CN101723439A

CN101723439A - 从烧结灰中回收氯化铅及制备一氧化铅的方法

Info

Publication number: CN101723439A
Application number: CN200910227179A
Authority: CN
Inventors: 刘宪; 杨运泉; 蒋新民
Original assignee: Xiangtan University; Hunan Hualing Xiangtan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Xiangtan University; Hunan Hualing Xiangtan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: CN101723439B

Abstract

从烧结灰中回收氯化铅及制备一氧化铅的方法。包括以下主要步骤：(A)在搅拌下将烧结灰加入至工业水中制成悬浮浆液，对烧结灰悬浮浆液进行“弱磁→强磁”两级梯度磁选矿；(B)将磁选所得的尾泥加入NaCl溶液，采用“盐酸+NaCl”的“氯化浸提”方式回收尾泥中的铅；(C)将PbCl₂晶体采用NaCl水溶液法溶解，再于该溶液中加入Na₂CO₃进行沉淀反应完全，悬浮液经离心过滤、洗涤，所得固体经干燥焙烧得到一氧化铅产品。本发明既可彻底消除烧结灰在钢铁冶炼过程直接循环回用时铅、铜等元素对高炉的侵蚀和危害，又可使这些有价元素得到回收和综合利用。

Description

从烧结灰中回收氯化铅及制备一氧化铅的方法

技术领域

本发明涉及一种从钢铁厂烧结机头烟气电除尘灰中回收氯化铅并制备一氧化铅的方法，属于钢铁企业固体废弃物处理技术。

背景技术

铁矿石烧结是钢铁生产的重要组成环节。烧结灰是烧结机头烟气电除尘灰的简称和俗称，是铁矿石烧结过程中通过烧结机头烟气电除尘器收集到的粉尘。其产生量约占烧结矿产量的1％～2％，中国目前每年由此所产生的烧结灰高达1000万吨左右，主要化学成分为Fe₃O₄、Fe₂O₃、KCl、PbOHCl、PbCl₂、SiO₂、A₂lO₃等，其中总铅含量约为3％～10％。

国内现阶段烧结灰的综合利用途径主要是通过将其作为铁矿粉重新直接配入炼铁炉料的方式来实现。该法虽然在一定程度上实现了烧结灰的回收利用，但是其中所含的铅、铜等重金属元素会随铁矿石进入炼铁高炉，造成其在高炉内的不断富集，从而严重影响高炉的正常生产。具体体现在以下三个方面：第一，造成炼铁高炉炉墙开裂，炉内结瘤，导致高炉休风停产或大修；第二，降低高炉炉料强度，导致高炉炉况波动和生产不稳定；第三，堵塞高炉煤气除尘系统管路，影响煤气切断阀动作灵活性，造成高炉点火困难。因此，开发高效、经济和环保的烧结机头电除尘灰综合处理新技术，已成为国内大中型钢铁企业生产的重要课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种从烧结灰中回收氯化铅并制备一氧化铅的方法。

该发明通过包括如下主要工艺步骤实现：

(A)铅浓缩。即在搅拌下将烧结灰加入至工业水中制成悬浮浆液，对烧结灰悬浮浆液进行“弱磁→强磁”两级梯度磁选矿，所得尾浆经沉淀或过滤分离，得到铅浓缩的尾泥和废水；

(B)氯化提铅。即将磁选所得的尾泥加入NaCl溶液，采用“盐酸+NaCl”的“氯化浸提”方式回收尾泥中的铅；

(C)一氧化铅制备。即将PbCl₂晶体采用NaCl水溶液法溶解，再于该溶液中加入Na₂CO₃进行沉淀反应完全，悬浮液经离心过滤、洗涤，所得固体经干燥焙烧得到一氧化铅产品。

所述(A)步骤铅浓缩工艺中，制成的悬浮浆液质量浓度为5％～10％。两级梯度磁选后，所得尾浆经沉淀或过滤分离，得到铅浓缩的尾泥和废水。废水循环利用于磁选过程，尾泥用于氯化提铅。

所述(B)步骤氯化提铅工艺，是指采用“盐酸+NaCl”的“氯化浸提”方式回收尾泥中的铅。经磁选后所得的尾泥中，铅含量得到了适当的富集。富集比约为烧结灰原料的1.5～3.0倍，尾泥中铅主要以PbOHCl、PbCl₂及少量PbO形式存在，尾泥含水率约40％。

所述(B)步骤中磁选尾泥与NaCl溶液的质量比为1/(1～3)，NaCl溶液的浓度220～300g/L，浸取温度为50～95℃，浸取时间为30～75min，浸取体系pH≤3，浸取体系的pH值采用工业盐酸调节。

