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Abstract

本发明涉及一种从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺。包括以下步骤：取瓦斯泥，加焦化剩余氨水进行浸泡；在上述浸泡体系中加入Mg粉，将比其活性差的金属杂质元素置换为相应单质过滤除去；加热，使体系中镁元素和锌元素转化为MgCO3或ZnCO3沉淀过滤去除；加入冷轧废酸，使铅元素以PbSO4沉淀去除，易溶解为酸的金属杂质元素以离子形式存在，铋元素以Bi3+形式存在；加入冷轧废碱，使体系中金属杂质离子包括Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+相应沉淀析出；调节体系pH在1.5~2.1，使体系中Cl-和Bi3+共同水解作用生成BiOCl沉淀，后处理即得。其成本低廉，能很经济地从瓦斯泥中回收铋制得BiOCl。

Description

一种从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺
技术领域
本发明属固体废弃物资源利用化领域，具体涉及一种从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺。
背景技术
全国钢铁年生产能力已超过1.40亿吨，钢铁冶炼过程每年产生瓦斯泥高达200万吨。瓦斯泥中富含有铁、锌、铋、铅、锰等有价金属，如果不能合理地加以利用，会给环境造成不利影响。除此，焦化生产工艺会产生大量的剩余氨水，冷轧工艺会产生大量的废酸和废碱。如果可较好地利用好这几种废弃资源，将对钢铁行业废物资源化利用及环保都发挥重要的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺。其成本低廉，能很经济地从瓦斯泥中回收贵金属铋制得BiOCl。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）取瓦斯泥，加焦化工艺产生的剩余氨水进行浸泡以溶解可和NH3络合的杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co；
（2）在上述浸泡体系中加入Mg粉，将比其活性差的金属杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co的氨络合物通过置换反应置换为相应的单质形式，过滤除去；
（3）加热，使体系中的镁元素和锌元素在焦化剩余氨水中碳酸氢铵的共同作用下相应转化为MgCO3或ZnCO3沉淀形式，过滤除去； 
（4）加入冷轧工艺产生的废酸，使体系中的铅元素以PbSO4沉淀形式去除，同时使体系中易溶解为酸的金属杂质元素包括铁元素和锰元素相应以离子形式存在，包括Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+等，使铋元素以Bi3+形式存在；
（5）加入冷轧工艺产生的废碱，使体系中的金属杂质离子包括Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+等相应沉淀析出，过滤除去；
（6）调节体系pH为 1.5~2.1，使体系中的Cl-和Bi3+共同水解作用生成BiOCl沉淀，后处理即得。
按上述方案，所述每1Kg瓦斯泥所需要的剩余氨水量为4~6L，浸泡时长至少为30min。
按上述方案，所述每1Kg瓦斯泥所需要的Mg粉含量为6~12g。
按上述方案，所述步骤（3）为将体系缓慢加热至体系温度为80~120℃，保持30~50 min，以使体系中的镁元素和锌元素相应转化为MgCO3或ZnCO3沉淀形式，过滤除去。 
按上述方案，所述每1Kg瓦斯泥所需要的冷轧工艺产生的废酸的用量为2~4L。
按上述方案，所述每1Kg瓦斯泥所需要的冷轧工艺产生的废碱的用量为2~4L。
按上述方案，所述步骤（6）中的pH调节剂为硝酸或盐酸，优选为盐酸。优选使用盐酸可使体系中的Cl-浓度增加，从而易于体系中Cl-和Bi3+共同水解析出BiOCl沉淀。
按上述方案，所述的瓦斯泥是高炉瓦斯泥。
本发明通过在瓦斯泥中加入焦化工艺产生的剩余氨水进行浸泡以先将可和NH3络合的金属杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co转化为氨络合物形式，然后加入活性较活泼的Mg可将前述Cu、Ag、Ni、Co元素生成的氨络合物置换为单质形式去除，再通过加热在剩余氨水体系中碳酸氢铵的存在作用下将Mg和Zn分别以MgCO3和ZnCO3沉淀形式除去，接着再加入冷轧工艺产生的废酸，在加入冷轧工艺产生的废酸前，体系中铋元素主要以包括Bi2O3，Bi2S3及单质Bi的形式存在，加入废酸后，则会主要发生以下反应：
Fe2O3+H+→Fe3++H2O
Bi2O3+HCl→BiCl3+H2O
Bi2S3+Fe3+→Bi3++Fe2++S(沉淀)
Bi+Fe3+→Bi3++Fe2+；
而使体系中易溶解为酸的金属杂质元素包括铁元素和锰元素相应以离子形式如Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+等存在，且因硫酸铋易溶于盐酸中，体系中的Bi元素不会以硫酸铋沉淀形式从体系中析出，而主要以Bi3+形式存在。另外在这一过程中，体系中的铅元素则会以PbSO4沉淀形式析出(因为其不溶于HCl，而铋则不然)。之后加入冷轧工艺产生的废碱可使体系中的金属杂质离子包括Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+相应以沉淀形式除去，其中Fe2+、Fe3+主要以Fe(OH)2、Fe(OH)3等沉淀形式析出，且体系中Mn(OH)2和Mn(OH)4不稳定，会最终转化以MnO2等沉淀形式析出；最后再通过调节体系的pH，使体系pH保持在1.5~2.1之间，从而使体系中的Cl-和Bi3+共同水解作用生成BiOCl沉淀，然后过滤即得，此时发生的反应如下：BiCl3 + H2O = BiOCl↓ + 2 HCl。
