铜陵有色集团公司硫铁资源综合利用再探讨

盛叶彬

（铜陵有色金属集团股份有限公司铜冠冶化分公司，安徽铜陵244001）

2003年底，铜陵有色金属集团股份有限公司（以下简称“集团公司”）冬瓜山铜矿建成投产，随后集团公司决定对以冬瓜山铜矿副产的硫精砂为主的硫铁资源进行综合利用，自行建设年处理量800 kt硫铁矿的制酸装置，并利用硫铁矿焙烧产生的大量热能发电，硫铁矿烧渣用于生产氧化铁球团，产量可达1 200 kt/a，实现对硫铁资源循环综合利用、最终“吃干榨尽”的目的。硫铁资源综合利用项目于2005年开始建设，2007年7月相继投入试生产。投产以来，硫酸及球团项目为集团公司带来了明显的经济效益，随后利用硫铁矿焙烧副产蒸汽作为热源生产碳酸二甲酯等产品的项目也投入建设与运行。

十几年来，丰富的硫铁资源综合利用为集团公司带来了一定的经济效益，但由于国家对安全和环保的要求日益严格、产业结构的不断调整和市场要求不断变化等原因，集团公司硫铁资源综合利用及产业发展增加了诸多制约因素。笔者对集团公司硫铁资源综合利用面临的主要问题及原因进行了剖析，并对如何优化调整产业结构、进一步综合利用硫铁资源进行了思考和探讨。

1 硫铁资源综合利用面临的问题

1.1 面临的主要问题

多年一成不变的资源利用模式和产业结构，不但难以很好地适应市场需要，严重时甚至直接影响到冶化企业的生存与今后的发展。硫铁资源综合利用面临的主要问题有：

1）全国冶炼烟气制酸产量的不断增长及硫酸市场的饱和，大大压减了硫铁资源综合利用的效益空间。此外，硫酸市场需求的不均衡也增加了硫酸外销的难度和硫酸销售链的脆弱性。

2）冶金及化工行业日益严格的安全及环保要求，一定程度上限制和压缩了硫铁资源综合利用的空间和效益，特别是2018年底安徽省《关于全面打造水清岸绿产业优美丽长江（安徽）经济带的实施意见》的实施，对冶化企业的改造和新建项目的发展提出了更高要求。

3）硫铁矿烧渣直接用于生产球团，由于其含铁品位偏低，作为原料配比较低，只能少量使用，未能最大限度地得到利用，未实现对硫铁资源循环综合利用至“吃干榨尽”的目标。

1.2 原因分析

近年来，国内硫酸的市场需求趋于饱和，尤其是安徽铜陵地区硫酸产量逐年增长，是导致集团公司硫酸销售难度增大的原因之一。我国的绝大部分硫酸用于生产化肥，随着化肥特别是磷复肥市场的饱和，2016年我国硫酸总消费水平已经平稳，至2018年我国硫酸产能过剩已达30%，而此后我国硫酸生产特别是冶炼烟气制酸产能，仍处于逐年增加之势。据中国硫酸工业协会统计，2018—2023年，我国将新建硫酸产能29 680 kt/a，其中冶炼烟气制酸新增产能为21 900 kt/a[1]。大量硫酸产能的增加，对本已饱和的硫酸市场来说无疑是雪上加霜。

集团公司一直将硫铁资源主要用于生产硫酸和球团，基本无相应的延伸产品。而硫酸和球团是化工及冶金行业的基础原料，近年来由于硫酸市场的饱和及钢铁行业对原料需求的灵活性，大大降低了对硫酸和球团的依赖，无形中减少了这两种产品的附加值，限制或压缩了硫铁资源综合利用的盈利空间。

