CN104404258A - 铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺。该工艺包括如下步骤：a、在水中加入钒工业混合盐渣和二乙醇胺，溶解后加入铁矿烧结烟尘灰浸取，分离得到铅渣和浸出液；b、根据步骤a得到的浸出液中铜和银含量加入硫化钠反应，过滤得到铜银富集渣和滤液；c、根据步骤b得到的滤液中钾离子含量加入高氯酸钠反应、过滤得到高氯酸钾沉淀和滤液；d、将高氯酸钾沉淀洗涤、干燥得到高氯酸钾产品；e、向步骤c得到的滤液中加入活性炭和聚硅酸铁铝反应；过滤得到无色透明滤液；f、将无色透明滤液进行蒸发浓缩、结晶，固液分离得到工业氯化钠产品。本发明可有效提取烧结烟尘中的钾、铜和银，工艺流程简单，操作安全，具有较好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属冶金行业中工业废弃物利用的研究领域，具体涉及一种铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺。
背景技术
铁矿粉烧结烟尘灰是钢铁企业铁矿原料烧结过程中经收尘系统收集得到的工业废弃物，其主要成分为：K2O 20～35％，Na2O 5～8％，Cl 25～35％，Pb 8～15％，Cu 0.8～1.5％，Fe 10～15％，CaO 5～8％，Al2O30.1～1.0％，MgO 0.5～1.2％，SiO23～5％，Ag 200～400g/t。
目前，铁矿粉烧结烟尘灰的处理工艺主要是通过与高炉瓦斯泥混合后挥发提取渣中的铅、锌等金属元素，而渣中含有的大量的很有价值的氯化钾未得到合理的回收和利用；或是加入高炉作为原料掺合使用，由于原料的特殊性，会导致高炉炉壁腐蚀、增加炼铁煤(焦)能耗等。专利文献CN102295301A和CN102134648A报道了一种采用水溶液浸取烧结烟尘渣，经分离，浸出液再经置换、碳酸钠沉淀除杂质后蒸发浓缩，冷却结晶得到氯化钾产品的一种处理方法，前者浸出渣采用电炉或鼓风炉，利用焦炭高温还原制取铅银合金，置换渣采用硫酸提铜，后者浸出渣经磁选得到铁矿粉和渣。上述方法采用采用水浸取原料，钾、铜和银的浸出率仅分别达到80～85％、50～70％和30～50％，提取率较低，且部分铅以氯化铅的形式进入浸出液，造成浸出渣中铅的损失，同时由于浸出液经净化处理后，溶液中含有大量的氯化钠，由于氯化钠的富集，仅能得到70％左右的高质量的氯化钾产品，其余产品为钾钠混合物，氯化钾含量仅能达到60～70％。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种有效综合利用铁矿粉烧结过程中产生的烧结烟尘收尘灰中有价成分的工艺技术路线，实现二次资源有效利用，达到节能减排的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，包括如下步骤：
a、在水中加入水质量15～20％钒工业混合盐渣和水质量0.1～0.3％的二乙醇胺，溶解后在搅拌条件下按1.5～2.0︰1的液固质量比加入铁矿烧结烟尘灰，浸取一定时间后分离得到铅渣和浸出液；
b、根据步骤a得到的浸出液中铜和银含量，在搅拌条件下向浸出液中加入硫化钠反应；反应后过滤得到铜银富集渣和滤液；
c、根据步骤b得到的滤液中钾离子含量，在搅拌条件下向滤液中加入高氯酸钠反应；反应后过滤得到高氯酸钾沉淀和滤液；
d、将步骤c得到的高氯酸钾沉淀洗涤、干燥得到高氯酸钾产品；
e、向步骤c得到的滤液中加入滤液重量1～3％的活性炭和滤液重量0.2～0.5％的聚硅酸铁铝，在搅拌条件下进行脱色反应；反应后过滤得到无色透明滤液；
f、将步骤e得到的无色透明滤液进行蒸发浓缩、结晶，固液分离得到工业氯化钠产品。
其中，上述工艺步骤a中，搅拌的速度300～500rpm(转/分钟)；浸取时间0.5～1.0h。
其中，上述工艺步骤a中得到的铅渣用水洗涤，洗涤后的洗涤液并入浸出液中作为步骤b使用的浸出液。具体操作时，洗涤可用铅渣质量20％的水，分2次洗涤。
其中，上述工艺步骤b中，硫化钠的加入量为理论反应量1.0～1.2倍的。
其中，上述工艺步骤b中，搅拌的速度300～500rpm；反应时间0.5～1.0h。
其中，上述工艺步骤c中，高氯酸钠的加入量按照钾与高氯酸钠摩尔比1:1的比例加入。