所述(B)步骤中采用“氯化浸提”所得的含铅滤液经冷却、结晶、固-液分离出PbCl₂晶体后，结晶母液(氯盐滤液)采用NaClO氧化方法使其中的杂质Fe⁺²成为Fe⁺³，采用NaOH沉淀方法除去杂质Fe⁺³。

所述(B)步骤中采用“氯化浸提”所得的含铅滤液经冷却、结晶、固-液分离出PbCl₂晶体后，结晶母液(氯盐滤液)采用铁粉置换法还原母液中Pb⁺²、Cu⁺²并回收利用单质金属Pb、Cu，采用加入Na₂CO₃的方法除去母液中Ca⁺²、Mg⁺²杂质，除杂过程产生的废渣返回利用于烧结配料生产。

所述(C)步骤一氧化铅制备工艺中，PbCl₂晶体采用NaCl水溶液法溶解，溶解过程PbCl₂与NaCl的质量比为1/(1～2)，NaCl溶液浓度为220～300g/L，溶解温度为70～90℃，溶解时间为30～60min。

所述(C)步骤中采用Na₂CO₃与PbCl₂进行沉淀反应产生PbCO₃，采用600～800℃温度进行焙烧制取一氧化铅产品。

采用本发明方法对烧结灰进行铅、铜等重金属杂质脱除，铅、铜的脱除率高于90％，制得的PbCl₂晶体纯度在92％以上，氧化铅含量在99％以上，铅总回收率在85％以上。

本发明的优点：本发明利用钢铁企业烧结电除尘灰磁选选铁后的尾泥回收氯化铅并生产氧化铅，既可彻底消除烧结灰在钢铁冶炼过程直接循环回用时，因其中铅、铜等元素富集而引起的有害重金属杂质对炼铁高炉的侵蚀和危害影响，提高高炉的使用寿命，降低高炉的休风率和炼铁生产的不稳定性，又可使这些有价元素得到回收和综合利用。生产过程工艺流程简单，设备投资少，成本低，不污染环境，排放的废水得到循环利用，排放的废渣可作为高炉炉料在钢铁冶金企业内部实现综合利用。所以本发明是一种具有良好工业化推广应用前景和优势的烧结灰除杂和综合利用其中有价重金属元素的新方法。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

称取烧结机头电除尘灰600g，其化学组成分析如表1出4所示。

表1实施例1样品化学组成

将烧结灰加入已添加2g分散剂的6L水溶液中搅拌制得烧结灰悬浮液，该悬浮液经“弱磁→强磁”两级梯度磁选，尾浆经过滤、干燥，得到294g铁含量为57.7％、铅含量为0.92％的铁精矿和244.5g铅含量为18.46％的尾泥。

上述磁选后的尾泥分为3次浸取。首先将1/3量的尾泥加入到163mL浓度为300g/L的NaCl溶液中，在搅拌转速为100r/min、温度为85℃条件下，再加入10mL浓盐酸至悬浮液体系pH＝2.5左右，加热反应40min。反应结束后将浸出悬浮液趁热过滤，滤渣用热的NaCl溶液进行洗涤。过滤所得的尾渣返回利用于烧结配料生产。过滤所得的含铅滤液于10℃下冷却结晶，经固-液分离得到纯度为99.8％的PbCl₂晶体11.85g，得到氯化铅含量为40.8g/L的一次结晶母液205mL。将该结晶母液循环回用于浸取剩余的2/3尾泥两次，测得第一次循环后得到PbCl₂晶体质量为20.22g、纯度为99.1％，二次结晶母液250mL、氯化铅含量为34.17g/L；第2次循环后得到的PbCl₂晶体质量为22.40g、纯度为98.0％，三次结晶母液290mL、氯化铅含量为23.36g/L。将3次结晶所得的全部PbCl₂晶体混合加入到200mL浓度为300g/LNaCl溶液中，在搅拌转速为80r/min、温度为80℃条件下，加热溶解30min，溶解后滤去不溶物，在含有PbCl₂的滤液中加入100mL质量浓度为21％的Na₂CO₃溶液，生成PbCO₃沉淀，经离心过滤、洗涤、干燥后，所得固体于650℃下焙烧即得42.80g纯度为99.6％的PbO。经计算，铅的总回收率为91.75％(包括循环滤液中的铅)。

实施例2：

称取烧结机头电除尘灰1000g，其化学组成分析如表2所示。

表2实施例2样品化学组成

将烧结灰加入已添加10g分散剂的10L水溶液中搅拌制得烧结灰悬浮液，该悬浮液经“弱磁→强磁”两级梯度磁选，尾浆经过滤、干燥，得到532g铁含量为56.8％、铅含量为0.63％的铁精矿和368.6g铅含量为17.03％的尾泥。

