鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝。該工藝包括如下步驟：a、在水中加入釩工業混合鹽渣和二乙醇胺，溶解后加入鐵礦燒結煙塵灰浸取，分離得到鉛渣和浸出液；b、根據步驟a得到的浸出液中銅和銀含量加入硫化鈉反應，過濾得到銅銀富集渣和濾液；c、根據步驟b得到的濾液中鉀離子含量加入高氯酸鈉反應、過濾得到高氯酸鉀沉淀和濾液；d、將高氯酸鉀沉淀洗滌、干燥得到高氯酸鉀產品；e、向步驟c得到的濾液中加入活性炭和聚硅酸鐵鋁反應；過濾得到無色透明濾液；f、將無色透明濾液進行蒸發濃縮、結晶，固液分離得到工業氯化鈉產品。本發明可有效提取燒結煙塵中的鉀、銅和銀，工藝流程簡單，操作安全，具有較好的社會效益和經濟效益。
【專利說明】鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬冶金行業中工業廢棄物利用的研究領域，具體涉及一種鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝。
【背景技術】
[0002]鐵礦粉燒結煙塵灰是鋼鐵企業鐵礦原料燒結過程中經收塵系統收集得到的工業廢棄物，其主要成分為:κ20 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%，Si023 ?5%, Ag 200 ?400g/t。
[0003]目前，鐵礦粉燒結煙塵灰的處理工藝主要是通過與高爐瓦斯泥混合后揮發提取渣中的鉛、鋅等金屬元素，而渣中含有的大量的很有價值的氯化鉀未得到合理的回收和利用；或是加入高爐作為原料摻合使用，由于原料的特殊性，會導致高爐爐壁腐蝕、增加煉鐵煤(焦)能耗等。專利文獻CN102295301A和CN102134648A報道了一種采用水溶液浸取燒結煙塵渣，經分離，浸出液再經置換、碳酸鈉沉淀除雜質后蒸發濃縮，冷卻結晶得到氯化鉀產品的一種處理方法，前者浸出渣采用電爐或鼓風爐，利用焦炭高溫還原制取鉛銀合金，置換渣采用硫酸提銅，后者浸出渣經磁選得到鐵礦粉和渣。上述方法采用采用水浸取原料，鉀、銅和銀的浸出率僅分別達到80?85%、50?70%和30?50%，提取率較低，且部分鉛以氯化鉛的形式進入浸出液，造成浸出渣中鉛的損失，同時由于浸出液經凈化處理后，溶液中含有大量的氯化鈉，由于氯化鈉的富集，僅能得到70%左右的高質量的氯化鉀產品，其余產品為鉀鈉混合物，氯化鉀含量僅能達到60?70%。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種有效綜合利用鐵礦粉燒結過程中產生的燒結煙塵收塵灰中有價成分的工藝技術路線，實現二次資源有效利用，達到節能減排的目的。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，包括如下步驟:
[0006]a、在水中加入水質量15?20%釩工業混合鹽渣和水質量0.1?0.3%的二乙醇胺，溶解后在攪拌條件下按1.5?2.0: I的液固質量比加入鐵礦燒結煙塵灰，浸取一定時間后分離得到鉛渣和浸出液；
[0007]b、根據步驟a得到的浸出液中銅和銀含量，在攪拌條件下向浸出液中加入硫化鈉反應；反應后過濾得到銅銀富集渣和濾液；
[0008]C、根據步驟b得到的濾液中鉀離子含量，在攪拌條件下向濾液中加入高氯酸鈉反應；反應后過濾得到高氯酸鉀沉淀和濾液；
[0009]d、將步驟c得到的高氯酸鉀沉淀洗滌、干燥得到高氯酸鉀產品；
[0010]e、向步驟c得到的濾液中加入濾液重量I?3%的活性炭和濾液重量0.2?0.5%的聚硅酸鐵鋁，在攪拌條件下進行脫色反應；反應后過濾得到無色透明濾液；
[0011]f、將步驟e得到的無色透明濾液進行蒸發濃縮、結晶，固液分離得到工業氯化鈉女口廣叩ο
[0012]其中，上述工藝步驟a中，攪拌的速度300?500rpm(轉/分鐘)；浸取時間0.5?1.0h。
[0013]其中，上述工藝步驟a中得到的鉛渣用水洗滌，洗滌后的洗滌液并入浸出液中作為步驟b使用的浸出液。具體操作時，洗滌可用鉛渣質量20%的水，分2次洗滌。
[0014]其中，上述工藝步驟b中，硫化鈉的加入量為理論反應量1.0?1.2倍的。
[0015]其中，上述工藝步驟b中，攪拌的速度300?500rpm ;反應時間0.5?1.0h。
[0016]其中，上述工藝步驟c中，高氯酸鈉的加入量按照鉀與高氯酸鈉摩爾比1:1的比例加入。
[0017]其中，上述工藝步驟c中，攪拌的速度200?400rpm ;反應時間0.5?1.0h。
