一种硫铁矿渣的资源化处理方法及系统

1.本发明涉及硫铁矿渣的处理领域，具体涉及一种硫铁矿渣的资源化处理方法及系统。


背景技术：

2.硫铁矿渣(又称为硫铁矿弃渣、硫铁矿尾矿渣)是硫铁矿开采过程中产生的固体废弃物。与硫铁矿烧渣不同，硫铁矿渣不仅量大，而且一般是直接堆放于矿山坑口附近、山野或露天矿床处。目前，绝大部分硫铁矿渣未得到有效的处置利用，长时间堆放于野外，由此带来严重的环境污染等危害，具体表现包括：其一，占用了大量土地；其二，其中含有的硅、铝等主量元素和微量元素未得到利用，造成资源浪费；其三，对周围土壤、大气、水等环境造成严重污染，影响周边居民和动植物的生存安全；其四，成为滑坡、泥石流等地质灾害隐患点。例如：硫铁矿渣中含有较高的fes2，在自然风化作用下，会逐渐生成so
42-和fe
3
，进入水中，产生“磺水”和硫酸，直接污染当地土壤和水资源。此外，fes2风化氧化后，分解产生h2s气体污染大气。
3.关于硫铁矿渣的上述危害，早已被广泛认识到，但对于堆放于各处且数量巨大的硫铁矿渣，却一直没有很好的方式予以处理。早在上个世纪末，由于川南地区硫铁矿开采的废渣和废水等导致当地环境严重被污染，当地政府为了保护环境，甚至直接采用了关矿、停止开采的措施，以避免硫铁矿渣的进一步增多。但直至2020年，仍有陕西白河清水变“黄水”事件曝光，该事件依然是硫铁矿渣产生的污染。因此，治理硫铁矿渣等尾矿刻不容缓，既是国家的大事，也是每个矿山企业的大事。
4.目前对硫铁矿渣的处理，难于做到在不污染环境的同时，对其高度资源化处理、而是仅关注其中个别元素的提取，且提取工艺流程也比较复杂、成本高。因此，亟需提出一种环境友好且低成本、易操作的对硫铁矿渣高度资源化利用的处理方法。


技术实现要素：

5.基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种硫铁矿渣的资源化处理方法和系统，环境友好、低成本、易操作，能够实现对硫铁矿渣的高度资源化处理。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.第一方面，本发明提供了一种硫铁矿渣的资源化处理方法，包括步骤：
8.s100：将硫铁矿渣粉碎，得到硫铁矿渣粉；
9.s200：将所述硫铁矿渣粉与硫酸溶液进行混合、搅拌，反应预定的时间后进行过滤分离，得到固体硅微粉和滤出液a，其中，反应过程包括：
10.al2o3 3h2so4＝al2(so4)3 3h2o；
11.fes2 6h2so4 h2o＝feso4 7h2so3；
12.2h2so3 o2＝2h2so4；
13.ro h2so4＝rso4 h2o；
14.其中，r为所述硫铁矿渣中，除了铝和铁之外的其它金属元素；
15.s300：对所述滤出液a蒸发浓缩以析出feso4结晶，到达第一条件时停止蒸发浓缩，进行过滤分离，得到feso4结晶和滤出液b，其中，所述第一条件为：所述滤出液a的蒸发浓缩液中，铝离子和铁离子的浓度之比为1：(0.95～1.05)；
16.s300a：热解所述feso4结晶，得到fe2o3和so3气体，回收所述so3气体，形成硫酸溶液并用于步骤s200；
17.s400：对所述滤出液b蒸发浓缩以析出硫酸铝铁结晶，到达第二条件时停止蒸发浓缩，进行过滤分离，得到硫酸铝铁结晶和滤出液c，其中，所述第二条件为：所述滤出液b的蒸发浓缩液中，除了铝离子和铁离子之外的任一金属元素离子浓度达到饱和；
18.s500：对所述滤出液c蒸发浓缩至完全干燥，得到复合金属硫酸盐结晶。
19.优选地，步骤s100中得到的硫铁矿渣粉的直径为100～400目；步骤s200中，所述硫酸溶液浓度为3～12mol/l，所述硫酸溶液与所述硫铁矿渣粉的液固比为5～20，所述搅拌的温度为40℃～150℃，所述预定的时间为0.5～6h。