本发明的有益效果： 成本低廉，能很经济地从瓦斯泥中回收贵金属铋制得BiOCl；
可实现焦化厂焦化工艺剩余氨水的二次利用，减少焦化剩余氨水对环境的污染；
实现钢铁冷轧工业产生的废酸和废碱的二次利用，省却废酸及废碱的治理费用。
附图说明
图1是本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
一种从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，如图1所示，步骤如下：
（1）取高炉瓦斯泥1Kg，加焦化工艺产生的剩余氨水5L，浸泡30min以上，以溶解可和NH3络合的杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co；
（2）在上述浸泡体系中加入10g Mg粉，将比其活性差的金属杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co的氨络合物通过置换反应置换为相应的单质形式，过滤除去；
（3）缓慢加热，使体系温度升至120℃，并保持50min，而使体系中的镁元素和锌元素在焦化剩余氨水中碳酸氢铵的共同作用下相应转化为MgCO3沉淀或ZnCO3沉淀形式，过滤去除； 
（4）加入冷轧工艺产生的废酸3L，使体系中的铅元素以PbSO4沉淀形式去除，同时使体系中易溶解为酸的金属杂质元素包括铁元素和锰元素以离子形式如Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+存在，使铋元素以Bi3+形式存在；
（5）加入冷轧工艺产生的废碱3L，使体系中的金属杂质离子包括Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+相应以Fe(OH)2、Fe(OH)3、MnO2等沉淀形式析出，过滤除去；
（6）用HCl调节体系pH，使体系pH保持在1.5~2.1之间，从而使体系中的Cl-和Bi3+共同水解作用生成白色沉淀，过滤洗涤得到白色晶状物质即BiOCl。
实施例2
一种从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，步骤如下：
（1）取高炉瓦斯泥1Kg，加焦化工艺产生的剩余氨水4L，浸泡1h，以溶解可和NH3络合的杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co；
（2）在上述浸泡体系中加入6g Mg粉，将比其活性差的金属杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co的氨络合物通过置换反应置换为相应的单质形式，过滤除去；
（3）缓慢加热，使体系温度升至100℃，并保持30min，而使体系中的镁元素和锌元素在焦化剩余氨水中碳酸氢铵的共同作用下相应转化为MgCO3沉淀或ZnCO3沉淀形式，过滤去除； 
（4）加入冷轧工艺产生的废酸2L，使体系中的铅元素以PbSO4沉淀形式去除，同时使体系中易溶解为酸的金属杂质元素包括铁元素和锰元素以离子形式如Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+存在，使铋元素以Bi3+形式存在；
（5）加入冷轧工艺产生的废碱2L，使体系中的金属杂质离子包括Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+相应以Fe(OH)2、Fe(OH)3、MnO2等沉淀形式析出，过滤除去；
（6）用HNO3调节体系pH，使体系pH保持在1.5~2.1之间，从而使体系中的Cl-和Bi3+共同水解作用生成白色沉淀，过滤洗涤得到白色晶状物质即BiOCl。
实施例3
一种从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，步骤如下：
（1）取瓦斯泥1Kg，加焦化工艺产生的剩余氨水6L，充分浸泡，以溶解可和NH3络合的杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co；
（2）在上述浸泡体系中加入12g Mg粉，将比其活性差的金属杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co的氨络合物通过置换反应置换为相应的单质形式，过滤除去；
（3）加热，使体系温度升至100℃，并保持30min，而使体系中的镁元素和锌元素在焦化剩余氨水中碳酸氢铵的共同作用下相应转化为MgCO3沉淀或ZnCO3沉淀形式，过滤去除； 
（4）加入冷轧工艺产生的废酸4L，使体系中的铅元素以PbSO4沉淀形式去除，同时使体系中易溶解为酸的金属杂质元素包括铁元素和锰元素以离子形式如Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+存在，使铋元素以Bi3+形式存在；
（5）加入冷轧工艺产生的废碱4L，使体系中的金属杂质离子包括Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+相应以Fe(OH)2、Fe(OH)3、MnO2等沉淀形式析出，过滤除去；
（6）用HNO3调节体系pH，使体系pH保持在1.5~2.1之间，从而使体系中的Cl-和Bi3+共同水解作用生成白色沉淀，过滤洗涤得到白色晶状物质即BiOCl。