[0018]其中，上述工藝步驟e中，攪拌的速度200?400rpm ;反應時間0.5?1.0h。
[0019]其中，上述工藝步驟f固液分離得到的母液并入步驟b得到的濾液中，作為步驟c使用的濾液。
[0020]步驟a中，所述釩工業混合鹽渣主要成分為Na2SO4和(NH4) 2S04, Na2SO4含量75?80%, (NH4)2SO4含量10?15%。具體的，釩工業混合鹽渣為五氧化二釩生產過程中，釩礦或釩渣與純堿或鈉鹽經高溫燒結、水浸取，浸出液再經凈化、沉釩后的過濾廢液，經過蒸發冷縮后得到的混合渣，其主要成分為Na2SO4和(NH4)2SO4, Na2SO4含量75?80%，(NH4)2SO4含量10?15%，外觀為灰褐色。
[0021]其中，本發明a步驟得到的鉛渣、b步驟得到的銅銀富集渣可分別用作為鉛、銅、銀原料，進一步提取鉛、銀、銅有價金屬。
[0022]本發明的有益效果是:本發明可有效提取燒結煙塵中的鉀、銅和銀，鉀的浸出提取率大于95 %，銅、銀的浸出提取率可分別大于90 %。本發明工藝流程簡單，處理時間短，操作容易、安全，具有較好的社會效益和經濟效益，值得推廣應用。
【具體實施方式】
[0023]本發明工藝具體可以按照以下方式實施:
[0024]本發明鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，包括如下步驟:
[0025]a、在水中加入水質量15?20%釩工業混合鹽渣和水質量0.1?0.3%的二乙醇胺，溶解后在300?500rpm攪拌條件下按1.5?2.0: I的液固質量比加入鐵礦燒結煙塵灰，浸取0.5?1.0h后分離得到鉛渣和浸出液；鉛渣用水洗滌，洗滌后的洗滌液并入浸出液中；
[0026]b、根據步驟a得到的浸出液和洗滌液中銅和銀含量，在300?500rpm攪拌條件下向浸出液和洗滌液中加入理論反應量1.0?1.2倍的硫化鈉反應；反應0.5?1.0h后過濾得到銅銀富集渣和濾液；
[0027]C、根據步驟b得到的濾液中鉀離子含量，在200?400rpm攪拌條件下向濾液中按照鉀與高氯酸鈉摩爾比1:1的比例加入高氯酸鈉反應；反應0.5?1.0h后過濾得到高氯酸鉀沉淀和濾液；
[0028]d、將步驟c得到的高氯酸鉀沉淀洗滌、干燥得到高氯酸鉀產品；
[0029]e、向步驟c得到的濾液中加入濾液重量I?3%的活性炭和濾液重量0.2?0.5%的聚娃酸鐵招，在200?400rpm攪拌條件下進行脫色反應；反應0.5?1.0h后過濾得到無色透明濾液；
[0030]f、將步驟e得到的無色透明濾液進行蒸發濃縮、結晶，固液分離得到工業氯化鈉產品；固液分離得到的母液并入步驟b得到的濾液中，作為步驟c使用的濾液。
[0031]下面通過實施例對本發明【具體實施方式】做進一步的說明，但并不因此將本發明的保護范圍限制在實施例之中。
[0032]本發明實施例中使用原料煙塵灰的主要成分指標為:K20 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%,Si023.28%, Ag 286g/t。
[0033]原料釩工業混合鹽渣的主要成分指標為:Na2S0478.54%, (NH4)2S0412.48%, NaCl1.67%，外觀為灰褐色。
[0034]實施例1:
[0035]A、在燒杯中加入水1000ml，150克釩工業混合鹽渣，I克的二乙醇胺，溶解混合后按2.0: 1.0的液固質量比，于室溫、500rpm的攪拌條件下加入燒結煙塵灰500克，并浸取
0.5h，使煙塵灰原料中的氯化鉀等可溶性氯化鹽溶解進入液相，經分離得浸出渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗滌、干燥后重254克，分析表明其含Pb 18.26%,K 1.57%, Cu 0.16%, Ag 48g/t，鉀、銅、銀的浸出率分別為 96.61 %、92.87%、91.47%。
[0036]B、將A步驟的浸出液和洗滌液混合，根據混合溶液中的銅、銀含量，于室溫、攪拌速度為300rpm條件下，加入Na2S含量60 %的工業硫化鈉11克，反應1.0h，經分離得到銅銀富集渣和濾液；銅銀富集渣經干燥后重11.3克，經分析含Cu 45.58%,Ag 1.09%，銅、銀的總回收率分別是90.36%、86.13%。
[0037]C、步驟B分離得到的濾液，按鉀與高氯酸鈉(Na2ClO4.Η20)摩爾比1:1的比例加入高氯酸鈉410克，于室溫、400rpm攪拌條件下反應0.5h，經分離得到高氯酸鉀沉淀和濾液；高氯酸鉀沉淀經洗滌、干燥得產品402克，產品經分析KClO4含量達到99.12%，鉀的總回收率為 95.41%。
