一种从电解锰压滤渣中回收硒的方法
技术领域
本发明涉及一种对电解锰行业中产生的压滤渣的处理方法,尤其是一种从电解锰压滤渣中回收硒的方法。
背景技术
硒是一种重要的工业原料,也是动物和人体必需的一种微量元素。硒在自然界中稀少且分散,很少有集中的矿床,地壳中的含量仅为一亿分之一。目前在冶金、化学、玻璃等工业领域,硒作为一种工业原料得到了广泛的应用。近年来,电解锰行业迅猛发展,二氧化硒作为电解过程中的添加剂,因其优异催化性能已得到大规模使用。已有统计数据表明,电解锰工业约占二氧化硒总用量的80%。
电解锰压滤渣是电解锰生产中所产生的废渣,内含酸浸液,呈黑色糊状,风干后电解锰压滤渣呈黑色细小的粉体。由于电解锰生产过程中使用二氧化硒作为添加剂,电解锰压滤渣中会存在一定含量的硒化合物。已有研究表明,电解锰压滤渣中硒主要以SeO3 2-的形式存在,其具有较大的水溶性毒性。目前,大量的电解锰压滤渣主要为露天堆集,占用大量农田。在长期的堆放过程中,剧毒性的可溶性硒在雨水的溶解作用下,可以迁移到土壤和水体中,并渗透到地下水中,危害生态环境和水资源的安全,严重威胁到人民群众的健康。硒化合物已成为电解锰行业中需重点防治的一种污染物。因此,无论是从消除硒对生态环境的破坏方面,还是从回收稀有有价元素资源循环利用方面,回收电解锰压滤渣中的硒都十分必要。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种从电解锰压滤渣中回收硒的方法,该方法不仅解决了电解锰压滤渣中硒元素回收的纯度问题,还实现了硒元素的循环回收利用,具有可观的经济和社会效益。
本发明的一种从电解锰压滤渣中回收硒的方法通过如下步骤来完成:
步骤一:将电解锰压滤渣进行烘干、破碎处理,得到含硒物料Ⅰ;
步骤二:将经步骤一处理过的含硒物料Ⅰ置入焙烧装置进行焙烧,焙烧温度为800-1500℃,焙烧时间为5-60min,焙烧过程中回收烟气,将烟气冷凝至300℃以下,得到含硒物料II;
步骤三:将经步骤二处理得到的含硒物料II与步骤一处理得到的含硒物料Ⅰ进行混料后,重复步骤二的过程将混料置入焙烧装置循环焙烧,直到得到硒元素含量达标的物料,即含硒物料III;
步骤四:将经步骤三得到的含硒物料III置入焙烧装置进行焙烧,焙烧温度为400-800℃,焙烧时间为5-60min,焙烧过程中回收烟气,将烟气冷凝至300℃以下,得到含硒物料IV;
步骤五:将经步骤四处理得到的含硒物料IV与步骤三处理得到的含硒物料III进行混料后,重复步骤四的过程将混料置入焙烧装置循环焙烧,直到得到硒元素含量达标的物料,即含硒物料V;
步骤六:对含硒物料V采用提纯工艺得到纯硒。
进一步的,对步骤三所得到的含硒物料III进行硒元素含量测试,其硒元素质量百分比应高于0.3wt%。
进一步的,对步骤五所得到的含硒物料V进行硒元素含量测试,其硒元素质量百分比应高于5wt%。
进一步的,步骤一所述的含硒物料Ⅰ平均粒径不大于3cm,含水量不高于20%。
进一步的,步骤二至步骤五所述的焙烧装置为回转窑、立窑、挥发炉中的一种或多种。
进一步的,步骤一所述含硒物料Ⅰ的含硒质量百分比为0.005-0.050wt%,步骤二所述含硒物料II的含硒质量百分比为0.05-0.50wt%,步骤三所述含硒物料III的含硒质量百分比为0.5-3wt%,步骤四所述含硒物料IV的含硒质量百分比为3-10wt%,步骤五所述含硒物料V的含硒质量百分比为5-25wt%。
进一步的,步骤六所述的提纯工艺为火法蒸硒和或硫酸化焙烧法提纯。
本发明的有益效果在于:1、通过本发明的技术方法,硒元素的回收率可以达到60%以上,其中可溶性硒基本被回收;2、本发明可以生产得到纯硒产品,经加工后可以作为电解锰的工业原料;3、本发明不仅解决了电解锰压滤渣中硒元素对环境的破坏,还实现了稀有元素的循环回收利用;4、本发明使用电解锰压滤渣作为原料,除回收得到的纯硒产品,另外每次焙烧后剩余物料经过冷却、破碎和磨细后,具有较高的胶凝活性,可当做水泥混合材和混凝土掺合料,不仅解决了电解锰压滤渣的堆放问题,还可以产生经济效益。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,其中:
图1是本发明一种从电解锰压滤渣中回收硒元素方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施方式和附图,对本发明做进一步详细说明。在此,本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
本发明的一种从含硒电解锰压滤渣中回收硒的方法,通过如下步骤来完成:
步骤一:将电解锰压滤渣进行烘干、破碎处理,得到含硒物料Ⅰ;
步骤二:将经步骤一处理过的含硒物料Ⅰ置入焙烧装置进行焙烧,焙烧温度为800-1500℃,焙烧时间为5-60min,焙烧过程中回收烟气,将烟气冷凝至300℃以下,得到含硒物料II;
步骤三:将经步骤二处理得到的含硒物料II与步骤一处理得到的含硒物料Ⅰ进行混料后,重复步骤二的过程将混料置入焙烧装置循环焙烧,直到得到硒元素含量达标的物料,即含硒物料III;
步骤四:将经步骤三得到的含硒物料III置入焙烧装置进行焙烧,焙烧温度为400-800℃,焙烧时间为5-60min,焙烧过程中回收烟气,将烟气冷凝至300℃以下,得到含硒物料IV;
步骤五:将经步骤四处理得到的含硒物料IV与步骤三处理得到的含硒物料III进行混料后,重复步骤四的过程将混料置入焙烧装置循环焙烧,直到得到硒元素含量达标的物料,即含硒物料V;
步骤六:对含硒物料V采用提纯工艺得到纯硒;
其中,对步骤三所得到的含硒物料III进行硒元素含量测试,其硒元素质量百分比应高于0.3wt%;对步骤五所得到的含硒物料V进行硒元素含量测试,其硒元素质量百分比应高于5wt%;步骤一所述的含硒物料Ⅰ平均粒径不大于3cm,含水量不高于20%;步骤二至步骤五所述的焙烧装置为回转窑、立窑、挥发炉中的一种或多种;步骤一所述含硒物料Ⅰ的含硒质量百分比为0.005-0.050wt%,步骤二所述含硒物料II的含硒质量百分比为0.05-0.50wt%,步骤三所述含硒物料III的含硒质量百分比为0.5-3wt%,步骤四所述含硒物料IV的含硒质量百分比为3-10wt%,步骤五所述含硒物料V的含硒质量百分比为5-25wt%;步骤六所述的提纯工艺为火法蒸硒和或硫酸化焙烧法提纯。
本发明的一种从含硒电解锰压滤渣中回收硒的方法,其原理如下:
(一)电解锰压滤渣中的硒元素脱出,在电解锰压滤渣中,硒元素的主要存在形态为SeO2和SeO3 2-两种,SeO2的升华温度为315℃,即在超过315℃的焙烧条件下,SeO2开始呈气态脱出,在高温下,SeO3 2-开始发生分解,分解产生SeO2,由于焙烧条件高于315℃,分解产生的SeO2也呈气态脱出,所以在焙烧过程中,根据实验结论,当焙烧温高于800℃时,能保证有较高的脱出率;
(二)电解锰压滤渣经焙烧后硒元素的回收,使用气流将SeO2气体从焙烧装置内带出,在回收装置内经冷却,当温度低于时,SeO2发生冷凝,被收集,除此之外,由于焙烧过程中,电解锰压滤渣中的部分SO4-发生分解,产生一定量的SO2气体,其可能会与SeO2气体会发生如下反应:SeO2+2SO2=Se+2SO3,生成单质硒,存在于焙烧装置内的单质硒被氧化为SeO2,再次脱出,而已经进入回收系统的单质硒则被回收;
(三)在第一阶段的循环焙烧中,硒元素不达标的粉尘被重新添加到焙烧装置内再次焙烧,这样做的原因是使焙烧装置内硒元素总量逐步增加,使再次回收得到的粉尘中硒元素含量逐步增加,粉尘内的硒元素脱出原理为的SeO2升华与单质硒的氧化,生成SeO2气体,收集则与(二)相同,使SeO2发生冷凝后收集;
(四)第一阶段的循环焙烧后,回收粉尘内硒元素含量达到高于0.5wt%的水平,为了节约成本,减小处理量,同时保证处理效率,使用小型的焙烧装置进行第二阶段的循环焙烧;
(五)在第二阶段的循环焙烧中,需要考虑使充分SeO2升华与单质硒的充分氧化,使用高于400℃作为焙烧温度;
(六)第二阶段循环焙烧的硒元素回收与第一阶段基本相同,使SeO2发生冷凝后收集,在逐步的循环焙烧过程中,回收灰中硒元素含量逐步升高,得到硒元素含量高于5wt%的产物;
