CN102295301B

CN102295301B - 一种烧结烟尘资源化利用方法

Info

Publication number: CN102295301B
Application number: CN 201110157390
Authority: CN
Inventors: 蒋朋钢; 苏毅; 易德华; 李国斌; 马艳丽
Original assignee: PANZHIHUA PHOENIX RENEWABLE RESOURCE RECYCLING CO Ltd
Current assignee: Beijing Richuan Environmental Protection Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-06-13
Also published as: CN102295301A

Abstract

本发明公开了一种烧结烟尘资源化利用方法，属于冶金领域。本发明是要解决烧结烟尘污染环境，得不到资源化利用的问题。一种烧结烟尘资源化利用方法：包括以下步骤：a、用溶剂浸取烧结烟尘，经分离得滤液和滤渣，滤渣用水洗涤后过滤得到洗涤液；所述溶剂为水或者前述得到的洗涤液；b、步骤a所得滤液经还原剂置换后过滤得到滤液和置换渣；c、步骤b所得滤液经碳酸钠沉淀除杂、蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化钾产品。本发明充分利用了工业废弃物烧结烟尘，富集回收铅、铜、铁等有价金属，变废为宝，减少环境污染，而且开发了一条钾盐产品的新的原料途径，该方法经济效益和社会效益十分显著，具有很好的推广前景。

Description

一种烧结烟尘资源化利用方法

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种烧结烟尘资源化利用的方法。

背景技术

为了落实节能减排，余热利用和清洁生产的要求，自1997年开始，我国的钢铁企业陆续实施了烧结尾气余热发电，烟尘回收的工程项目，使钢铁企业最大的空气污染源得到根治，改善了钢铁企业的整体环境形象。随着因电力供应的日趋紧张而导致电价的连年攀升，余热发电工程项目由赔钱转化为一个利润增加的亮点。与之相反，收得的烧结烟尘却经历十余年，仍然没有找到一条经济有效的利用途径。

烧结烟尘是指钢铁企业在烧结烟气余热发电后，经专用收尘系统收集下来的烟尘灰。烧结烟尘每年的产出量非常大，但是却难以处理，目前单就攀枝花钢铁集团每年产出烟尘灰约20000吨。烧结烟尘属二次资源，富含氯化钾、铅、铜等有价成分(含有约20％的铁、15～20％的钾、25％的氯、300g/t的银、6～9％铅、0.6～1.0锌、0.3～0.5％铜、10％钙、3％钠、1％的镁等)，针对这种产量大，含有多种有价元素的烟尘渣，国内却还没有一种较为完整的处理方法。

现急需一种低成本资源化利用烧结烟尘的方法，提取氯化钾产品，同时富集回收铅、铁、铜等有价金属，充分利用工业废弃物烧结烟尘，变废为宝，减轻环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，充分利用工业废弃物烧结烟尘。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是提供一种烧结烟尘资源化利用方法，该方法包括如下步骤：

a、用溶剂浸取烧结烟尘，经分离得滤液和滤渣，滤渣用水洗涤后过滤得到洗涤液；所述溶剂为水或者前述得到的洗涤液；

b、步骤a所得滤液经还原剂置换后过滤得到滤液和置换渣；

c、步骤b所得滤液经碳酸钠沉淀除杂、蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化钾产品。

其中，上述方法中步骤a所述用溶剂浸取烧结烟尘的固液比为1∶1.2～2t/m³。

进一步的，步骤a所述用溶剂浸取烧结烟尘的浸取温度为20～90℃，浸取时间为0.5～1h，搅拌速度为300～500rpm。

进一步的，步骤b所述还原剂为还原铁粉，还原铁粉的加入量为1～2克每升滤液。

更进一步的，步骤b所述还原剂置换的温度为60～90℃，置换时间为0.5～1h，搅拌速度为300～500rpm。

其中，上述方法步骤c所述碳酸钠沉淀除杂的温度为40～60℃，搅拌速度为300～500rpm，碳酸钠加入量为2～3g每升滤液。

其中，上述方法还包括步骤d：向步骤a所得滤渣中加入焦粉，用电炉或者鼓风炉冶炼制得铅银合金。

进一步的，所述焦粉的粒度为40目～80目，发热值为5000～6000Kcal/Kg。

其中，上述方法还包括步骤e：用步骤b所述置换渣经加热氧化后加入稀硫酸浸出，得到硫酸铜溶液，所述硫酸铜溶液经黄钾铁矾法除铁、净化、蒸发浓缩、结晶制得硫酸铜。

进一步的，所述稀硫酸是质量百分浓度为25％的硫酸，用稀硫酸浸出的温度为50～90℃。

本发明方法具体可以按照以下方式实施：

a、用溶剂浸取烧结烟尘，经分离得滤液和滤渣，滤渣用水洗涤后过滤得洗涤液；其中，所述溶剂为水或者前述得到的洗涤液；浸取烧结烟尘的固液比为1∶1.2～2t/m³，浸取温度为20～90℃，浸取时间为0.5～1h，搅拌速度为300～500rpm。