20.优选地，所述步骤s200中，在过滤分离后，还包括利用清水对固体滤渣进行清洗以得到所述固体硅微粉，并将清洗后的水用于调配本步骤中所用的硫酸溶液。
21.优选地，所述步骤s300之前，还包括对所述滤出液a进行成分检测，确认所述滤出液a中铁离子浓度、铝离子浓度、以及除了铝离子和铁离子之外的金属离子的成分和浓度。
22.优选地，步骤s300中，确定是否到达所述第一条件的方法包括：定时对所述滤出液a的蒸发浓缩液的上清液取样，测量其中铝离子和铁离子的浓度之比，并确定所述浓度之比是否达到预设水平。
23.优选地，步骤s300中，蒸发浓缩的温度为95～105℃，所述定时为每隔半小时至一小时。
24.优选地，所述热解的温度500℃～700℃；将热解产生的so3气体通入水中以回收所述so3气体。
25.优选地，步骤s400中，确定是否到达所述第二条件的方法为：定时对所述滤出液b的蒸发浓缩液的上清液取样，测量其中除了铝离子和铁离子之外的金属元素的离子浓度，并确定是否有离子浓度达到饱和。
26.优选地，步骤s400中，蒸发浓缩的温度为95～105℃，所述定时为每隔半小时至一小时。
27.优选地，在步骤s400完成后，对得到的硫酸铝铁结晶先用硫酸溶液清洗，再进行溶解聚合，得到硫酸铝铁絮凝剂，清洗后的硫酸溶液用于步骤s200。
28.第二方面，本发明还提供了一种硫铁矿渣的资源化处理系统，用于实现以上所述的资源化处理方法，包括：
29.用于步骤s100的粉碎装置、用于步骤s200的矿渣粉与硫酸的混合反应装置、用于步骤s300、s400和s500的蒸发装置、用于步骤s300a的热解装置和酸吸收装置、以及用于步骤s200、s300和s400的过滤分离装置。
30.优选地，所述粉碎装置包括粉碎机和雷蒙磨；所述混合反应装置包括具有加温和搅拌功能的反应釜；所述蒸发装置包括具有加温功能的反应釜；所述热解装置包括热解炉；所述酸吸收装置包括酸吸收塔；所述过滤分离装置包括过滤器和压滤机。
31.优选地，所述混合反应装置和所述蒸发装置为相同类型的设备；用于步骤s300、s400和s500的蒸发装置为同一台设备。
32.优选地，所述系统还包括硫酸配置区，用于配置硫酸溶液以用于步骤s200，其中，所述酸吸收装置通过管道与所述硫酸配置区相连。
33.本发明将硫铁矿渣中的主量元素分别提取，而后其微量元素高度富集，该过程中分别得到了硅微粉、氧化铁、硫酸铝铁和复合金属硫酸盐，可供作为工业生产原材料，实现了对硫铁矿渣的全面、高度资源化处理和无害化处理。本发明对硫铁矿渣的资源化处理，综合利用率高，真正达到了“吃干榨净”的程度，可获得高附加值的产品，产生可观的经济效益，且可以消除废弃矿渣带来的环境污染和/或环境污染隐患。更为重要的是，本发明的硫铁矿渣的资源化处理方法中，仅需要外加入硫酸溶液一种外加物，且后续工艺过程中还能实现硫酸溶液的部分自给，同时又不会对外产生固态或液态排放物，处理过程和处理完成后均对环境无害。本发明的硫铁矿的资源化处理方法，工艺过程简单，对设备和场地要求低，适合于在硫铁矿尾矿附近就地建厂，从而就地解决硫铁矿渣的处理问题，具有较高的可实施性。
34.本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
35.以下将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。图中：
36.图1为本发明所提供的硫铁矿渣的资源化处理方法的一种优选实施方式的流程示意图；
37.图2为本发明所提供的硫铁矿渣的资源化处理方法的另一种优选实施方式的流程示意图。
具体实施方式
38.以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
39.此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