此外，由于冬瓜山铜矿副产的硫精砂成分较复杂，物理和化学性质较为特殊，例如粒度很小、磁硫铁矿含量高、硫铁矿烧渣中三氧化二铁居多，致使硫铁矿烧渣含铁品位多年来一直处于偏低状态，且波动幅度较大。近年来，硫铁矿烧渣含铁品位高时w(Fe)可达60%，偏低时不足54%。硫铁矿烧渣含铁品位偏低，致使直接利用烧渣生产球团的配比率大大降低，严重时配比率不足20%，剩余的烧渣只能作其他处理，因而未能实现对硫铁资源循环综合利用的目的。

2 硫铁资源综合利用建议

2.1 转变二氧化硫的利用方式

将硫铁矿焙烧产生的二氧化硫用于生产硫酸转变为直接生产其他化工产品，减少硫酸生产量，降低硫酸销售风险。集团公司采用国内外传统的硫资源利用方式，将硫资源全部用于生产硫酸外售，随着硫酸市场的饱和，硫酸产品出现滞销，集团公司的经济效益有时甚至出现负增长。因此，硫资源传统的利用方式越来越受到制约，集团公司发展硫酸替代产品势在必行。

将二氧化硫转变为硫酸替代产品有很多途径或方法，笔者结合集团公司的生产实际，提出如下建议：

1）将铜冠冶化其中一套400 kt/a制酸装置焙烧产生的二氧化硫，不经转化而直接用于生产无水亚硫酸钠和焦亚硫酸钠。该制酸装置经改造后，不再生产浓硫酸，不仅可以缓解硫酸销售的压力，还可将铜冠冶化及金冠铜业钠碱法脱硫的废水回收利用生产无水亚硫酸钠，实现硫资源综合回收，具有明显的环保效益和经济效益。此外，二氧化硫烟气不经转化直接生产无水亚硫酸钠等产品，不仅从源头大大减少了废水排放量和废催化剂的产生量，也可进一步降低污水处理后外排水的硬度，为实现污水的回收利用提供支撑。

2）利用二氧化硫气体生产液体二氧化硫，以减少硫酸产量。将铜冠冶化生产球团的尾气不再制取硫酸，而是采用有机胺脱硫技术，经有机胺吸附和解吸制取二氧化硫气体生产液体二氧化硫。该二氧化硫气体具有纯度高的特点，是制取液体二氧化硫的理想原料，仅需对其进行预洗涤、干燥、压缩、冷凝即可制取液体二氧化硫。相对于同行业其他生产液体二氧化硫的工艺，此法减少了“制取高浓度二氧化硫气体”的步骤，具有一定的优越性。

2.2 提高硫铁矿烧渣利用率

集团公司硫铁矿焙烧副产烧渣用于生产球团，鉴于烧渣品位偏低且波动较大，难以全部利用，每年均外销部分铁含量较低的烧渣，因而硫铁资源的综合利用效率未能充分体现。为提高硫铁资源的利用率，笔者提出如下建议：

1）从原料硫铁矿提质方面考虑，提高硫精砂的硫铁品位可提高烧渣的含铁品位，使烧渣尽可能多地用于生产球团。若焙烧入炉原料硫精砂的w(S)由约30%提高至34.5%，w(Fe)由约48.5%提高至52.5%，焙烧后烧渣的w(Fe)可超过61.5%。但该措施会降低选矿回收率，对矿山综合效益产生一定的影响，需要多方面综合考虑。

2）根据冬瓜山铜矿实际，在焙烧热量基本满足的前提下，多使用低硫高铁精矿进行焙烧，必要时可掺补少许硫黄以维持焙烧热量的需要。

2.3 增加硫酸及球团生产的附加值

近年来，随着国家“化肥使用量零增长”、磷复肥出口限制及环保政策趋紧的影响，国内化肥用酸量增长缓慢，而工业用酸处于一个较快增长期，其中钛白粉、饲料级磷酸钙、己内酰胺、粘胶纤维等生产约占工业用酸量的77%。己内酰胺由于下游市场PA6纤维和PA6工程塑料需求的强力支撑，近两年其产能快速扩张，预计配套的硫酸产能将达到7 500 kt/a[2]。

