CN104692440A - 一种预熔渣用萤石的脱硅提纯方法 - Google Patents

Abstract

一种预熔渣用萤石的脱硅提纯方法，属于萤石提纯技术领域。该方法包括将SiO₂≤1.2％的萤石与氢氟酸混合浸出8～13小时，得到浸出液、浸出渣和废气；用去离子水冲洗浸出渣，然后烘干得到萤石产品；将废气通入盛有4～8mol/L氢氧化钠溶液中进行无害化处理；向浸出液中添加含有40wt％氟化氢的工业级氢氟酸溶液配制成酸浸过程所需浓度以循环使用。本发明的萤石提纯工艺流程简单能耗低，循环利用率高，所得萤石产品按质量百分比计为CaF₂≥97％、SiO₂≤0.6％、FeO≤0.2％，为高质量预熔渣的生产提供了优质原料，适用于推广。

Description

一种预熔渣用萤石的脱硅提纯方法

技术领域

本发明属于萤石提纯技术领域，具体涉及一种预熔渣用萤石的脱硅提纯方法。

背景技术

预熔渣是电渣重熔生产高品质合金钢所必需的原料。随着对电渣冶炼产品质量要求的不断提高，对所用的预熔渣的成分、性能等也提出了更高的要求。其中在电渣重熔冶炼含Ti、Al等合金元素较高的钢种或合金材料时，若预熔渣中SiO₂含量超过0.6％，则合金中Ti、Al等合金元素极易烧损，大幅度降低了其成材率。因此，如何有效、低成本地将预熔渣中SiO₂含量降到0.6％以下是现如今亟待解决的关键问题。

迄今为止，提高预熔渣脱硅效率的途径主要集中在脱硅工艺改善及优化等方面，如公开号为CN104152710A(发明名称为“电渣重熔用精炼渣、它们的冶炼方法及其应用”)的发明专利申请公开了一种能够将预熔渣中SiO₂含量控制在0.001％以下的制备技术，脱硅效果明显，但其工艺较复杂，成本偏高，实用性不强。另外，通过分析表明，预熔渣中SiO₂主要来源于原料萤石，故提高萤石脱硅效率，将萤石中SiO₂含量降到0.6％以下能极大地促进高质量低硅预熔渣的生产与制备。当前，已有的萤石脱硅方法存在着工艺复杂、环境污染等严重问题。例如，公开号为CN102091673A(发明名称为“低品位萤石降硅选矿工艺”)的发明专利申请公开了一种通过粗选、至少5次精选、扫选工序的工艺，来改善浮选环境对低品位萤石进行选矿，脱硅效果显著，但流程复杂，成本较高；公开号为CN101913641A(发明名称为“一种低品位萤石的提纯工艺”)的发明专利申请公开了一种利用硫酸处理低品位萤石的提纯工艺，适用于提纯低品位萤石，可有效地降低萤石中SiO₂的含量，但对设备要求较高，且不适于处理高品质低硅预熔渣所用的萤石原料。

发明内容

现有的萤石脱硅工艺主要针对于低品位萤石矿，存在着效率低、成本高、流程复杂、环保程度不高的缺点。针对这种情况，本发明提供了一种预熔渣用萤石的脱硅方法，从经济环保的角度出发，建立了流程简单、能耗低、脱硅效果显著、污染程度低、适用于推广的脱硅方法，有利于国内高品质低硅预熔渣的发展。

本发明从制备预熔渣所需萤石的提纯工艺入手，探索了一种合理、高效、较低成本的萤石脱硅工艺，有效地降低萤石中SiO₂含量，有利于解决预熔渣中SiO₂含量超标问题，为国内高品质预熔渣的生产提供一条新途径，同时也能有效地降低电渣钢的生产成本，进一步提升高品质预熔渣的市场竞争力，促进国内电渣产品的开发。

一种预熔渣用萤石的脱硅提纯方法，包括以下具体步骤：

(1)酸浸过程

将萤石破碎至100～250目，与浓度为1.5～4.0mol/L的氢氟酸按固液比(公斤:升)1:2.0～1:5.0在反应槽中进行浸出，浸出时间为8～13小时，浸出结束后得到浸出液、浸出渣和废气，其中，萤石按质量百分比计为：CaF₂≥95％、SiO₂≤1.2％、FeO≤0.5％。

在反应槽中利用氢氟酸与萤石中的SiO₂反应生成SiF₄气体从而达到提纯目的，具体反应式如下：

4HF+SiO₂＝SiF₄↑+2H₂O。

此外，氢氟酸还能去除萤石原料中的酸溶物(如FeO等)，具体反应式如下：

FeO+2H⁺＝H₂O+Fe²⁺。

(2)干燥处理

将步骤(1)得到的浸出渣用水压为0.4～1.5MPa的去离子水冲洗10～20分钟，然后进行烘干，从而得到最终的萤石产品，所得萤石产品按质量百分比计包括CaF₂≥97％、SiO₂≤0.6％、FeO≤0.2％。

(3)废气净化处理

将步骤(1)得到的废气通入盛有浓度为4～8mol/L的氢氧化钠溶液的废气收集槽中，待氢氧化钠溶液的pH值降至12.5～13.8时，停止通入废气，将废气收集槽中的溶液与析出物进行过滤分离，得到滤液和固体氟化钠，之后将滤液加热浓缩，趁热过滤得到固体氟化钠和液体水玻璃。