40.除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
42.第一方面，本发明提供了一种硫铁矿渣的资源化处理方法，包括步骤：
43.s100：将硫铁矿渣粉碎，得到硫铁矿渣粉；
44.s200：将所述硫铁矿渣粉与硫酸溶液进行混合、搅拌，反应预定的时间后进行过滤分离，得到固体硅微粉和滤出液a，其中，反应过程包括：
45.al2o3 3h2so4＝al2(so4)3 3h2o；
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(1)
46.fes2 6h2so4 h2o＝feso4 7h2so3；
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(2)
47.2h2so3 o2＝2h2so4；
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(3)
48.ro h2so4＝rso4 h2o；
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(4)
49.其中，r为所述硫铁矿渣中，除了铝和铁之外的其它金属元素；
50.s300：对所述滤出液a蒸发浓缩以析出feso4结晶，到达第一条件时停止蒸发浓缩，进行过滤分离，得到feso4结晶和滤出液b，其中，所述第一条件为：所述滤出液a的蒸发浓缩液中，铝离子和铁离子的浓度之比为1：(0.95～1.05)；
51.s300a：热解所述feso4结晶，得到fe2o3和so3气体，回收所述so3气体，形成硫酸溶液并用于步骤s200；
52.s400：对所述滤出液b蒸发浓缩以析出硫酸铝铁结晶，到达第二条件时停止蒸发浓缩，进行过滤分离，得到硫酸铝铁结晶和滤出液c，其中，所述第二条件为：所述滤出液b的蒸发浓缩液中，除了铝离子和铁离子之外的任一金属元素离子浓度达到饱和；
53.s500：对所述滤出液c蒸发浓缩至完全干燥，得到复合金属硫酸盐结晶。
54.本发明将硫铁矿渣中的主量元素分别提取，而后其微量元素高度富集，该过程中分别得到了硅微粉、氧化铁、硫酸铝铁和复合金属硫酸盐，可供作为工业生产原材料，实现了对硫铁矿渣的全面、高度资源化处理和无害化处理。且本发明对硫铁矿渣的资源化处理，综合利用率高，真正达到了“吃干榨净”的程度，可获得高附加值的产品，产生可观的经济效益，且可以消除废弃矿渣带来的环境污染和/或环境污染隐患。更为重要的是，本发明的硫铁矿渣的资源化处理方法中，仅需要外加入硫酸溶液一种外加物，且后续工艺过程中还能实现硫酸溶液的部分自给，同时又不会对外产生固态或液态排放物，处理过程和处理完成后均对环境无害。
55.具体地，除氧元素之外，硫铁矿渣中的主量元素是硅、铁、铝和硫，微量元素则包括，例如，铜，镁，钾和/或铷等金属元素，在对每处矿产开采后遗留的硫铁矿渣进行资源化处理时，都可以先进行成分测试，确定其中所包含的全元素种类，测试方法为，例如，x射线荧光光谱分析法，电感耦合等离子体质谱等。
56.硅元素在硫铁矿渣中的存在形式主要为sio2,具体为石英或者无定型sio2,利用其不易与硫酸发生反应、而硫铁矿渣中的金属元素遇到硫酸时，金属元素离子可与硫酸根反应生成溶于硫酸中的盐类物质的特点(主要反应过程参见以上化学反应式(1)-(4))，先实施步骤s100和s200，将粉碎后的硫铁矿渣粉先浸于足量的硫酸中，搅拌，反应预定时间(该过程即为“酸浸”)，使得硫铁矿渣中的金属元素在遇酸后，金属离子和硫酸根反应足够时间后，生成的盐类物质溶解在硫酸溶液中，而sio2仍以固态形式存在，此时进行过滤分离，获得固态的、以sio2为主要成分的硅微粉，完成对硅元素的分离。硅微粉可作为其它工业生产的原料，例如，用作水玻璃(硅酸钠)的制备原料之一。