其中，上述工艺步骤c中，搅拌的速度200～400rpm；反应时间0.5～1.0h。
其中，上述工艺步骤e中，搅拌的速度200～400rpm；反应时间0.5～1.0h。
其中，上述工艺步骤f固液分离得到的母液并入步骤b得到的滤液中，作为步骤c使用的滤液。
步骤a中，所述钒工业混合盐渣主要成分为Na2SO4和(NH4)2SO4，Na2SO4含量75～80％，(NH4)2SO4含量10～15％。具体的，钒工业混合盐渣为五氧化二钒生产过程中，钒矿或钒渣与纯碱或钠盐经高温烧结、水浸取，浸出液再经净化、沉钒后的过滤废液，经过蒸发冷缩后得到的混合渣，其主要成分为Na2SO4和(NH4)2SO4，Na2SO4含量75～80％，(NH4)2SO4含量10～15％，外观为灰褐色。
其中，本发明a步骤得到的铅渣、b步骤得到的铜银富集渣可分别用作为铅、铜、银原料，进一步提取铅、银、铜有价金属。
本发明的有益效果是：本发明可有效提取烧结烟尘中的钾、铜和银，钾的浸出提取率大于95％，铜、银的浸出提取率可分别大于90％。本发明工艺流程简单，处理时间短，操作容易、安全，具有较好的社会效益和经济效益，值得推广应用。
具体实施方式
本发明工艺具体可以按照以下方式实施：
本发明铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，包括如下步骤：
a、在水中加入水质量15～20％钒工业混合盐渣和水质量0.1～0.3％的二乙醇胺，溶解后在300～500rpm搅拌条件下按1.5～2.0︰1的液固质量比加入铁矿烧结烟尘灰，浸取0.5～1.0h后分离得到铅渣和浸出液；铅渣用水洗涤，洗涤后的洗涤液并入浸出液中；
b、根据步骤a得到的浸出液和洗涤液中铜和银含量，在300～500rpm搅拌条件下向浸出液和洗涤液中加入理论反应量1.0～1.2倍的硫化钠反应；反应0.5～1.0h后过滤得到铜银富集渣和滤液；
c、根据步骤b得到的滤液中钾离子含量，在200～400rpm搅拌条件下向滤液中按照钾与高氯酸钠摩尔比1:1的比例加入高氯酸钠反应；反应0.5～1.0h后过滤得到高氯酸钾沉淀和滤液；
d、将步骤c得到的高氯酸钾沉淀洗涤、干燥得到高氯酸钾产品；
e、向步骤c得到的滤液中加入滤液重量1～3％的活性炭和滤液重量0.2～0.5％的聚硅酸铁铝，在200～400rpm搅拌条件下进行脱色反应；反应0.5～1.0h后过滤得到无色透明滤液；
f、将步骤e得到的无色透明滤液进行蒸发浓缩、结晶，固液分离得到工业氯化钠产品；固液分离得到的母液并入步骤b得到的滤液中，作为步骤c使用的滤液。
下面通过实施例对本发明具体实施方式做进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。
本发明实施例中使用原料烟尘灰的主要成分指标为：K2O 28.35％，Na2O 5.83％，Cl 32.65％，Pb 9.52％，Cu 1.14％，Fe 10.25％，CaO 5.82％，Al2O30.47％，MgO 0.64％，SiO23.28％，Ag 286g/t。
原料钒工业混合盐渣的主要成分指标为：Na2SO478.54％，(NH4)2SO412.48％，NaCl 1.67％，外观为灰褐色。
实施例1：
A、在烧杯中加入水1000ml，150克钒工业混合盐渣，1克的二乙醇胺，溶解混合后按2.0:1.0的液固质量比，于室温、500rpm的搅拌条件下加入烧结烟尘灰500克，并浸取0.5h，使烟尘灰原料中的氯化钾等可溶性氯化盐溶解进入液相，经分离得浸出渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗涤、干燥后重254克，分析表明其含Pb 18.26％、K 1.57％、Cu 0.16％、Ag 48g/t，钾、铜、银的浸出率分别为96.61％、92.87％、91.47％。
B、将A步骤的浸出液和洗涤液混合，根据混合溶液中的铜、银含量，于室温、搅拌速度为300rpm条件下，加入Na2S含量60％的工业硫化钠11克，反应1.0h，经分离得到铜银富集渣和滤液；铜银富集渣经干燥后重11.3克，经分析含Cu 45.58％、Ag 1.09％，铜、银的总回收率分别是90.36％、86.13％。
