石英、鉀長石、鈉長石；次要礦物成分為：石灰、絹云母、綠泥石、鈦鐵礦、磷灰石。尾渣的主要化學(xué)成分見表1，粒度分布見表2。

利用硫鐵礦尾渣代替昂貴的鈦白粉和立德粉等填料及部分鐵紅顏料，生產(chǎn)適銷對路、使用范圍廣的建筑涂料，原料價(jià)格低廉、來源廣，能極大地降低涂料的生產(chǎn)成本，促進(jìn)中國外墻涂料的迅速推廣，還為中國豐富的中低品位硫鐵礦資源開辟了一條綜合利用的良好路子，能實(shí)現(xiàn)中低品位硫鐵礦的全層開采 和循環(huán)綜合利用，符合發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。

表1 尾渣的主要化學(xué)成分 %

表2 尾渣的粒度分布

2 尾渣制外墻涂料的制備工藝

根據(jù)涂料色彩要求進(jìn)行尾渣除鐵，將尾渣粉碎至0.1～0.5 mm后進(jìn)行磁選，使磁選后燒渣中的w（Fe2O3+Fe3O4）＜4%。磁選后燒渣主要成分為高嶺石煅燒分解后形成的非晶態(tài)的Al2O3和SiO2，銳鈦礦型 TiO2和少量的 Fe2O3、Fe3O4和 Fe（OH）3，將此燒渣加入粘合劑（白色硅酸鹽水泥），另加少量輔助填料（輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉）一起磨細(xì)至小于48 μm，即為粉狀涂料。現(xiàn)場施工時(shí)將水、聚乙烯醇膠水及增韌、流平劑等加入粉狀涂料中攪拌均勻，調(diào)成具有一定黏度的流動性涂料（根據(jù)色度要求加進(jìn)顏料調(diào)色）即可使用。該涂料不僅能在干燥的水泥墻面上施工，而且也能在剛施工完不久的但已初步硬化的濕墻面上施工，涂層具有良好的附著能力、硬度和耐洗刷能力，硬度為5度，抗日曬雨淋，壽命5 a以上，對環(huán)境無污染。實(shí)驗(yàn)配方優(yōu)化結(jié)果（未加調(diào)色顏料）如下：原料配比為 w［粘合劑（32.5#白色硅酸鹽水泥）］=23%，w［燒渣粉（＜48 μm）］=60%，w［輕鈣（＜48 μm）］=12%，w［滑石粉（＜48 μm）］=5%；現(xiàn)場施工的漿料配比為w （涂料粉）=56%，w ［聚乙烯醇膠 （9%）］=7%，w［外加劑（羧甲基纖維素）］=0.004%，w（其他助劑）=0.001%，w（水）=36.995%。

3 經(jīng)濟(jì)效益評估與分析

成本估算（以1 t涂料粉料計(jì)）見表3。涂料粉料售價(jià)（出廠價(jià)）為1600元/t。年產(chǎn)5萬t涂料粉料，以稅率為10%計(jì)，利潤總額為5590萬元。

表3 成本估算

4 結(jié)論

采用磁選分離方法從生產(chǎn)硫磺的硫鐵礦尾渣中回收精礦粉后，余下的廢渣為鐵、鋁、硅、鈣、鎂的混合物，經(jīng)加工配料可制備成無機(jī)外墻涂料，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。視市場需求，多余的廢渣可作水泥廠添加劑和建材磚原料，無廢水、廢氣、廢渣排放，符合國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策和循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。該工藝不僅彌補(bǔ)了低品位硫鐵礦生產(chǎn)硫磺副產(chǎn)的尾渣量大、難以處理的不足，而且充分利用了低品位硫鐵礦中其他元素資源，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)資源利用最大化原則。

［1］張躍，揚(yáng)守明，王國良，等.低品位硫鐵礦生產(chǎn)硫磺的工業(yè)實(shí)驗(yàn)研究［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2011，43（2）：47-49.

［2］張躍.采用二段流化床從低品位硫鐵礦中生產(chǎn)硫磺的方法：中國，101054166［P］.2007-10-17.

［3］郝玉芝.我國內(nèi)外墻涂料的市場分析及展望［J］.江蘇化工，2001，29（4）：48-49，53.