Claims (8)

1.一种从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）取瓦斯泥，加焦化工艺产生的剩余氨水进行浸泡以溶解可和NH3络合的杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co；
（2）在上述浸泡体系中加入Mg粉，将比其活性差的金属杂质元素包括Cu、Ag、Ni、Co的氨络合物通过置换反应置换为相应的单质形式，过滤除去；
（3）加热，使体系中的镁元素和锌元素在焦化剩余氨水中碳酸氢铵的共同作用下相应转化为MgCO3或ZnCO3沉淀形式，过滤除去； 
（4）加入冷轧工艺产生的废酸，使体系中的铅元素以PbSO4沉淀形式去除，同时使体系中易溶解为酸的金属杂质元素包括铁元素和锰元素相应以离子形式存在，包括Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+等，使铋元素以Bi3+形式存在；
（5）加入冷轧工艺产生的废碱，使体系中的金属杂质离子包括Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn4+等相应沉淀析出，过滤除去；
（6）调节体系pH为 1.5~2.1，使体系中的Cl-和Bi3+共同水解作用生成BiOCl沉淀，后处理即得。
2.根据权利要求1所述的从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，其特征在于：所述每1Kg瓦斯泥所需要的剩余氨水量为4~6 L，浸泡时长至少为30min。
3.根据权利要求1所述的从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，其特征在于：所述每1Kg瓦斯泥所需要的Mg粉含量为6~12g。
4.根据权利要求1所述的从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，其特征在于：所述步骤（3）为将体系缓慢加热至体系温度为80~120℃，保持30~50 min，以使体系中的镁元素和锌元素相应转化为MgCO3或ZnCO3沉淀形式，过滤除去。
5.根据权利要求1所述的从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，其特征在于：所述每1Kg瓦斯泥所需要的冷轧工艺产生的废酸的用量为2~4L。
6.根据权利要求1所述的从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，其特征在于：所述每1Kg瓦斯泥所需要的冷轧工艺产生的废碱的用量为2~4L。
7.根据权利要求1所述的从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，其特征在于：所述步骤（6）中的pH调节剂为硝酸或盐酸。
8.根据权利要求1所述的从瓦斯泥中回收铋制备BiOCl的工艺，其特征在于：所述的瓦斯泥是高炉瓦斯泥。
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