57.硫铁矿渣中还有含量显著的fes2，在步骤s200的硫铁矿渣粉与硫酸反应后获得的滤出液a中，铁元素的主要存在形式是feso4(参见以上化学反应式(2))，而硫元素的存在形式主要是h2so4(参见以上化学反应式(2)和(3))，硫铁矿渣中其它金属元素的主要存在形式
为对应的金属硫酸盐。根据硫酸铁、硫酸铝、硫酸镁、硫酸铜、硫酸钾、硫酸铷等硫铁矿渣与硫酸反应得到的金属硫酸盐的溶解度差异，以及这些不同的金属离子的含量差异(一般以铁为主、铝为次，而镁、铜、钾和铷等等与铁和铝相比，都是微量存在)，采用对溶剂中的水分进行蒸发、以降低溶剂的质量，迫使溶解度相对低、而铁离子含量相对高的feso4首先结晶析出。为了保证对铁元素提取结晶物的纯度，步骤s300中，在对滤出液a蒸发浓缩时，对滤出液a的蒸发浓缩液，即该结晶析出过程中得到的上清液中，铝离子和铁离子的浓度进行监控，在铝离子和铁离子浓度之比为1：(0.95～1.05)时，停止对滤出液a的蒸发浓缩，以避免铝元素对应的硫酸盐也开始结晶析出，影响获得的feso4结晶物的纯净度。由于硫酸铝的溶解度高于feso4(以20度环境温度为例，此时，硫酸铝的溶解度比硫酸亚铁高35％以上)，因此在上清液的铝离子和铁离子浓度之比为1：(0.95～1.05)时，硫酸铝也不会沉淀结晶析出，此时停止蒸发浓缩，过滤分离后可获得feso4结晶物和滤出液b。在步骤s300的停止蒸发浓缩并进行过滤分离时，不进行降温冷却处理，以避免降温冷却所导致的除了feso4之外，还有金属硫酸盐因为温度降低故而溶解度降低，伴随着feso4的结晶析出而析出。
58.本领域技术人员可以理解，从对上清液取样进行离子浓度检测，直至得到检测结果、并做出停止蒸发浓缩的操作之间，难免有一个时间窗口存在，故而即使取样中铝离子和铁离子浓度之比为1：(0.95～1.05)，在做出停止蒸发浓缩的操作之时，铝离子和铁离子的浓度之比能比上述区间略有偏差，这个偏差是目前难于避免的、也是容许的(其对feso4的结晶析出物的纯净度影响很小)，实际操作时，仍可以取样中铝离子和铁离子浓度之比为1：(0.95～1.05)作为第一条件，在检测到离子浓度在前述区间内时，做出停止蒸发浓缩的操作。
59.在滤出液b中，铝离子和铁离子浓度相近，铝和铁仍为其中的主要金属元素，且均达到或接近饱和程度。此时，进行步骤s400，对滤出液b进一步蒸发浓缩，可以得到硫酸铝和硫酸铁的结晶混合物，即为本发明中的硫酸铝铁结晶。硫酸铝铁结晶的用途包括，例如，后处理成为硫酸铝铁絮凝剂，作为净水处理剂使用。为了保证硫酸铝铁结晶析出物的纯净度，步骤s400中，在对滤出液b蒸发浓缩时，对滤出液b的蒸发浓缩液，即该结晶析出过程中得到的上清液中，除铝离子和铁离子之外，所有其他金属离子的浓度进行监控，在除了铝离子和铁离子之外的任一金属元素离子浓度达到或接近饱和时，停止对滤出液b的蒸发浓缩，以避免除铝和铁之外，其它金属元素对应的硫酸盐也开始结晶析出，影响获得的硫酸铝铁结晶物的纯净度。此时，停止蒸发浓缩，过滤分离后获得硫酸铝铁结晶和滤出液c。在步骤s400的停止蒸发浓缩并进行过滤分离时，不进行降温冷却处理，以避免降温冷却所导致的除了硫酸铝铁结晶之外，还有其它金属硫酸盐因为温度降低故而溶解度降低，伴随着硫酸铝铁的结晶析出而有析出。
60.本领域技术人员可以理解，从对上清液取样进行离子浓度检测，直至得到检测结果、并做出停止蒸发浓缩的操作之间，难免有一个时间窗口存在，故而即使取样中除了铝离子和铁离子之外的任一金属元素离子浓度达到饱和时，在做出停止蒸发浓缩的操作之时，该金属元素离子可能已经略超过饱和，这个偏差是目前难于避免的、也是容许的(其对硫酸铝铁的结晶析出物的纯净度影响很小)，实际操作时，仍可以取样中除了铝离子和铁离子之外的任一金属元素离子浓度达到饱和作为第二条件，在检测到离子浓度在前述区间内时，做出停止蒸发浓缩的操作。
