CN105154681A - 从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，采用两段酸浸将炼钢烟灰中的锌、氟、铁溶入溶液中，再采用沉淀法将溶液中的有害元素氟从溶液中分离出来，脱氟滤液进入炼锌系统，按正常工艺产出电解锌。含氟沉淀经洗涤、过滤、干燥得到氟化物产品。经过本工艺处理后，炼钢烟灰中的锌以优质阴极锌的产品形式得到回收，有害元素氟也以副产品形式得到综合利用，消除了炼钢行业烟灰长期堆存或外卖转运过程中造成的环境污染。

Description

从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺
技术领域
本发明涉及冶金废渣综合回收技术领域，具体涉及一种从炼钢烟灰中回收锌时同时回收氟的工艺。
背景技术
铁精矿在烧结炉烧结过程中产生的烟气，经收尘系统回收得到炼钢烟灰。炼钢烟灰的主要组成按重量计为：锌金属40～50％，氟约0.5～1％，铁5～8％，铅3～6％。炼钢烟灰中锌含量高，是高价值的有色金属再生原料。但是另一方面，炼钢烟灰中的氟会严重损害锌冶炼生产系统。
目前脱除有害元素氟有以下几种处理方式：1.用脱氟剂脱氟，此工艺流程简单，但脱氟剂使用范围有局限性；2.多膛炉火法脱氟，此工艺氟的脱除效率低，成本高；3.采用钙盐、镁盐湿法脱氟，此工艺流程简单，但钙、镁离子对锌冶炼有影响。以上这些方法均存在脱氟效率不高，使用范围局限性等不足之处，难以大范围推广应用。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，该工艺先脱除炼钢烟灰中的氟，以消除对冶炼回收锌的不利影响，实现锌较好的回收，同时，氟以二氟化锰和三氟化铁共沉淀物形式得以回收。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)一段浸出：将炼钢烟灰用水浆化后加入一段浸出槽中，然后向浸出槽内加入硫酸、一段浸出剂、二氧化锰和亚硫酸钠，控制液固重量比为3～4：1，初始硫酸质量浓度180～250g/L，温度50～60℃，浸出时间40～60分钟，进行浸出反应，过滤，得到一段浸出液和一段浸出渣；优选的，进行一段浸出反应前检测炼钢烟灰中氟离子物质的量，加入二氧化锰的物质的量与氟离子物质的量比为0.5～1；加入亚硫酸钠的物质的量与二氧化锰的物质的量相同。
(2)二段浸出：将一段浸出渣用水浆化后加入到二段浸出槽中，然后加入硫酸，控制液固比为2～3:1，初始硫酸质量浓度250～350g/L，温度70～80℃，浸出时间60～90分钟，进行浸出反应，过滤，得到二段浸出液和二段浸出渣，二段浸出液返回作为所述步骤(1)一段浸出作为一段浸出剂；
用浓硫酸浸出炼钢烟灰，使其中的锌全部溶解在溶液中，得到含有锌、氟及铁的一段浸出液。发生的反应如下：
Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑
ZnO+H2SO4＝ZnSO4+H2O
Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
Fe2O3+H2SO4＝Fe2(SO4)3+H2O
二段浸出渣量少，约为原料炼钢烟灰总量的15～20％，主要成分为铅，品位达15％左右，可作为配料成分加入铅冶炼系统，用于生产铅。
(3)沉淀脱氟：将一段浸出液加入沉淀槽中，加入过硫酸钠控制温度70～80℃，反应时间40～60分钟，控制终点PH＝4-5，进行氟沉淀反应，反应液过滤除杂，脱氟滤液进入锌冶炼系统用于生产锌；脱氟沉淀经洗涤、过滤、烘干产出氟化物沉淀物。优选的，进行一段浸出反应前检测炼钢烟灰中氟离子物质的量，加入过硫酸钠的物质的量与氟离子物质的量比为0.6～1。副产品氟化物沉淀物为二氟化锰和三氟化铁，发生的反应如下：
Fe2++Na2S2O8→Fe3+
Mn4++Na2SO3→Mn2+
Fe3++3F—＝FeF3↓
Mn2++2F—＝MnF2↓
本发明的工艺最大限度回收了炼钢烟灰中的锌，有害元素氟以副产品形式得到回收，实现了变害为利的目标；二段浸出渣可以进一步冶炼生产铅，没有固体废物产生；可以实现液体的闭路运行和循环利用，没有废水、废气排放，实现清洁生产要求，解决了长期困扰行业的技术难题。
附图说明
图1本发明从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺的流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。
实施例一
从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，包括以下步骤：
(1)一段浸出：将炼钢烟灰用水浆化后加入一段浸出槽中，检测炼钢烟灰中氟离子的浓度，计算其物质的量，加入二氧化锰、亚硫酸钠和一段浸出剂，二氧化锰与氟离子摩尔比为0.6：1，亚硫酸钠与二氧化锰物质的量相同，然后加入浓硫酸至初始浓度为180g/L，控制液固重量比为4：1，温度60℃，浸出时间60分钟，进行浸出反应，过滤后得到一段浸出液和一段浸出渣；
(2)二段浸出：将一段浸出渣用水浆化后加入到二段浸出槽中，控制液固比为3:1，加入浓硫酸至初始质量浓度250g/L，控制温度80℃，浸出时间90分钟，趁热过滤，得到二段浸出液和二段浸出渣，二段浸出液返回步骤(1)一段浸出作为一段浸出剂，实现闭路循环；二段浸出渣含铅15.4％，作为配料成分加入铅冶炼系统，用于生产铅。
