从提钒固废中回收硫化钠的工艺研究

张士举

攀枝花学院 钒钛学院，四川 攀枝花 617000

引 言

含钒铁水经过预脱硫和转炉吹炼后得到钒渣。钒渣经钠化焙烧—水浸—铵盐沉钒后会产生大量含盐废水，废水经蒸发浓缩后得到结晶淤泥，此结晶淤泥为提钒后的固体废弃物的重要污染来源[1,2]。提钒后的固体废弃物含有硫酸钠、铬和铁等物质，若处理不当，会以扬尘和泥泞水的形式污染地下水及土壤，从而对经济和环境造成巨大的损失[3-5]。

螺纹钢执行新国家标准后致钒价大涨，钒产能激增，而提钒后的固体废弃物回收利用技术滞后，相关研究较少，固体废弃物处理行业发展落后，造成环境污染和资源浪费。提钒后的固体废弃物中含有大量硫酸钠，可采用煤粉还原芒硝法制备成附加值较高的硫化钠。本文运用热力学软件对提钒后的固体废弃物回收硫化钠过程进行了理论计算。试验中研究了还原时间、浸取温度、浸取时间对硫化钠产率和产品中Na2S含量的影响，制备出了满足工业硫化钠国标GB 10500—2009的硫化钠产品，避免了其对环境的污染，创造了经济效益，实现了资源的综合利用。

1 还原芒硝法的热力学计算

提钒后的固体废弃物中主要含有硫酸钠和硫酸铵，采用煤粉还原芒硝法，即通过碳还原硫酸钠制得硫化钠。煅烧过程中发生的反应如下[3]：

Na2SO4+2C=Na2S+2CO2

(1)

Na2SO4+4C=Na2S+4CO(g)

(2)

Na2SO4+4CO(g)=Na2S+4CO2(g)

(3)

在以上反应中主要发生的反应为式(1)，除了以上发生的反应以外，还会有 硫酸铵的分解反应和芒硝(Na2SO4·10H2O)结晶水的脱除反应。

(NH4)2SO4=SO(g)+H2O(g)+2NG3(g)

(4)

Na2SO4·10H2O=Na2SO4+10H2O(g)

(5)

运用HSC 6.0软件得到式(1)～式(5)在不同温度下的△G，并由得到的数据做温度与△G关系图，如图1所示。……