b、步骤a中所得滤液经还原剂置换、过滤得到置换渣。其中，所述还原剂为还原铁粉，还原剂的加入量为1～2克每升滤液，置换的温度为60～90℃，置换时间0.5～1h，搅拌速度300～500rpm。

c、经步骤b置换后的滤液加入碳酸钠沉淀除杂后，再经过蒸发浓缩、冷却结晶得氯化钾产品；除杂得到的渣可以添加到下批烧结烟尘进行回收利用。其中，除杂的温度为40～60℃，搅拌速度300～500rpm，碳酸钠加入量为2～3g每升滤液。

d、向步骤a所得滤渣中加入焦粉，用电炉或者鼓风炉冶炼制得铅银合金，所述焦粉粒度40目～80目，发热值5000～6000Kcal/Kg。

e、用步骤b所述置换渣经加热氧化后加入稀硫酸浸出，得到硫酸铜溶液，所述硫酸铜溶液经黄钾铁矾法除铁、净化、蒸发浓缩、结晶制得硫酸铜，所述稀硫酸是质量浓度为25％的硫酸，用稀硫酸浸出的温度为50～90℃。

本发明方法的有益效果为：提供了一种烧结烟尘资源化利用方法，该方法充分利用了工业废弃物烧结烟尘，富集回收铅、银、铜、铁等有价金属，变废为宝，减少环境污染，而且开发了一条钾盐产品的新的原料途径；本发明方法步骤简洁，成本低廉，经济效益和社会效益十分显著，具有很好的推广前景。

具体实施方式

一种烧结烟尘综合利用的方法，该方法具体包括以下步骤：

A.用水或者洗涤液作为溶剂浸取烧结烟尘，经分离得滤液和滤渣，滤渣用水洗涤后过滤得洗涤液，得到洗涤液可用作下批浸取烧结烟尘的溶剂；其中，为了使浸出效果更好，节约能源和时间，浸取过程的固液比为1∶1.2～2t/m³，浸取温度为20～90℃，浸取时间为0.5～1h，搅拌速度为300～500rpm。

B.步骤A中所得滤液经还原剂置换、过滤得到置换渣。其中，添加还原剂的目的是为了还原溶液中的铜、铅、银离子，使其还原成零价后回收利用，为了使置换效果更好，并且节约能源和时间，所以还原剂优选为还原铁粉，还原铁粉的加入量为1～2克每升滤液，置换的温度优选为60～90℃，置换时间0.5～1h，搅拌速度300～500rpm。置换的主要反应方程式为：

Cu⁺+Fe＝Cu↓+Fe²⁺

Pb²⁺+Fe＝Pb↓+Fe²⁺

2Ag²⁺+Fe＝2Ag↓+Fe²⁺

C.经步骤b置换后的滤液加入碳酸钠沉淀除杂后，再经过蒸发浓缩、冷却结晶得氯化钾产品；其中，为了使置换的效果更好，除杂的温度为40～60℃，搅拌速度300～500rpm，碳酸钠加入量为2～3g每升滤液。碳酸钠除杂的主要反应方程式为：

CaCl₂+Na₂CO₃＝CaCO₃↓+2NaCl

MgCl₂+Na₂CO₃＝MgCO₃↓+2NaCl

FeCl₂+Na₂CO₃＝FeCO₃↓+2NaCl

PbCl₂+Na₂CO₃＝PbCO₃↓+2NaCl

E、用步骤b所述置换渣经加热氧化后加入稀硫酸浸出，得到硫酸铜溶液，所述硫酸铜溶液经黄钾铁矾法除铁、净化、蒸发浓缩、结晶制得硫酸铜，所述稀硫酸是质量浓度为25％的硫酸，用稀硫酸浸出的温度为50～90℃。本步骤中黄钾铁矾法除铁后得到的硫酸铜溶液也可直接用于电积，生产电积铜。

下面通过实施例对本发明方法作进一步描述，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。

本发明方法实施例中原料烧结烟尘的技术指标为(按重量计)：含铁18.6％、钾14.8％、氯25％、300g/t银、铅6.2％、锌0.6％、铜0.4％、钙9.8％、钠2.3％、镁0.8％。焦粉为40目，含碳量75％，发热值5500Kcal/Kg。市售工业级碳酸钠。