61.继而进行步骤s500，对滤出液c进行蒸发浓缩至完全干燥，硫铁矿渣中的微量金属元素，如铜、镁、钾、铷等等，其对应的金属硫酸盐尽数结晶析出，得到本发明的复合金属硫酸盐结晶。
62.特别地，在步骤s300之后，例如在步骤s400之前，或者在步骤s400开始进行、或者处在进行中时，可以进行步骤s300a(此时，如果在步骤s400完成之后，步骤s300a仍在进行中，则可以使得步骤s500和未完成的步骤s300a并行)。步骤s300a中，对步骤s300获得的feso4结晶进行热解，获得氧化铁和三氧化硫气体(参见如下化学反应式(5))，氧化铁是一种常见的工业原料，用途广泛；而三氧化硫是硫酸的制备原料之一，将该过程获得的三氧化硫回收，可以制备硫酸(参见如下化学反应式(6))，用于步骤s200以对接下来待处理的硫铁矿渣进行酸浸反应，“所述接下来待处理的硫铁矿渣”和已经过步骤s100-s500处理完毕的硫铁矿渣可以是同一来源，本领域技术人员可以理解地，由于同一处矿产开采后得到的矿渣质量往往极大，需要分批次连续进行。通过回收三氧化硫，在本地即可制成硫酸，用于下一批次的硫铁矿渣处理过程中，显著节省了从外部购置大量硫酸的购买成本和运输费用。
63.4feso4 o2＝2fe2o3 4so3；
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(5)
64.so3 h2o＝h2so4；
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(6)
65.由上可见，本发明的硫铁矿渣的资源化处理方法中，仅需要外加入硫酸溶液一种外加物，且后续工艺过程中还能实现硫酸溶液的部分自给，同时又不会对外产生固态或液态排放物。
66.本发明的硫铁矿的资源化处理方法，工艺过程简单，对设备和场地要求低，适合于在硫铁矿尾矿附近就地建厂，从而就地解决硫铁矿渣的处理问题，具有较高的可实施性。
67.优选地，步骤s100中得到的硫铁矿渣粉的直径为100～400目；步骤s200中，所述硫酸溶液浓度为3～12mol/l，所述硫酸溶液与所述硫铁矿渣粉的液固比为5～20，所述搅拌的温度为40℃～150℃，所述预定的时间为0.5～6h。
68.将硫铁矿渣粉的直径粉碎为100～400目，与上述步骤s200中选取的工艺参数配合，可以使得硫铁矿渣粉与硫酸之间的反应尽可能充分、完全且高效，以使得步骤s200中过滤分离后得到的固体硅微粉中，尽可能少地包含其它杂质，同时处理的效率也尽可能高。
69.优选地，所述步骤s200中，在过滤分离后，还包括利用清水对固体滤渣进行清洗以得到所述固体硅微粉，并将清洗后的水用于调配本步骤中所用的硫酸溶液。
70.由于步骤s200的分离过滤之后的固体硅微粉表面是湿润的，仍带有少量与滤出液a相同的溶液，因此采用清水对固体硅微粉进行进一步清洗，将其表面带有的部分溶液洗掉，可以更大程度地减少金属元素和硫酸成分的损失，提高资源化处理的程度，而清洗后的水也可用于调配硫酸溶液之用，用在对下一批硫铁矿渣粉的资源化处理过程的步骤s200之用，使得从固体硅微粉中清洗出来的金属元素和硫酸成分顺利进入后续的滤出液a中。
71.优选地，所述步骤s300之前，还包括对所述滤出液a进行成分检测，确认所述滤出液a中铁离子浓度、铝离子浓度、以及除了铝离子和铁离子之外的金属离子的成分和浓度。
72.如前所述，在对硫铁矿渣进行资源化处理之前，例如已经采用x射线荧光光谱分析法等方法对硫铁矿渣中的元素种类进行分析，而在步骤s300之前，也可以对滤出液a进行一次金属成分检测，有助于再次确认其中含有的各金属元素种类，同时便于技术人员掌握这些金属离子的浓度，根据这些金属离子目前的浓度，及其对应的金属硫酸盐的溶解度，本领