[0038]D、步驟C分離得到的濾液，同時加入溶液質量2%的活性炭和0.5%的聚硅酸鐵鋁，于室溫，200rpm的攪拌條件下進行脫色反應0.75h，過濾分離，得到無色透明濾液；
[0039]E、步驟D分離得到的脫色濾液，經蒸發濃縮、結晶，分離得到工業氯化鈉產品。
[0040]實施例2:
[0041]A、在燒杯中加入水750ml，150克釩工業混合鹽渣，2克的二乙醇胺，溶解混合后按1.5:1.0的液固質量比，于室溫、300rpm的攪拌條件下加入燒結煙塵灰500克并浸取1.0h,使煙塵灰原料中的氯化鉀等可溶性氯化鹽溶解進入液相，經分離得浸出渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗滌、干燥后重264克，分析表明其含Pb 17.61%, K
1.79%, Cu 0.18%, Ag 50g/t，鉀、銅、銀的浸出率分別為 95.98%、91.66%、90.77%。
[0042]B、將A步驟的浸出液和洗滌液混合，根據混合溶液中的銅、銀含量，于室溫、攪拌速度為400rpm條件下，加入Na2S含量60%的工業硫化鈉12克，反應0.5h，經分離得到銅銀富集渣和濾液；銅銀富集渣經干燥后重12.6克，經分析含Cu 41.45%,Ag 1.03%，銅、銀的總回收率分別是91.63%、90.75%。
[0043]C、步驟B分離得到的濾液，按鉀與高氯酸鈉(Na2ClO4.Η20)摩爾比1:1的比例加入高氯酸鈉407克，于室溫、200rpm攪拌條件下反應1.0h，經分離得到高氯酸鉀沉淀和濾液；高氯酸鉀沉淀經洗滌、干燥得產品400克，產品經分析，KClO4含量達到99.28%，鉀的總回收率為95.09%。
[0044]D、步驟C分離得到的濾液，同時加入溶液質量3%的活性炭和0.2%的聚硅酸鐵鋁，于室溫，300rpm的攪拌條件下進行脫色反應1.0h，過濾分離，得到無色透明濾液；
[0045]E、步驟D分離得到的脫色濾液，經蒸發濃縮、結晶，分離得到工業氯化鈉產品。
[0046]實施例3:
[0047]A、在燒杯中加入水800ml，160克釩工業混合鹽渣，2克的二乙醇胺，溶解混合后按
1.6:1.0的液固質量比，于室溫、300rpm的攪拌條件下加入燒結煙塵灰500克并浸取0.75h，使煙塵灰原料中的氯化鉀等可溶性氯化鹽溶解進入液相，經分離得浸出渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗滌、干燥后重258克，分析表明其含Pb 17.94%, K
1.62%,Cu 0.15%, Ag 54g/t，鉀、銅、銀的浸出率分別為 96.45%、93.21%、90.26%。
[0048]B、將A步驟的浸出液和洗滌液混合，根據混合溶液中的銅、銀含量，于室溫、攪拌速度為200rpm條件下，加入Na2S含量60%的工業硫化鈉11.5克，反應0.75h，經分離得到銅銀富集渣和濾液；銅銀富集渣經干燥后重10.8克，經分析含Cu 49.19%,Ag 1.19%，銅、銀的總回收率分別是93.20%,89.87%。
[0049]C、步驟B分離得到的濾液，按鉀與高氯酸鈉(Na2ClO4.H2O)摩爾比1:1的比例加入高氯酸鈉409克，于室溫、350rpm攪拌條件下反應0.75h，經分離得到高氯酸鉀沉淀和濾液；高氯酸鉀沉淀經洗滌、干燥得產品402克，產品經分析，KClO4含量達到99.16%，鉀的總回收率為95.45%。
[0050]D、步驟C分離得到的濾液，同時加入溶液質量I %的活性炭和0.4%的聚硅酸鐵鋁，于室溫，400rpm的攪拌條件下進行脫色反應0.5h，過濾分離，得到無色透明濾液；
[0051]E、步驟D分離得到的脫色濾液，經蒸發濃縮、結晶，分離得到工業氯化鈉產品。
[0052]實施例4:
[0053]A、在燒杯中加入水900ml，140克釩工業混合鹽渣，1.5克的二乙醇胺，溶解混合后按1.8:1.0的液固質量比，于室溫、450rpm的攪拌條件下加入燒結煙塵灰500克并浸取0.5h，使煙塵灰原料中的氯化鉀等可溶性氯化鹽溶解進入液相，經分離得浸出渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗滌、干燥后重249克，分析表明其含Pb 18.12%,K 1.68%, Cu 0.19%, Ag 51g/t，鉀、銅、銀的浸出率分別為 96.44%、91.70%、91.12%。
