毕 题 目： 姓 名：学 号：教 学 院：专业班级：指导教师：完成时间：
业 论 文 硫磺废渣的综合利用
可行性综述
xxxx *********** 化学与化学工程学院 应用化学xx级（2）班 xx（讲师） 2013年 5月 28日
硫磺废渣的综合利用可行性综述
姓 名： 专业班级：级应用化学xx级（2）班 学 号： 指导教师：
摘 要：化学工业的生产过程中会伴有硫磺废渣的产生，大量的硫磺废渣
堆积不但会堵塞道路及河流，而且还会污染环境甚至对人类身体健康有一定影响；硫磺废渣化学组成复杂，其中有很多成分可以用在工业陶瓷、建材、农业等方面，是一种很好的化工原料。本文综述了硫磺废渣在各领域以及利用情况的各种研究成果，全面了解硫磺废渣的化学组成成分及利用价值，为以后更好地处理和利用硫磺废渣提供参考。
关键词：硫磺废渣；综合利用；可行性
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The comprehensive utilization of sulfur slag feasibility review
Candidate: xx Major: Applied Chemistry
Student No: 071302034 Adviser: xx
Abstract: Chemical industry production with sulfur waste residue produced in the process of, a large number of accumulation of sulfur waste not only can blocking roads and rivers, but also pollute the environment or to human body health have certain effect; Sulfur slag chemical composition is complex, there are a lot of ingredients can be used in industrial ceramics, building materials, agriculture, etc., is a kind of very good chemical raw materials. Summarizes the utilization of sulfur waste residues in various fields of various research results, a comprehensive understanding of sulfur slag chemical composition and utilization value, better for later to provide reference for treatment and the use of sulfur sludge.
Key words: sulfur waste residue; The comprehensive utilization; The feasibility
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目录
摘要................................................................................................................................. i Abstract .......................................................................................................................... ii 引言................................................................................................................................ 3 1 硫磺废渣的概况........................................................................................................ 3 2 硫磺废渣的化学组成成分分析及危害性................................................................ 3
2.1 硫磺废渣的化学组成成分.............................................................................. 3 2.2 硫磺废渣的危害性.......................................................................................... 4 3 硫磺废渣综合利用的现状........................................................................................ 4