域技术人员也易于判断出，各金属元素对应的金属硫酸盐达到饱和的先后顺序。通常来说，作为硫铁矿渣主量金属元素的铁元素，对应的硫酸亚铁会先达到饱和，而后是硫酸铝达到饱和，但是各种微量金属元素对应的金属硫酸盐到达饱和的先后顺序，则可借助上述检测来确定。
73.优选地，步骤s300中，确定是否到达所述第一条件的方法包括：定时对所述滤出液a的蒸发浓缩液的上清液取样，测量其中铝离子和铁离子的浓度之比，并确定所述浓度之比是否达到预设水平，即前文所述的比值范围1：(0.95～1.05)。优选地，步骤s300中，蒸发浓缩的温度为95～105℃，所述定时为每隔半小时至一小时。
74.优选地，步骤s400中，确定是否到达所述第二条件的方法包括：定时对所述滤出液b的蒸发浓缩液的上清液取样，测量其中除了铝离子和铁离子之外的金属元素的离子浓度，并确定是否有离子浓度达到饱和。优选地，步骤s400中，蒸发浓缩的温度为95～105℃，所述定时为每隔半小时至一小时。
75.定时取样检测其中离子浓度，便于操作，成本较低。由于工业实践中，每批次处理的硫铁矿渣粉质量较大，故对滤出液a的蒸发浓缩所耗时间也会较长，将蒸发浓缩的温度设定为95～105℃，每隔半小时至一小时取样一次，相对于精细监控其中离子的浓度变化来说是足够的，上述取样间隔的设置兼顾了精细监控离子浓度变化和减少人力、物力操作次数的两方面需求，并且还能够满足蒸发浓缩的效率需求。
76.优选地，步骤s300a中，所述热解的温度500℃～700℃，并且同时将热解产生的so3气体通入水中以回收所述so3气体。
77.在上述温度下热解，有助于热解的快速、充分地进行，热解终止条件为绿色或浅绿色的feso4结晶全部转化为红色或深红色的粉末(fe2o3的颜色为红色或者深红)。
78.在热解的同时，可通过气泵将回收的so3持续抽送至内部有水的酸吸收装置，在酸吸收装置内，so3遇水反应生成硫酸，可定时，例如每小时，自动控制酸吸收装置阀门开启一次，将酸吸收装置内形成的硫酸溶液向外输送一次，供步骤s200之用。优选地，在步骤s400完成后，对得到的硫酸铝铁结晶先用硫酸溶液清洗，再进行溶解聚合，得到硫酸铝铁絮凝剂，清洗后的硫酸溶液用于步骤s200。
79.由于步骤s400的分离过滤之后的硫酸铝铁结晶表面是湿润的，仍带有少量与滤出液c相同的溶液，因此采用硫酸溶液对硫酸铝铁结晶进行进一步清洗，可将其表面带有的部分溶液洗掉，尽可能地去除该部分溶液中的金属离子杂质；同时，由于硫酸铝铁结晶在硫酸中的溶解度低于在水中的溶解度，因此采用硫酸溶液清洗，也不会导致硫酸铝铁结晶有明显的溶解损失。由此，可以无损失地得到尽可能纯净的硫酸铝铁结晶(金属杂质含量极低)，以备后续溶解聚合处理(参见以下化学反应式(7)-(11))得到硫酸铝铁絮凝剂，可作为净水剂使用，安全无害。
80.2al2(so4)3 2nh2o＝2al2(oh)n(so4)
3-n/2
nh2so4；
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(7)
81.4feso4 o2 2h2so4＝2fe2(so4)3 2h2o；
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(8)
82.2fe2(so4)3 2nh2o＝2fe2(oh)n(so4)
3-n/2
nh2so；
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(9)
83.m[al2(oh)n(so4)
3-n/2
]＝[al2(oh)n(so4)
3-n/2
]m；
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(10)
[0084]
m[fe2(oh)n(so4)
3-n/2
]＝[fe2(oh)n(so4)
3-n/2
]m；