上述磁选后的尾泥分为4次浸取。首先将1/4量的尾泥加入到185mL浓度为300g/LNaCl溶液中，在搅拌转速为100r/min、温度为85℃条件下，再加入12mL浓盐酸至悬浮液体系pH＝2.5左右，加热反应60min。反应结束后将浸出悬浮液趁热过滤，滤渣用热的NaCl溶液进行洗涤，过滤所得的尾渣返回利用于烧结配料生产，所得的含铅滤液于10℃下冷却结晶，经固-液分离得到纯度为99.7％的PbCl₂晶体11.99g，得到氯化铅含量为48.5g/L的一次结晶母液225mL。该结晶母液循环回用于浸取剩余的3/4尾泥三次，测得第一次循环后得到PbCl₂晶体质量为22.05g、纯度为99.0％，二次结晶母液265mL、氯化铅含量为44.09g/L；第2次循环后得到的PbCl₂晶体质量为24.87g、纯度为98.0％，三次结晶母液310mL、氯化铅含量为32.87g/L；第3次循环后得到的PbCl₂晶体质量为26.48g、纯度为94.0％，四次结晶母液360mL、氯化铅含量为25.39g/L。将4次结晶所得的全部PbCl₂晶体混合加入到350mL浓度为300g/LNaCl溶液中，在搅拌转速为100r/min、温度为80℃条件下，加热溶解30min，溶解后滤去不溶物，在含有PbCl₂的滤液中加入153mL质量浓度为21％的Na₂CO₃溶液，生成PbCO₃沉淀，经离心过滤、洗涤、干燥后，所得固体于650℃下焙烧即得65.91g纯度为99.8％的PbO。经计算，铅的总回收率为89.62％(不包括循环滤液中的铅)。

Claims

1.从烧结灰中回收氯化铅及制备一氧化铅的方法，其特征在于包括以下主要步骤：

(A)铅浓缩，即在搅拌下将烧结灰加入至工业水中制成悬浮浆液，对烧结灰悬浮浆液进行“弱磁→强磁”两级梯度磁选矿，所得尾浆经沉淀或过滤分离，得到铅浓缩的尾泥和废水；

(B)氯化提铅，即将磁选所得的尾泥加入NaCl溶液，采用“盐酸+NaCl”的“氯化浸提”方式回收尾泥中的铅；

(C)一氧化铅制备，即将PbCl₂晶体采用NaCl水溶液法溶解，再于该溶液中加入Na₂CO₃进行沉淀反应完全，悬浮液经离心过滤、洗涤，所得固体经干燥焙烧得到一氧化铅产品。

2.根据权利要求1所述的从烧结灰中回收氯化铅及制备一氧化铅的方法，其特征在于：所述(A)步骤中，制成的悬浮浆液质量浓度为5％～10％。

3.根据权利要求1所述的从烧结灰中回收氯化铅及制备一氧化铅的方法，其特征在于：所述(B)步骤中，磁选尾泥与NaCl溶液的质量比为1/(1～3)，NaCl溶液的浓度220～300g/L，浸取温度为50～95℃，浸取时间为30～75min，浸取体系pH≤3，浸取体系的pH值采用工业盐酸调节。

4.根据权利要求1所述的从烧结灰中回收氯化铅及制备一氧化铅的方法，其特征在于：所述(B)步骤中采用“氯化浸提”所得的含铅滤液经冷却、结晶、固-液分离出PbCl₂晶体后，结晶母液(氯盐滤液)采用NaClO氧化方法使其中的杂质Fe⁺²成为Fe⁺³，采用NaOH沉淀方法除去杂质Fe⁺³。

5.根据权利要求1所述的从烧结灰中回收氯化铅及制备一氧化铅的方法，其特征在于：所述(B)步骤中采用“氯化浸提”所得的含铅滤液经冷却、结晶、固-液分离出PbCl₂晶体后，结晶母液(氯盐滤液)采用铁粉置换法还原母液中Pb⁺²、Cu⁺²并回收利用单质金属Pb、Cu，采用加入Na₂CO₃的方法除去母液中Ca⁺²、Mg⁺²杂质，除杂过程产生的废渣返回利用于烧结配料生产。

6.根据权利要求1所述的从烧结灰中回收氯化铅及制备一氧化铅的方法，其特征在于：所述(C)步骤中PbCl₂晶体采用NaCl水溶液法溶解，溶解过程PbCl₂与NaCl的质量比为1/(1～2)，NaCl溶液浓度为220～300g/L，溶解温度为70～90℃，溶解时间为30～60min。

7.根据权利要求1所述的从烧结灰中回收氯化铅及制备一氧化铅的方法，其特征在于：所述(C)步骤中采用Na₂CO₃与PbCl₂进行沉淀反应产生PbCO₃，采用600～800℃温度进行焙烧制取一氧化铅产品。