己内酰胺生产需要发烟硫酸，集团公司生产的硫酸主要是w(H2SO4)98%工业硫酸，产品附加值不高，因此笔者建议集团公司适量增加发烟硫酸产品的生产。此外，电子级、食品级等精制硫酸也可适当开发或加大生产规模。多渠道开发和生产，有利于拓宽销售市场。

目前集团公司生产的球团大多是用于钢铁企业生产的普通原料，产品附加值难以提升，生产经营所产生的效益主要体现在烧渣的配用上。要提高球团生产的附加值，除了提高硫铁矿烧渣含铁品位和球团生产掺烧烧渣的比例外，还要根据市场需要大力开发特种球团的生产。虽然近些年集团公司已在此方面做了不少努力，但还需进一步结合生产实际情况，继续拓展特种球团如低铜、低钛球团的生产与销售工作。

3 项目开发实施的可行性分析

3.1 技术可行性分析

利用二氧化硫生产无水亚硫酸钠和焦亚硫酸钠的工艺技术成熟可靠，而且在生产环保与安全方面具有积极的促进作用，主要表现在：①可减少烟气中二氧化硫、硫酸雾等污染物的排放，减少危险固体废物钒催化剂、废水废渣的产生量，有利于环境保护；②w(H2SO4)98%的硫酸为危险化学品，具有强腐蚀性和氧化性，而无水亚硫酸钠及焦亚硫酸钠为腐蚀性及氧化性相对较弱的固体，在生产、储存及运输过程中存在的安全隐患相对要少得多。

3.2 市场需求分析

无水亚硫酸钠和焦亚硫酸钠属于基础化工原料，应用广泛。无水亚硫酸钠主要用作污水处理剂、印染工业的除氧剂和漂白液、化工行业中的氧化剂和磺化剂，以及造纸行业木质纤维素脱除剂等。焦亚硫酸钠主要用于食品加工、橡胶、制革等工业，使用量大。

二氧化硫主要用作人造纤维、染料、合成洗涤剂等有机合成工业的原料，还可以用作冷冻剂、防腐剂等。为了便于运输和储存，一般将二氧化硫以液体形式供应给用户。近年来，随着市场对二氧化硫需求量的不断增长，我国液体二氧化硫的产量和消费量都稳步增长，虽说市场也将处于饱和状态，但同生产发烟硫酸、精制硫酸类似，集团公司利用球团尾气生产液体二氧化硫的产量只有30 kt/a，由于不是大规模生产，不会对市场形成较大压力。

3.3 存在的主要问题或难点

区域位置制约了硫酸延伸产品的开发与销售。作为硫酸使用大户的化肥生产企业及己内酰胺和粘胶纤维的生产企业主要分布在湖北、福建、江苏、浙江、山东及云南等省份，对于集团公司来说，无论是工业硫酸，还是发烟硫酸或精制硫酸，都存在销售半径大的问题，在某种程度上增加了硫酸及延伸产品的销售难度。如发烟硫酸，其用量大户是己内酰胺及粘胶纤维的生产，目前在我国较大规模的己内酰胺生产企业主要分布在福建、江苏、浙江及山东等省份，大量发烟硫酸外销增加了销售环节中的成本及安全风险。

此外，国家日趋严格的环保政策也制约了新改建项目的建设。2018年底安徽省发布的《关于全面打造水清岸绿产业优美丽长江（安徽）经济带的实施意见》规定，严禁1 km范围内新建化工、冶金项目，严控5 km范围内新建重化工、重污染项目，严管15 km范围内新建项目，这就要求集团公司需要在现有基础上通过改造进行升级与优化，以满足政策的要求。

4 结语

由于国家对安全环保的要求日益严格，以及硫铁资源利用工艺技术及产品市场要求不断变化等原因，集团公司硫铁资源综合利用及产业发展已逐渐显露出一些问题，因此优化调整集团公司硫铁资源的综合利用是非常必要的。结合市场需要，通过优化资源，合理发展延伸产品，可进一步促进集团公司硫铁资源综合利用可持续性发展，并尽可能实现其效益最大化。