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(11)
[0085]
实施例1：
[0086]
本实施例中采用的硫铁矿渣来自陕西白河县甲地，在进行资源化处理前，先确定其中所包含的全元素种类，以确定其待提取回收的元素及其含量。经测试分析，其待提取回收的元素包括：硅、铁、硫、铝、钾、镁、钛和铷；这些元素的含量，以该元素的氧化物在硫铁矿渣中的含量形式表示，分别为：sio
2 41.4％，fe2o
3 13.52％，so
3 20.17％，al2o
3 14.1％，k2o 2.3％，mgo 1.31％，tio
2 0.91％，rb 0.011％。因为这些其提取回收的元素的氧化物在硫铁矿渣中的总含量已到达87％以上，而硫铁矿渣其余的低于13％的部分表现形式可视为碳的氧化物、结晶水等，对环境不会产生污染影响，通过对以上主要元素的回收，可实现对该硫铁矿渣的高度资源化处理。
[0087]
资源化处理时，具体步骤如下：
[0088]
s100：将硫铁矿渣通过破碎、粉磨的方式，粉碎至100目，得到硫铁矿渣粉；
[0089]
s200：将步骤s100所得的硫铁矿渣粉与浓度为9mol/l的硫酸溶液按照液固比为8进行混合，并在140℃下搅拌、反应3h后，进行过滤分离，得到固体硅微粉和滤出液a，滤出液a为含铁、铝、钾、镁、钛、铷等金属元素的硫酸溶液；
[0090]
s300：对滤出液a蒸发浓缩以析出feso4结晶，在所述滤出液a的蒸发浓缩液中，铝离子和铁离子的浓度相等或相近时，停止蒸发浓缩，进行过滤分离，得到feso4结晶和滤出液b；
[0091]
s300a：在温度600℃条件下，热解feso4结晶，得到fe2o3和so3气体，回收所述so3气体，形成硫酸溶液并用于步骤s200以对下一批次的硫铁矿渣进行酸浸反应；
[0092]
s400：对所述滤出液b蒸发浓缩以析出硫酸铝铁结晶，当滤出液c中除铝、铁离子外，钾离子浓度达到饱和时，停止蒸发浓缩，进行过滤分离，得到硫酸铝铁结晶和滤出液c。
[0093]
完成s400后，对得到的硫酸铝铁结晶先用硫酸溶液清洗，再进行溶解聚合，得到硫酸铝铁絮凝剂，清洗后的硫酸溶液用于步骤s200。
[0094]
s500：对所述滤出液c蒸发浓缩至完全干燥，得到复合金属硫酸盐结晶，所述复合金属硫酸盐结晶中包括硫酸钾、硫酸镁、硫酸钛、硫酸铷等微量元素硫酸盐结晶。
[0095]
经分析检测，上述步骤所得硅微粉、硫酸铝铁絮凝剂、氧化铁均能满足相关行业标准；复合金属硫酸盐结晶中，k2o、mgo、tio2、rb2o含量分别为9.54％、17.76％、2.12％、0.08％，其中k2o、mgo、tio2达到了矿产工业手册中相应矿床的工业品位(矿产工业手册中相应矿床的工业品位要求为：k2o 9.0％、mgo 16.0％、tio
2 1.5％、rb2o 0.1％)。
[0096]
实施例2：
[0097]
本实施例中采用的硫铁矿渣来自陕西白河县乙地，在资源化处理前，先确定其中所包含的全元素种类，以确定其待提取回收的元素及其含量。经测试分析，其待提取回收的元素包括：硅、铁、硫、铝、钾、镁、钛和铷；这些主要元素的含量，以该元素的氧化物在硫铁矿渣中的含量形式表示，分别为：sio
2 41.4％，fe2o
3 13.52％，so
3 15.34％，al2o
3 14.1％，k2o 2.3％，mgo 1.31％，tio
2 0.91％，rb 0.011％。因为这些待提取回收的元素的氧化物在硫铁矿渣中的总含量已到达89％以上，而硫铁矿渣其余的低于11％的部分表现形式可视为碳的氧化物、结晶水等，对环境不会产生污染影响，通过对以上主要元素的回收，可实现对该硫铁矿渣的高度资源化处理。
[0098]
具体步骤如下：
[0099]
s100：将硫铁矿渣通过破碎、粉磨的方式，粉碎至200目，得到硫铁矿渣粉；
[0100]