废气的主要成分为所挥发的HF气体和反应生成的SiF₄气体，二者均溶于氢氧化钠溶液，其反应如下：

SiF₄+6NaOH＝Na₂SiO₃+4NaF+3H₂O，

HF+NaOH＝NaF+H₂O。

在本发明所述的方法中，该步骤(3)中得到的固体氟化钠可用作木材防腐剂等。

(4)酸液循环

向步骤(1)所得浸出液中添加氟化氢含量为40％的工业级氢氟酸，配制成浓度为1.5～4.0mol/L的氢氟酸对下一批萤石进行处理，依此可多次循环使用浸出液。

本发明提出一种预熔渣用萤石的脱硅提纯方法，其有益效果是：

(1)通过本发明的萤石提纯工艺，能将其SiO₂含量降至0.6％以下，大幅度提高了萤石的品位。

(2)本发明的萤石提纯工艺，属于全湿法流程，能耗低，工艺简单，循环利用率高，经济环保，适用于推广。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下参照图1结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将200公斤萤石破碎至100目，与浓度为1.5mol/L的氢氟酸按固液比(公斤:升)1:2.0在2000L反应槽中进行浸出，浸出时间为9小时，浸出结束后得到浸出液、浸出渣和废气；将浸出渣用水压为0.5MPa的去离子水冲洗10分钟，然后进行烘干，得到最终的萤石产品；废气通入盛有4000L浓度为4.5mol/L氢氧化钠溶液的9m³废气收集槽中，进行无害化处理；浸出液中添加去离子水168L和含有40wt％氟化氢的工业级氢氟酸溶液33L，配制成浓度为2.0mol/L的氢氟酸对下一批萤石进行处理。处理前和处理后的萤石化学成分的百分含量如表1所示。

表1实施例1中产品分析结果(wt％)

实施例2

将200公斤萤石破碎至150目，与浓度为2.0mol/L的氢氟酸按固液比(公斤:升)1:3.0在2000L反应槽中进行浸出，浸出时间为10小时，浸出结束后得到浸出液、浸出渣和废气；将浸出渣用水压为0.8MPa的去离子水冲洗16分钟，然后进行烘干，得到最终的萤石产品；废气通入盛有4000L浓度为4.4mol/L氢氧化钠溶液的9m³废气收集槽中，进行无害化处理；浸出液中添加去离子水143L和含有40wt％氟化氢的工业级氢氟酸溶液59L，配制成浓度为3.0mol/L的氢氟酸对下一批萤石进行处理。处理前和处理后的萤石化学成分的百分含量如表2所示。

表2实施例2中产品分析结果(wt％)

实施例3

将200公斤萤石破碎至200目，与浓度为3.0mol/L的氢氟酸按固液比(公斤:升)1:4.0在2000L反应槽中进行浸出，浸出时间为12小时，浸出结束后得到浸出液、浸出渣和废气；将浸出渣用水压为1.2MPa的去离子水冲洗14分钟，然后进行烘干，得到最终的萤石产品；废气通入盛有4000L初始浓度为4.5mol/L氢氧化钠溶液的9m³废气收集槽中，进行无害化处理；向浸出液中添加含有40wt％氟化氢的工业级氢氟酸溶液2L，配制成浓度为2.8mol/L的氢氟酸对下一批萤石进行处理；处理前和处理后的萤石化学成分的百分含量如表3所示。废气收集槽内氢氧化钠溶液循环处理87次废气(每次废气量均为处理200kg萤石所产生的废气量)后，pH降至13.6，停止通入废气，将废气收集槽中的溶液与析出物进行过滤分离，得到滤液和固体氟化钠，之后将滤液加热浓缩，趁热过滤得到固体氟化钠和液体水玻璃。

表3实施例3中产品分析结果(wt％)

Claims (2)

1.一种预熔渣用萤石的脱硅提纯方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)酸浸过程：将萤石破碎至100～250目，与浓度为1.5～4.0mol/L的氢氟酸按固液比为1:2.0～1:5.0在反应槽中进行浸出，浸出时间为8～13小时，浸出结束后得到浸出液、浸出渣和废气，其中，萤石按质量百分比计为：CaF₂≥95％、SiO₂≤1.2％、FeO≤0.5％；

(2)干燥处理：将步骤(1)得到的浸出渣用水压为0.4～1.5MPa的去离子水冲洗10～20分钟，然后进行烘干从而得到萤石产品，其中，所述萤石产品按质量百分比计为CaF₂≥97％、SiO₂≤0.6％、FeO≤0.2％；

(3)废气净化处理：将步骤(1)得到的废气通入盛有浓度为4～8mol/L的氢氧化钠溶液的废气收集槽中，待氢氧化钠溶液的pH值降至12.5～13.8时，停止通入废气，将废气收集槽中的溶液与析出物进行过滤分离，从而得到滤液和固体氟化钠，之后将滤液加热浓缩，趁热过滤得到固体氟化钠和液体水玻璃；

(4)酸液循环：向步骤(1)所得浸出液中添加含有40wt％氟化氢的工业级氢氟酸溶液，配制成浓度为1.5～4.0mol/L的氢氟酸对下一批萤石进行处理，从而能够多次循环使用浸出液。

2.根据权利要求1所述的预熔渣用萤石的脱硅提纯方法，其特征在于：步骤(3)中得到的固体氟化钠能够用作木材防腐剂使用。