3.1 硫磺废渣在陶瓷中的利用.............................................................................. 4 3.2 硫磺废渣在公路中的利用.............................................................................. 4 3.3 硫磺废渣的农田利用...................................................................................... 5 3.4 从硫磺废渣中回收硫磺.................................................................................. 5 总结................................................................................................................................ 7 参考文献........................................................................................................................ 8 致谢................................................................................................................................ 9
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引言
硫磺废渣是一种被遗弃的化工原料，在国内外的储量都相当丰富。硫磺废渣中含有大量的矿物质元素，具有再利用、易回收、硫含硫高等特点，有效地处理硫磺废渣的环境污染及对硫磺废渣的综合利用成为当今国内外普遍关注的问题。硫磺废渣的使用领域广泛，其中主要利用了其含有的硫和有机磷化物，研究了在工业陶瓷、建材、农田、硫磺回收等方面的利用。这些研究成果不仅大大减轻了硫磺废渣堆积造成的环境污染问题，而且还能使资源得到充分合理的应用，生产出更多、更好的化工产品，供民用和工业使用。然而，在回收及利用的过程中，常会伴有二氧化硫的产生，这不但会造成环境的二次污染，还会造成资源的再次浪费，所以对硫磺废渣利用过程中产生的二氧化硫的回收成为研究员们重视的问题。本文综述了近年来我国多位研究人员对硫磺废渣的化学成分分析及利用的情况，对我国充分合理地利用硫磺废渣资源，解决由硫磺废渣带来的环境污染及资源浪费等问题具有重要的指导意义。
1 硫磺废渣的概况
硫磺废渣物理性质为红褐色的块状物、质脆无可塑性、有特殊的臭味；其化学性质主要是硫含量相当高，达到73%左右。还含有部分的有机磷化物，有较强的腐蚀性，当温度升高时会挥发出一定的二氧化硫气体。
自改革开放以来，随着化学工业的迅速发展，导致大量硫磺废渣的产生。大量硫磺废渣堆积，不仅占用大量土地，而且堵塞道路河流，严重污染环境，污染空气，严重影响人们的生活，成为急需转化的大宗工业废物。成龙胜等[1] 提到， 长期以来，我国晋东南、晋中、阳泉等地因炼制硫磺而存积着数量可观的硫磺废渣。据统计，每生产1吨硫磺就产生7~8吨硫磺废渣，仅山西省每年就排放50万吨左右，累计储存量在2000万吨以上。因此，对硫磺废渣的综合利用具有现实意义。
2 硫磺废渣的化学组成成分分析及危害性
近年来国内已有不少的研究人员对硫磺废渣的化学组成成分进行分析，为硫磺废渣的综合利用提供了重要依据。 2.1 硫磺废渣的化学组成成分
硫磺废渣系硫铁矿在炼磺窑中脱硫后的块状物，由于各地矿体结构不尽相同，其矿物组成、化学组成也有所差别。成龙胜[1]等围绕利用硫磺废渣生产陶瓷墙地砖这一课题，选择了在山西较有代表性的阳城硫磺废渣作为主要研究对象，
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展开了一系列的试验工作，通过X—衍射分析表明，硫磺废渣矿物质组成主要为赤铁矿(Fe2O3 ) 36.61%和莫来石（SiO2)38.44%，其他化学成分为：Al2O3(26.81%)，TiO2(1.98%)，MgO(1.99%)，CaO(1.38%)，K2O(0.86%)，Na2O(0.13%)，S(3.26%)。 2.2 硫磺废渣的危害性
硫磺废渣主要是以五硫化二磷路线生产乙基氯化物过程中产生的一种残渣，内有少量的乙基氯化物，它对人体有害。过去由于没有理想的方法来处理，只是用挖坑深埋。但其量大且由于雨水冲刷容易渗透，阳光暴晒引起挥发。所以长期以来成为人们需要解决的一个老大难题。
3 硫磺废渣综合利用的现状
目前，国内已有多位研究人员对硫磺废渣的综合利用进行了研究，得到了很大的收获，不仅解决了环保问题，还带来了很好的经济效益，以下是他们各自的研究成果。
3.1 硫磺废渣在陶瓷中的利用
何奔放[2]等利用硫磺废渣生产外墙砖进行了研究，采用湿法制粉（原理是利用弥散干粉对雾化浆滴进行包裹，形成干粉-浆滴包裹体初始颗粒，再经滚圆求实、水分调整后制得实心球形陶瓷粉料）将硫磺废渣与坯料混合后加配料球磨，脱水、造粒、陈化后半干压成型，然后干燥、素烧、施釉，再经过辊道窑釉烧制得外墙砖。若以每年60万平方米外墙砖产量的生产线计算，可利用硫磺废渣9600吨[2-5]，而且生产出来的外墙砖具有防水抗冻、光洁美观、经久耐用等特点，这不仅降低了生产成本，还能提高经济效益。但是由于此面砖吸水率大、施工操作不符合规范、建筑结构变形等因素，装饰不久面砖出现开裂或脱落、面砖颜色不均匀而影响整体效果、饰面拼缝宽窄不均造成横向不平竖向不直、平面凹凸感观不好等情况，这些问题严重影响了外墙面的耐久性和装饰效果。因此，在这种技术上的利用应该加以改进。 3.2 硫磺废渣在公路中的利用
杨锡武[6]等针对目前公路沥青路面车辙严重、高温稳定性差等问题，在前人的研究基础上，系统全面地研究了硫磺改性沥青混合料的路用技术性能和硫改沥青路面现场试验对路的应用效果。此研究主要利用了硫在一定温度、时间条件下分解成硫自由基，硫的自由基具有强氧化性，因此，当硫磺废渣与沥青在一定温度、时间条件下拌和时，分解成的硫自由基与沥青作用，发生交联反应，使沥青粘度提高、针入度减小、高温抗变形能力增强等优点。施工过程与普通沥青混合