[0054]B、將A步驟的浸出液和洗滌液混合，根據混合溶液中的銅、銀含量，于室溫、攪拌速度為250rpm條件下，加入Na2S含量60%的工業硫化鈉12克，反應1.0h,經分離得到銅銀富集渣和濾液；銅銀富集渣經干燥后重12.4克，經分析含Cu 42.15%,Ag 1.05%，銅、銀的總回收率分別是91.69%、90.05%。
[0055]C、步驟B分離得到的濾液，按鉀與高氯酸鈉(Na2ClO4.Η20)摩爾比1:1的比例加入高氯酸鈉209克，于室溫、280rpm攪拌條件下反應0.7h，經分離得到高氯酸鉀沉淀和濾液；高氯酸鉀沉淀經洗滌、干燥得產品400克，產品經分析，KClO4含量達到99.23%，鉀的總回收率為95.04%。
[0056]D、步驟C分離得到的濾液，同時加入溶液質量2.5%的活性炭和0.3%的聚硅酸鐵鋁，于室溫，300rpm的攪拌條件下進行脫色反應0.75h，過濾分離，得到無色透明濾液；
[0057]E、步驟D分離得到的脫色濾液，經蒸發濃縮、結晶，分離得到工業氯化鈉產品。
【權利要求】
1.鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，其特征在于包括如下步驟: a、在水中加入水質量15?20%釩工業混合鹽渣和水質量0.1?0.3%的二乙醇胺，溶解后在攪拌條件下按1.5?2.0: I的液固質量比加入鐵礦燒結煙塵灰，浸取一定時間后分離得到鉛渣和浸出液； b、根據步驟a得到的浸出液中銅和銀含量，在攪拌條件下向浸出液中加入硫化鈉反應；反應后過濾得到銅銀富集渣和濾液； C、根據步驟b得到的濾液中鉀離子含量，在攪拌條件下向濾液中加入高氯酸鈉反應；反應后過濾得到高氯酸鉀沉淀和濾液； d、將步驟c得到的高氯酸鉀沉淀洗滌、干燥得到高氯酸鉀產品； e、向步驟c得到的濾液中加入濾液重量I?3%的活性炭和濾液重量0.2?0.5%的聚硅酸鐵鋁，在攪拌條件下進行脫色反應；反應后過濾得到無色透明濾液； f、將步驟e得到的無色透明濾液進行蒸發濃縮、結晶，固液分離得到工業氯化鈉產品。
2.根據權利要求1所述的鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，其特征在于:步驟a中，攪拌的速度300?500rpm ;浸取時間0.5?1.0h。
3.根據權利要求1所述的鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，其特征在于:步驟a中得到的鉛渣用水洗滌，洗滌后的洗滌液并入浸出液中作為步驟b使用的浸出液。
4.根據權利要求1所述的鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，其特征在于:步驟b中，硫化鈉的加入量為理論反應量1.0?1.2倍的。
5.根據權利要求1所述的鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，其特征在于:步驟b中，攪拌的速度300?500rpm ;反應時間0.5?1.0h。
6.根據權利要求1所述的鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，其特征在于:步驟c中，高氯酸鈉的加入量按照鉀與高氯酸鈉摩爾比1:1的比例加入。
7.根據權利要求1所述的鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，其特征在于:步驟c中，攪拌的速度200?400rpm ;反應時間0.5?1.0h。
8.根據權利要求1所述的鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，其特征在于:步驟e中，攪拌的速度200?400rpm ;反應時間0.5?1.0h。
9.根據權利要求1所述的鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，其特征在于:步驟f固液分離得到的母液并入步驟b得到的濾液中，作為步驟c使用的濾液。
10.根據權利要求1所述的鐵礦燒結煙塵灰的綜合利用工藝，其特征在于:步驟a中，所述釩工業混合鹽渣主要成分為Na2SO4和(NH4) 2S04, Na2SO4含量75?80 %，(NH4) 2S04含量10 ?15%。
【文檔編號】C22B7/02GK104404258SQ201410737065
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】易德華, 蘇毅, 鄭仁和 申請人:攀枝花火鳳凰再生資源回收利用有限責任公司