实施例一用本发明方法处理烧结烟尘

在烧杯中加入水750ml，升温至70℃，在400rpm的搅拌条件下加入烧结烟尘500克，在70℃的温度下搅拌反应0.5h后过滤得到滤液和滤渣。滤渣用1000ml水洗涤得到900ml洗涤液，洗涤液用作下批浸取烧结烟尘的溶剂。滤渣经洗涤后275克，含铁30％，铅15％，银55克/吨。

将浸出所得滤液500ml升温至70℃，在搅拌速度400rpm的条件下加入还原铁粉1克，继续搅拌反应0.5小时后过滤得到置换渣1.25克，含铜65％，铅18％，铁10％。

向置换后得到的滤液480ml中加入碳酸钠1.2克除杂，除杂的温度为50℃，搅拌速度400rpm，在反应1小时后过滤得到除杂渣2.5克，含铅35％，氯化钾50％，除杂渣可以返回添加到烧结烟尘中参加浸出反应。滤液再经过蒸发浓缩、冷却结晶得氯化钾产品90克，含氯化钾93.25％，Ca0.12％，Mg0.09％，其余成分主要为氯化钠，氯化钾达到工业一级标准。

称取用本实施例同样方法过滤得到的滤渣1000g，加入15克焦粉，在220V电炉冶炼1小时得到铅银合金210克，其中含铅76％，银2450克/吨。

本实施例用还原铁粉置换所得到的置换渣经加热氧化后加入浓度为25％的稀硫酸6.0ml，在90℃下反应30分钟，得到的硫酸铜溶液经黄钾铁矾法除铁，净化、蒸发浓缩、结晶制得硫酸铜3.15克，硫酸铜纯度98.5％，达到工业一级标准。

实施例二用本发明方法处理烧结烟尘

在烧杯中加入水600ml，升温至80℃，在400rpm的搅拌条件下加入烧结烟尘500克，在80℃的温度下搅拌反应1h后过滤得到滤液和滤渣。滤渣用1000ml水洗涤得到900ml洗涤液，洗涤液用作下批浸取烧结烟尘的溶剂。滤渣经洗涤后280克，含铁29％，铅15％，银50克/吨。

将浸出所得滤液400ml升温至80℃，在搅拌速度400rpm的条件下加入还原铁粉0.6克，继续搅拌反应1小时后过滤得到置换渣1.2克，含铜63％，铅18％，铁10％。

向置换后得到的滤液430ml中加入碳酸钠1克除杂，除杂的温度为50℃，搅拌速度400rpm，在反应1小时后过滤得到除杂渣2.5克，含铅35％，氯化钾50％，除杂渣可以返回添加到烧结烟尘中参加浸出反应。滤液再经过蒸发浓缩、冷却结晶得氯化钾产品96克，含氯化钾94.56％，Ca0.16％，Mg0.08％，其余成分主要为氯化钠，氯化钾达到工业一级标准。

称取用本实施例同样方法过滤得到的滤渣1000g，加入15克焦粉，在220V电炉冶炼1小时得到铅银合金205克，其中含铅74％，银2250克/吨。

本实施例用还原铁粉置换所得到的置换渣经加热氧化后加入浓度为25％的稀硫酸5.5ml，在80℃下反应30分钟，得到的硫酸铜溶液经黄钾铁矾法除铁，净化、蒸发浓缩、结晶制得硫酸铜3.1克，硫酸铜纯度98.0％，达到工业一级标准。

实施例三用本发明方法处理烧结烟尘

在烧杯中加入水1000ml，升温至30℃，在400rpm的搅拌条件下加入烧结烟尘500克，在30℃的温度下搅拌反应0.5h后过滤得到滤液和滤渣。滤渣用1000ml水洗涤得到900ml洗涤液，洗涤液用作下批浸取烧结烟尘的溶剂。滤渣经洗涤后273克，含铁30％，铅15％，银53克/吨。

将浸出所得滤液750ml升温至70℃，在搅拌速度400rpm的条件下加入还原铁粉0.9克，继续搅拌反应0.5小时后过滤得到置换渣1.3克，含铜64％，铅18％，铁10.5％。

向置换后得到的滤液700ml中加入碳酸钠2克除杂，除杂的温度为50℃，搅拌速度400rpm，在反应1小时后过滤得到除杂渣2.6克，含铅37％，氯化钾50％，除杂渣可以返回添加到烧结烟尘中参加浸出反应。滤液再经过蒸发浓缩、冷却结晶得氯化钾产品95克，含氯化钾92.15％，0.12％Ca，0.08％Mg，其余成分主要为氯化钠，氯化钾达到工业一级标准。