(3)沉淀脱氟：将一段浸出液加入沉淀槽中，加入过硫酸钠，按照一段浸出反应前检测出的氟离子的物质的量，加入过硫酸钠的量与氟离子摩尔比为0.6：1，控制温度80℃，反应时间60分钟，控制终点PH＝4.5，进行氟沉淀反应，反应液过滤除杂，脱氟滤液进入锌冶炼系统用于生产锌；脱氟沉淀经洗涤、过滤、烘干产出氟化物沉淀物，脱氟沉淀洗涤液返回一段浸出作业作为一段浸出剂。
脱氟结果见表1。
实施例二
从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，包括以下步骤：
(1)一段浸出：具体操作参数如下：
二氧化锰与氟离子摩尔比为1：1，亚硫酸钠与二氧化锰物质的
量相同，
加入浓硫酸至初始浓度为180g/L；
控制液固重量比为3：1；
浸出温度60℃；
浸出时间60分钟，其余步骤同实施例一。
(2)二段浸出：具体操作参数如下：
液固比为2:1；
加入浓硫酸至初始质量浓度250g/L；
浸出温度80℃；
浸出时间90分钟，其余步骤同实施例一。
且二段浸出渣含铅18.4％，作为配料成分加入铅冶炼系统，用于生产铅。
(3)沉淀脱氟：具体操作参数如下：
加入过硫酸钠的量与氟离子摩尔比为1：1，
控制温度80℃；
反应时间60分钟；
控制终点PH＝4.5，进其余步骤同实施例一。
实施例三
从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，包括以下步骤：
(1)一段浸出：具体操作参数如下：
二氧化锰与氟离子摩尔比为0.7：1，亚硫酸钠与二氧化锰物质的量相同，
加入浓硫酸至初始浓度为180g/L；
控制液固重量比为4：1；
浸出温度50℃；
浸出时间40分钟，其余步骤同实施例一。
(2)二段浸出：具体操作参数如下：
液固比为3:1；
加入浓硫酸至初始质量浓度250g/L；
浸出温度70℃；
浸出时间60分钟，其余步骤同实施例一。
且二段浸出渣含铅16.7％，作为配料成分加入铅冶炼系统，用于生产铅。
(3)沉淀脱氟：具体操作参数如下：
加入过硫酸钠的量与氟离子摩尔比为0.8：1，
控制温度80℃；
反应时间40分钟；
控制终点PH＝4.5，进其余步骤同实施例一。
实施例四
从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，包括以下步骤：
(1)一段浸出：具体操作参数如下：
二氧化锰与氟离子摩尔比为0.8：1，亚硫酸钠与二氧化锰物质的量相同，
加入浓硫酸至初始浓度为180g/L；
控制液固重量比为3：1；
浸出温度50℃；
浸出时间40分钟，其余步骤同实施例一。
(2)二段浸出：具体操作参数如下：
液固比为2:1；
加入浓硫酸至初始质量浓度250g/L；
浸出温度70℃；
浸出时间90分钟，其余步骤同实施例一。
且二段浸出渣含铅17.8％，作为配料成分加入铅冶炼系统，用于生产铅。
(3)沉淀脱氟：具体操作参数如下：
加入过硫酸钠的量与氟离子摩尔比为0.9：1，
控制温度70℃；
反应时间60分钟；
控制终点PH＝4，进其余步骤同实施例一。
表1脱氟前后对比表。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)一段浸出：将炼钢烟灰用水浆化后加入一段浸出槽中，然后向浸出槽内加入硫酸、一段浸出剂、二氧化锰和亚硫酸钠，控制液固重量比为3～4：1，初始硫酸质量浓度180～250g/L，温度50～60℃，浸出时间40～60分钟，进行浸出反应，过滤，得到一段浸出液和一段浸出渣；
(2)二段浸出：将一段浸出渣用水浆化后加入到二段浸出槽中，然后加入硫酸，控制液固比为2～3:1，初始硫酸质量浓度250～350g/L，温度70～80℃，浸出时间60～90分钟，进行浸出反应，过滤，得到二段浸出液和二段浸出渣；所述二段浸出液返回所述步骤(1)一段浸出作为所述一段浸出剂；
(3)沉淀脱氟：将所述一段浸出液加入沉淀槽中，加入过硫酸钠，控制温度70～80℃，反应时间40～60分钟，终点PH＝4-5，进行氟沉淀反应，反应液过滤除杂，脱氟滤液进入锌冶炼系统用于生产锌；脱氟沉淀经洗涤、过滤、烘干产出氟化物沉淀物。
2.如权利要求1所述的从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，其特征在于:所述步骤(3)中脱氟沉淀洗涤液返回所述步骤(1)一段浸出作为一段浸出剂。
3.如权利要求1所述的从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，其特征在于:所述二段浸出渣作为配料成分加入铅冶炼系统，用于生产铅。
4.如权利要求1-3任意一项所述的从炼钢烟灰中回收氟、锌的工艺，其特征在于:进行步骤(1)一段浸出反应前检测炼钢烟灰中氟离子物质的量，所述步骤(1)一段浸出中，加入所述二氧化锰的物质的量与氟离子物质的量比为0.5～1；加入所述亚硫酸钠的物质的量与二氧化锰的物质的量相同；所述步骤(3)沉淀脱氟中，加入所述过硫酸钠的物质的量与氟离子物质的量比为0.6～1。
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