C、步骤B分离得到的滤液，按钾与高氯酸钠(Na2ClO4·H2O)摩尔比1:1的比例加入高氯酸钠410克，于室温、400rpm搅拌条件下反应0.5h，经分离得到高氯酸钾沉淀和滤液；高氯酸钾沉淀经洗涤、干燥得产品402克，产品经分析KClO4含量达到99.12％，钾的总回收率为95.41％。
D、步骤C分离得到的滤液，同时加入溶液质量2％的活性炭和0.5％的聚硅酸铁铝，于室温，200rpm的搅拌条件下进行脱色反应0.75h，过滤分离，得到无色透明滤液；
E、步骤D分离得到的脱色滤液，经蒸发浓缩、结晶，分离得到工业氯化钠产品。
实施例2：
A、在烧杯中加入水750ml，150克钒工业混合盐渣，2克的二乙醇胺，溶解混合后按1.5:1.0的液固质量比，于室温、300rpm的搅拌条件下加入烧结烟尘灰500克并浸取1.0h，使烟尘灰原料中的氯化钾等可溶性氯化盐溶解进入液相，经分离得浸出渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗涤、干燥后重264克，分析表明其含Pb 17.61％、K 1.79％、Cu 0.18％、Ag 50g/t，钾、铜、银的浸出率分别为95.98％、91.66％、90.77％。
B、将A步骤的浸出液和洗涤液混合，根据混合溶液中的铜、银含量，于室温、搅拌速度为400rpm条件下，加入Na2S含量60％的工业硫化钠12克，反应0.5h，经分离得到铜银富集渣和滤液；铜银富集渣经干燥后重12.6克，经分析含Cu 41.45％、Ag 1.03％，铜、银的总回收率分别是91.63％、90.75％。
C、步骤B分离得到的滤液，按钾与高氯酸钠(Na2ClO4·H2O)摩尔比1:1的比例加入高氯酸钠407克，于室温、200rpm搅拌条件下反应1.0h，经分离得到高氯酸钾沉淀和滤液；高氯酸钾沉淀经洗涤、干燥得产品400克，产品经分析，KClO4含量达到99.28％，钾的总回收率为95.09％。
D、步骤C分离得到的滤液，同时加入溶液质量3％的活性炭和0.2％的聚硅酸铁铝，于室温，300rpm的搅拌条件下进行脱色反应1.0h，过滤分离，得到无色透明滤液；
E、步骤D分离得到的脱色滤液，经蒸发浓缩、结晶，分离得到工业氯化钠产品。
实施例3：
A、在烧杯中加入水800ml，160克钒工业混合盐渣，2克的二乙醇胺，溶解混合后按1.6:1.0的液固质量比，于室温、300rpm的搅拌条件下加入烧结烟尘灰500克并浸取0.75h，使烟尘灰原料中的氯化钾等可溶性氯化盐溶解进入液相，经分离得浸出渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗涤、干燥后重258克，分析表明其含Pb 17.94％、K 1.62％、Cu 0.15％、Ag 54g/t，钾、铜、银的浸出率分别为96.45％、93.21％、90.26％。
B、将A步骤的浸出液和洗涤液混合，根据混合溶液中的铜、银含量，于室温、搅拌速度为200rpm条件下，加入Na2S含量60％的工业硫化钠11.5克，反应0.75h，经分离得到铜银富集渣和滤液；铜银富集渣经干燥后重10.8克，经分析含Cu 49.19％、Ag 1.19％，铜、银的总回收率分别是93.20％、89.87％。
C、步骤B分离得到的滤液，按钾与高氯酸钠(Na2ClO4·H2O)摩尔比1:1的比例加入高氯酸钠409克，于室温、350rpm搅拌条件下反应0.75h，经分离得到高氯酸钾沉淀和滤液；高氯酸钾沉淀经洗涤、干燥得产品402克，产品经分析，KClO4含量达到99.16％，钾的总回收率为95.45％。
D、步骤C分离得到的滤液，同时加入溶液质量1％的活性炭和0.4％的聚硅酸铁铝，于室温，400rpm的搅拌条件下进行脱色反应0.5h，过滤分离，得到无色透明滤液；
E、步骤D分离得到的脱色滤液，经蒸发浓缩、结晶，分离得到工业氯化钠产品。
实施例4：
A、在烧杯中加入水900ml，140克钒工业混合盐渣，1.5克的二乙醇胺，溶解混合后按1.8:1.0的液固质量比，于室温、450rpm的搅拌条件下加入烧结烟尘灰500克并浸取0.5h，使烟尘灰原料中的氯化钾等可溶性氯化盐溶解进入液相，经分离得浸出渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗涤、干燥后重249克，分析表明其含Pb 18.12％、K 1.68％、Cu 0.19％、Ag 51g/t，钾、铜、银的浸出率分别为96.44％、91.70％、91.12％。