称取用本实施例同样方法过滤得到的滤渣1000g，加入15克焦粉，在220V电炉冶炼1小时得到铅银合金212克，其中含铅77％，银2400克/吨。

本实施例用还原铁粉置换所得到的置换渣经加热氧化后加入浓度为25％的稀硫酸6.0ml，在60℃下反应30分钟，得到的硫酸铜溶液经黄钾铁矾法除铁，净化、蒸发浓缩、结晶制得硫酸铜3.2克，硫酸铜纯度98.4％，达到工业一级标准。实施例四用水浸、碳酸钠除杂、蒸发浓缩、冷却结晶工艺方法制取氯化钾

在烧杯中加入水750ml，升温至70℃，在400rpm的搅拌条件下加入烧结烟尘500克，在70℃的温度下搅拌反应0.5h后过滤得到滤液和滤渣。滤渣用1000ml水洗涤得到900ml洗涤液。滤渣经洗涤后275克，含铁30％，铅15％，银55克/吨。

向浸出后得到的500ml浸出液中加入过量碳酸钠1.8克除杂，除杂的温度为50℃，搅拌速度400rpm，在反应1小时后过滤得到除杂渣3.3克，含铅38.5％，氯化钾52％。滤液再经过蒸发浓缩、冷却结晶得氯化钾产品95克，含氯化钾86％，铅0.09％，铜0.16％，其余成分主要为氯化钠，氯化钾达不到工业级产品的技术规格。

实施例五用水浸、铁粉置换、蒸发浓缩、冷却结晶工艺方法制取氯化钾

将浸出所得滤液500ml升温至70℃，在搅拌速度400rpm的条件下加入还原铁粉1.0克，继续搅拌反应0.5小时后过滤得到置换渣1.3克，含铜62.6％，铅16.75％，铁11.8％。

置换后得到的滤液480ml直接经过蒸发浓缩、冷却结晶得氯化钾产品92克，含氯化钾95％，铅0.005％，铜0.007％，镉0.107％、钙0.25％，镁0.17％，其余成分主要为氯化钠，氯化钾产品中镉、钙、镁超标，达不到工业级产品的规格要求。

本发明提供了一种烧结烟尘资源化利用方法，该方法每一步都是发明人创造性劳动的结晶，缺少一步或者一个技术参数都会影响到最终的技术效果，如产品不合格，不能充分利用废弃物烧结烟尘等。本发明方法充分利用了工业废弃物烧结烟尘，变废为宝，制取铅银合金和达到工业一级标准的硫酸铜和氯化钾产品，碳酸钠除杂阶段还富集回收了含铅35％左右，氯化钾50％左右的可用渣，该方法成本低廉，产品质量高，经济效益显著。本发明方法解决了烧结烟尘处理难，污染环境的问题，社会效益十分显著，具有很好的推广前景。

Claims

1.一种烧结烟尘资源化利用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤a所述用溶剂浸取烧结烟尘的固液比为1︰1.2～2t/m³；

b、步骤a所得滤液经还原剂置换后过滤得到滤液和置换渣；

2.根据权利要求1所述的烧结烟尘资源化利用方法，其特征在于：步骤a所述用溶剂浸取烧结烟尘的浸取温度为20～90℃，浸取时间为0.5～1h，搅拌速度为300～500rpm。

3.根据权利要求1所述的烧结烟尘资源化利用方法，其特征在于：步骤b所述还原剂为还原铁粉，还原铁粉的加入量为1～2克每升滤液。

4.根据权利要求3所述的烧结烟尘资源化利用方法，其特征在于：步骤b所述还原剂置换的温度为60～90℃，置换时间为0.5～1h，搅拌速度为300～500rpm。

5.根据权利要求1所述的烧结烟尘资源化利用方法，其特征在于：步骤c所述碳酸钠沉淀除杂的温度为40～60℃，搅拌速度为300～500rpm，碳酸钠加入量为2～3g每升滤液。

6.根据权利要求1所述的烧结烟尘资源化利用方法，其特征在于还包括步骤d：向步骤a所得滤渣中加入焦粉，用电炉或者鼓风炉冶炼制得铅银合金。

7.根据权利要求6所述的烧结烟尘资源化利用方法，其特征在于：所述焦粉的粒度为40目～80目，发热值为5000～6000Kcal/Kg。

8.根据权利要求1所述的烧结烟尘资源化利用方法，其特征在于还包括步骤e：用步骤b所述置换渣经加热氧化后加入稀硫酸浸出，得到硫酸铜溶液，所述硫酸铜溶液经黄钾铁矾法除铁、净化、蒸发浓缩、结晶制得硫酸铜。

9.根据权利要求8所述的烧结烟尘资源化利用方法，其特征在于：所述稀硫酸是质量百分浓度为25％的硫酸，用稀硫酸浸出的温度为50～90℃。