(七)最后使用火法蒸硒和或硫酸化焙烧法等成熟工艺提取得到纯硒。
实施例1:
(1)将电解锰压滤渣进行破碎、干燥和分散后得到含硒物料Ⅰ,所述含硒物料Ⅰ的平均粒径为1cm,含水量为10%,含硒质量分数为0.01wt%;
(2)将含硒物料Ⅰ进行回转窑焙烧,焙烧温度1000℃,焙烧时间20min;
(3)焙烧过程中会产生高温烟气,冷凝到300℃以下时,得到含硒物料II,所述含硒物料II的含硒质量分数为0.1wt%;
(4)将含硒物料II与含硒物料Ⅰ充分混料,循环焙烧,可得到含硒物料III,所述含硒物料III的含硒质量分数为1wt%;
(5)将含硒物料III进行回转窑焙烧,焙烧温度500℃,焙烧时间10min;
(6)焙烧过程中会产生烟气,冷凝到300℃以下时,得到含硒物料IV,其含硒质量分数为5wt%;
(7)将含硒物料IV与物料III充分混料,循环焙烧,可得到含硒物料V,所述含硒物料V的含硒质量分数为20wt%;
(8)对含硒物料V中的硒元素进行提纯,得到纯硒;
(9)过程中使用的含硒物料Ⅰ为32t,最终得到纯硒为2.0kg,硒的回收率为63%;
(10)以上过程中焙烧后剩余物料经过冷却、破碎、磨细后,可用作水泥混合材和混凝土掺合料。
实施例2:
(1)将电解锰压滤渣进行破碎、干燥和分散后得到含硒物料Ⅰ,所述含硒物料Ⅰ的平均粒径为0.5cm,含水量为10%,含硒质量分数为0.01wt%;
(2)将含硒物料Ⅰ进行回转窑焙烧,焙烧温度1100℃,焙烧时间20min;
(3)焙烧过程中会产生高温烟气,冷凝到300℃以下时,得到含硒物料II,所述含硒物料II的含硒质量分数为0.2wt%;
(4)将含硒物料II与含硒物料Ⅰ充分混料,循环焙烧,可得到含硒物料III,所述含硒物料III的含硒质量分数为1wt%;
(5)将含硒物料III进行回转窑焙烧,焙烧温度500℃,焙烧时间20min;
(6)焙烧过程中会产生烟气,冷凝到300℃以下时,得到含硒物料IV,其含硒质量分数为5wt%;
(7)将含硒物料IV与物料III充分混料,循环焙烧,可得到含硒物料V,所述含硒物料V的含硒质量分数为20wt%;
(8)对含硒物料V中的硒元素进行提纯,得到纯硒;
(9)过程中使用的含硒物料Ⅰ为30t,最终得到纯硒为2.1kg,硒的回收率为71%;
(10)以上过程中焙烧后剩余物料经过冷却、破碎、磨细后,可用作水泥混合材和混凝土掺合料。
实施例3:
(1)将电解锰压滤渣进行破碎、干燥和分散后得到含硒物料Ⅰ,所述含硒物料Ⅰ的平均粒径为0.1cm,含水量为5%,含硒质量分数为0.01wt%;
(2)将含硒物料Ⅰ进行回转窑焙烧,焙烧温度1150℃,焙烧时间30min;
(3)焙烧过程中会产生高温烟气,冷凝到300℃以下时,得到含硒物料II,所述含硒物料II的含硒质量分数为0.2wt%;
(4)将含硒物料II与物料Ⅰ充分混料,循环焙烧,可得到含硒物料III,所述含硒物料III的含硒质量分数为1wt%;
(5)将含硒物料III进行回转窑焙烧,焙烧温度600℃,焙烧时间30min;
(6)焙烧过程中会产生烟气,冷凝到300℃以下时,得到含硒物料IV,其含硒质量分数为5wt%;
(7)将含硒物料IV与物料III充分混料,循环焙烧,可得到含硒物料V,所述含硒物料V的含硒质量分数为20wt%;
(8)对含硒物料V中的硒元素进行提纯,得到纯硒;
(9)过程中使用的含硒物料Ⅰ为35t,最终得到纯硒为2.4kg,硒的回收率为76%;
(10)以上过程中焙烧后剩余物料经过冷却、破碎、磨细后,可用作水泥混合材和混凝土掺合料。
根据以上所述的具体实施方式的揭示和教导,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明,所应理解的是,以上所述为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改,等同替换,改进等,均包含在本发明的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。