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料路面相同，但是对拌和温度相当严格，要在130~ 150℃内，采用增塑剂强化结晶结构，采用添加剂减少烟雾和气味[6-7]。硫磺改性沥青混凝土比普通沥青混凝土增加费用5%，费用增加的原因是硫与沥青的代替系数比大于1，使加硫沥青混合料价格略有增加，但增加的费用很小，如果从拌和过程中的节能、使用过程中减小路面车辙深度、延长使用寿命等带来的养护维修费用的节约考虑，硫磺改性沥青混凝土仍然具有更好的经济效益。该技术对改性沥青混合料的推广应用、优化沥青路面材料和路面结构设计具有一定的理论及应用价值。 3.3 硫磺废渣的农田利用
崔绳忠[8]等通过采样分析和多点大田及盆栽实验，对硫磺废渣在农田中的利用进行了研究。本实验先用X荧光光谱仪对采集到的硫磺废渣混合样进行定性分析，用X射线衍射仪进行定量分析，得出硫磺废渣中含有磷化物中间体二乙基硫代磷酰氯15.2%，硫磺73%，氯化钠8%。除氯化钠对土壤和农作物有害外，无其他有害物，并且其所含硫磺和二乙基硫代磷酰氯是肥田防虫的有效成分，具有与对硫磷乳油相近的杀虫效率，用于农田底肥施用兼具防虫保苗和肥田松土，促进农作物增产的双重效果。施用过程中硫磺废渣的适宜用量为每亩15~20kg，以亩施20kg当季作物增产7%~9%效果最好。但是由于硫磺废渣中含有8%的氯化钠，连年大量施入土壤将有盐渍化的潜在危害，另须重视的是硫磺废渣的腐蚀性和挥发性强，刺激性异味大，具有一定毒性，造成运输、贮藏和施用过程中易发生中毒事故。所以在硫磺废渣的农田利用工艺中，这些是将来必须要解决的问题。
3.4 从硫磺废渣中回收硫磺
王宁[9]等采用“溶解-蒸馏法”从硫磺废渣中回收硫磺。其原理是利用硫磺废渣中含有大量的硫成分，用二硫化碳能溶解硫的特点使硫 与其他杂质分开，蒸馏已溶解硫的二硫化碳的液体，使硫磺结晶出来得到利用。蒸馏时蒸馏釜的温度应控制在45℃~50℃之间，二硫化碳气体通过冷凝器进行回收再用，蒸馏完毕即得硫磺，其纯度达99%左右，滤渣再返回容器中与下一批硫磺废渣进行溶解蒸馏回收。在整个过程中，由于二硫化碳的沸点比较低，易挥发，在有二硫化碳出现的容器中，都加一个5cm水封层吸收产生的二硫化碳气体。此工艺按年处理1000吨硫磺废渣的能力，可的99%左右的硫磺800~850吨，按每吨950元计算，可增加75~80万元的产值，去除成本460元/吨，全年还可获利35~40万元。不但解决了硫磺废渣利用过程中有毒气体对环境的污染等问题，避免了环境的二次污
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染和资源环境的二次浪费，而且设备简单、投资少、更容易掌握、经济效益更可观[9-10]。
雷进海[11]等采用有机溶剂浸泡萃取、硫化碱还原、亚硫酸钠碱性氧化处理二乙基硫代磷酰氯生产中的硫磺废渣，回收部分乙基氯酰物并得到工业硫磺。其原理是利用乙基氯化物的亲油性，采用有机溶剂浸取，混在有机相中的二氯化二硫先用硫化钠还原后用亚硫酸钠氧化使其完全分解，得到工业硫磺。该技术只是小实验尝试，但取得了很好的效益，而且操作简单、原料和设备易得、回收过程中产生的低浓度副产物硫化钠和亚硫酸钠废液，利用其碱性，可通过生化曝气处理解决。所以要是能引用到大型工业中，将得到更好的效果。
以上多位研究人员从通过分析硫磺废渣的化学组成成分，证明了硫磺废渣不是一种化学成分单一的废弃物，其组成相当复杂；研究员们发现：硫磺废渣不仅是陶瓷及建材的优质制作原料，还是农药农肥生产的好资源，还可以回收大量的硫磺。研究人员们利用了密封水层的方法对二氧化硫的吸收，此方法虽然解决了硫磺废渣利用过程中产生的二氧化硫对环境的污染问题，但是资源没有得到充分利用，所以在这些研究的基础上还需要改进，让二次污染物二氧化硫变废为宝。在当今资源匮乏、硫磺价格上涨的环境下，发展对硫磺废渣综合利用的可行性研究具有重要的指导意义和实践意义。
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总结
通过整理以上多位国内外研究人员对硫磺废渣综合利用的研究成果，我们可以看到，化学工业生产中产生的硫磺废渣，虽然对环境及人类有很大的危害，但从其化学成分来看，硫磺废渣却具有很好的利用价值。不但可以作为陶瓷、建材和农肥农药的制作原材料，还可以回收工业硫磺，实现对资源的回收利用；既达到了废弃物变废为宝、为人类服务的目的，又达到了可持续发展的要求。目前国内对硫磺废渣综合利用的研究还比较少，在利用的过程中产生的一些二次污染物还未得到更有效的解决办法，目前所用的是密封水层的方法进行对二氧化硫的回收，此方法虽然解决了二氧化硫对环境的污染问题，但是二氧化硫没有得到充分利用，造成资源的二次浪费。所以，在以后的研究中，应改进生产设备，让二氧化硫等二次污染物变废为宝，弥补这些研究成果中的不足，为硫磺废渣的综合利用带来美好的明天，实现很好的环保效益和的经济效益，实现资源的充分利用，实现可持续发展。
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参考文献
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[4]王敏.利用硫磺废渣生产外墙砖[J].砖瓦，2003，（10）：25-26
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[6]杨锡武,熊世银等.硫磺改性沥青混合料性能及机理研究[J].湖南科技大学学报,2009,24(3):-66
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致谢
本论文得以顺利完成，我衷心感谢我的指导老师文竹老师。她为人随和热情，治学严谨细心，工作兢兢业业，克勤克俭。在我遇到问题的时候总能及时而又耐心地指导我，给我的论文写作给予大力的支持和帮助。
从论文选题到搜集资料，从写稿到修改，其间经历了喜悦、痛苦和彷徨的心情，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。我知道，这些都无不饱含着指导老师的心血和汗水。再次感谢你深刻而细致的指导，帮助我开拓研究思路，理清写作方向，最终使我的论文得以顺利完成。
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