B、将A步骤的浸出液和洗涤液混合，根据混合溶液中的铜、银含量，于室温、搅拌速度为250rpm条件下，加入Na2S含量60％的工业硫化钠12克，反应1.0h，经分离得到铜银富集渣和滤液；铜银富集渣经干燥后重12.4克，经分析含Cu 42.15％、Ag 1.05％，铜、银的总回收率分别是91.69％、90.05％。
C、步骤B分离得到的滤液，按钾与高氯酸钠(Na2ClO4·H2O)摩尔比1:1的比例加入高氯酸钠209克，于室温、280rpm搅拌条件下反应0.7h，经分离得到高氯酸钾沉淀和滤液；高氯酸钾沉淀经洗涤、干燥得产品400克，产品经分析，KClO4含量达到99.23％，钾的总回收率为95.04％。
D、步骤C分离得到的滤液，同时加入溶液质量2.5％的活性炭和0.3％的聚硅酸铁铝，于室温，300rpm的搅拌条件下进行脱色反应0.75h，过滤分离，得到无色透明滤液；
E、步骤D分离得到的脱色滤液，经蒸发浓缩、结晶，分离得到工业氯化钠产品。
Claims (10)
1.铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，其特征在于包括如下步骤：
a、在水中加入水质量15～20％钒工业混合盐渣和水质量0.1～0.3％的二乙醇胺，溶解后在搅拌条件下按1.5～2.0︰1的液固质量比加入铁矿烧结烟尘灰，浸取一定时间后分离得到铅渣和浸出液；
b、根据步骤a得到的浸出液中铜和银含量，在搅拌条件下向浸出液中加入硫化钠反应；反应后过滤得到铜银富集渣和滤液；
c、根据步骤b得到的滤液中钾离子含量，在搅拌条件下向滤液中加入高氯酸钠反应；反应后过滤得到高氯酸钾沉淀和滤液；
d、将步骤c得到的高氯酸钾沉淀洗涤、干燥得到高氯酸钾产品；
e、向步骤c得到的滤液中加入滤液重量1～3％的活性炭和滤液重量0.2～0.5％的聚硅酸铁铝，在搅拌条件下进行脱色反应；反应后过滤得到无色透明滤液；
f、将步骤e得到的无色透明滤液进行蒸发浓缩、结晶，固液分离得到工业氯化钠产品。
2.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，其特征在于：步骤a中，搅拌的速度300～500rpm；浸取时间0.5～1.0h。
3.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，其特征在于：步骤a中得到的铅渣用水洗涤，洗涤后的洗涤液并入浸出液中作为步骤b使用的浸出液。
4.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，其特征在于：步骤b中，硫化钠的加入量为理论反应量1.0～1.2倍的。
5.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，其特征在于：步骤b中，搅拌的速度300～500rpm；反应时间0.5～1.0h。
6.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，其特征在于：步骤c中，高氯酸钠的加入量按照钾与高氯酸钠摩尔比1:1的比例加入。
7.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，其特征在于：步骤c中，搅拌的速度200～400rpm；反应时间0.5～1.0h。
8.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，其特征在于：步骤e中，搅拌的速度200～400rpm；反应时间0.5～1.0h。
9.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，其特征在于：步骤f固液分离得到的母液并入步骤b得到的滤液中，作为步骤c使用的滤液。
10.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰的综合利用工艺，其特征在于：步骤a中，所述钒工业混合盐渣主要成分为Na2SO4和(NH4)2SO4，Na2SO4含量75～80％，(NH4)2SO4含量10～15％。
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