s200：将步骤s100所得硫铁矿渣粉与浓度为6mol/l的硫酸溶液按照液固比为5进行混合，并在110℃下搅拌、反应4h后，进行过滤分离，得到固体硅微粉和滤出液a，滤出液a为含铝、铁、钾、镁、钛、铷等金属元素的硫酸溶液；
[0101]
s300：对滤出液a蒸发浓缩，以析出feso4结晶，在滤出液a中铝、铁离子浓度相等时，停止蒸发浓缩，进行过滤分离，得到feso4结晶和滤出液b；
[0102]
s300a：在温度600℃条件下，热解feso4结晶，得到fe2o3和so3气体，回收所述so3气体，形成硫酸溶液并用于对下一批次的硫铁矿渣资源化处理时的步骤s200；
[0103]
s400：对所述滤出液b蒸发浓缩以析出硫酸铝铁结晶，当滤出液c中除铝、铁离子外，钾离子浓度达到饱和时，停止蒸发浓缩，进行过滤分离，得到硫酸铝铁结晶和滤出液c。
[0104]
完成s400后，对得到的硫酸铝铁结晶先用硫酸溶液清洗，再进行溶解聚合，得到硫酸铝铁絮凝剂，清洗后的硫酸溶液用于步骤s200。
[0105]
s500：对所述滤出液c蒸发浓缩至完全干燥，得到复合金属硫酸盐结晶，所述复合金属硫酸盐结晶中包括硫酸钾、硫酸镁、硫酸钛、硫酸铷等微量元素硫酸盐结晶。
[0106]
经分析检测，上述步骤所得硅微粉、硫酸铝铁絮凝剂、氧化铁均能满足相关行业标准；复合金属硫酸盐结晶中，k2o、mgo、tio2、rb2o含量分别为10.68％、20.55％、3.82％、0.13％，均达到了矿产工业手册中相应矿床的工业品位(矿产工业手册中相应矿床的工业品位为：k2o 9.0％、mgo 16.0％、tio
2 1.5％、rb2o 0.1％)。
[0107]
第二方面，本发明还提供了一种硫铁矿渣的资源化处理系统，用于实现权利要求1所述的资源化处理方法，包括：
[0108]
用于步骤s100的粉碎装置、用于步骤s200的矿渣粉与硫酸的混合反应装置、用于步骤s300、s400和s500的蒸发装置、用于步骤s300a的热解装置和酸吸收装置、以及用于步骤s200、s300和s400的过滤分离装置。
[0109]
其中，用于步骤s300、s400和s500的蒸发装置可以是同一个，此时，在上一个步骤完成之后，对蒸发装置进行清洗后进行下一步骤；也可以并非是同一个，而是每个步骤有各自的蒸发装置，便于工厂内对步骤s300、s400和s500进行流水线作业；同样地，用于步骤s200、s300和s400的过滤分离装置可以是同一个，也可以并非是同一个。
[0110]
优选地，所述粉碎装置包括粉碎机和雷蒙磨；所述混合反应装置包括具有加温和搅拌功能的反应釜；所述蒸发装置包括具有加温功能的反应釜；所述热解装置包括热解炉；所述酸吸收装置包括酸吸收塔；所述过滤分离装置包括过滤器和压滤机。
[0111]
优选地，所述混合反应装置和所述蒸发装置为相同类型的设备；用于步骤s300、s400和s500的蒸发装置为同一台设备。
[0112]
也可以将所述混合反应装置和所述s300、s400和s500的蒸发装置选为同一台设备，该设备同时具有加温和搅拌的功能，混合反应装置用到该设备的加温和搅拌功能，而作为蒸发装置时，只需要使用到该设备的加温功能。
[0113]
优选地，所述系统还包括硫酸配置区，用于配置硫酸溶液以用于步骤s200，其中，所述酸吸收装置通过管道与所述硫酸配置区相连。
[0114]
如果回收的so3不够、酸吸收塔内形成的硫酸溶液不能达到步骤s200所用硫酸浓度，则将酸吸收塔内吸收的硫酸溶液通过管道先输送到硫酸配置区，按照相应比例与浓硫酸混合，进行浓度的调配，以得到符合步骤s200所需的适合浓度的硫酸溶液。
[0115]
本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
[0116]
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。