CN108251650A - 一种烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,属于固废处置技术领域。将氯化钾和氯化钠配置成混合溶液,控制混合溶液中钾离子浓度为2~50g/L,氯离子浓度为3~7mol/L;向烧结机头灰中加入混合溶液,在温度为50℃~120℃、溶液pH值为1.5~6.8的条件下反应60min‑360min,液固分离得到含铅的溶液和富铁渣。本发明采用氯化钾和氯化钠组成的混合溶液为浸出剂,利用氯离子为配位剂将铅转化为容易溶解的化合物进入溶液,同时利用钾离子将溶液中的铁转化为黄钾铁矾沉淀实现铅和铁的强化分离。

Description

一种烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法
技术领域
本发明涉及一种烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,属于固废处置技术领域。
背景技术
铁矿石烧结是钢铁生产中的重要环节,烧结机头的烟气通过电除尘器捕集下来的粉尘称为烧结机头灰。烧结机头灰中富含铅、铁等多种元素,通常铅含量为2.0%~30%、铁含量为20%~45%。铁是炼铁的原料,钢铁厂通常直接将烧结机头灰返回烧结配料,作为炼铁原料使用,实现铁的回收,但是将烧结机头灰直接返回使用时,其中的铅在烧结和高炉炼铁过程中循环富集,造成高炉炉内结瘤、破坏炉衬、堵塞除尘系统管路、降低除尘效率、增加能耗等危害,严重影响钢铁企业的正常生产,缩短高炉使用寿命。因此,开发如何从烧结机头灰中分离铅新技术和新工艺,成为钢铁厂技术创新的重要内容。
目前,已报道的烧结机头灰的处理方法包括将烧结机头灰作为烧结或球团原料直接返回配料造块,或进行物理分选得到铁精矿返回烧结,作为炼铁原料使用;或作为配料用于生产水泥,或采用适当的工艺技术生产氧化铁红、聚合硫酸铁、磁性铁氧体等等。目前报道较多的方法为物理分选方法,包括采用重选-浮选-磁选工艺获得铁精矿,采用弱磁-强磁-摇床工艺获得铁精矿等等。专利申请200910227173.6提供的“钢铁厂烧结灰综合处理的方法”,是对烧结机头除尘灰分级处理,将初级电场产生的电除尘灰直接返回烧结配料,将后续电场产生的电除尘灰混合制浆、梯度磁选、浮选选碳,获得铁精矿和焦炭粉,固液分离后生产钾肥,产出尾泥用于提铅。该工艺可以分离得到铁精矿和焦炭粉,但工艺复杂,且尾渣中含有的铁和碳得不到回收。专利申请201611053223.X公开的“一种钢铁企业回收的烧结机头灰处理方法”,是将机头灰与水混合调浆,再经过重力分选、弱磁选、闭路浮选等环节,获得铁精矿和有色金属富集物。专利申请201610885079.X提供的“一种烧结机头灰的利用方法”,是将烧结机头灰运到一次料场后卸至地下料仓,在经过斗式提料机、中转料仓、布料、水雾化喷淋,将烧结机头灰制成小球团,作为烧结的原料使用。专利申请201410248826.X公开的“一种脱除钢铁冶炼除尘灰中碱金属的工艺及系统”,是将钢铁冶炼除尘灰与水混合调浆,进行水浸,再利用选矿厂现有的浓缩和过滤设备进行浓缩过滤,得到烧结原料。该方法能够有效脱除除尘灰中的碱金属,但铅无法脱除。因此,针对现有技术的不足,开发新型高效的从烧结机头灰中分离铅的新技术已成为重要的研究方向。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足,本发明提供一种烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法。本发明采用氯化钾和氯化钠组成的混合溶液为浸出剂,利用氯离子为配位剂将铅转化为容易溶解的化合物进入溶液,同时利用钾离子将溶液中的铁转化为黄钾铁矾沉淀实现铅和铁的强化分离,本发明通过以下技术方案实现。
一种烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,其步骤包括:将氯化钾和氯化钠配置成混合溶液,控制混合溶液中钾离子浓度为2~50g/L,氯离子浓度为3~7mol/L;向烧结机头灰中加入混合溶液,在温度为50℃~120℃、溶液pH值为1.5~6.8的条件下反应60min~360min,液固分离得到含铅的溶液和富铁渣。
所述烧结机头灰中铅含量为2.0wt%~30wt%、铁含量为20wt%~45wt%。
所述烧结机头灰与混合溶液固液比为1:4~30g/mL。
所述溶液pH采用盐酸或氢氧化钠溶液进行调控。
具体步骤如下:
步骤1、配制氯化钾和氯化钠混合溶液,控制混合溶液中钾离子浓度为2~50g/L,氯离子浓度为3~7mol/L。
步骤2、将烧结机头灰按照固液比为1:4~30g/mL加入步骤1中的氯化钾和氯化钠混合溶液,混合均匀加入到密闭反应釜中,加热升温,控制反应温度为50℃~120℃、溶液pH值为1.5~6.8,反应时间为60min~360min,反应结束后,液固分离得到含铅的溶液和富铁渣。
上述步骤1中烧结机头灰中铅的物相包括PbO、PbCl2、PbSiO3等。
上述含铅的溶液可采用传统置换方法回收铅。
本发明的有益效果是:
(1)本方法利用钾离子将溶液中的铁转化为黄钾铁矾沉淀实现铅和铁的强化分离,铅铁分离率高,渣含铅低、能耗低、工艺流程短,环境友好。
(2)与传统方法相比,本发明实现了铅的分离与回收,富铁渣中铅含量低可以返回烧结作为炼铁的原料使用,铁资源得到有效回收,且避免铅在炼铁系统的循环富集和对高炉带来的不利影响。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,对本发明作进一步说明。
实施例1
该烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,具体步骤如下:
步骤1、配制氯化钾和氯化钠混合溶液,控制混合溶液中钾离子浓度为50g/L,氯离子浓度为6mol/L。
步骤2、将烧结机头灰(烧结机头灰中铅的物相包括PbO、PbCl2、PbSiO3等,铅含量为22.7wt%、铁含量为28.5wt%)按照固液比为1:30g/mL加入步骤1中的氯化钾和氯化钠混合溶液,混合均匀加入到密闭反应釜中,加热升温,控制反应温度为120℃、溶液pH值为1.5(采用浓度为8mol/L的盐酸调节),反应时间为60min,反应结束后,液固分离得到含铅的溶液(含铅的溶液可采用传统置换方法回收铅)和富铁渣。
经上述步骤处理得到的富铁渣中铅和铁的质量百分比为:Pb2.3wt%,Fe45.0wt%,渣率为59.5%;含铅溶液中铅的浓度为7.1g/L,铁的浓度为0.6g/L,铅的浸出率为94.0%。
实施例2
该烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,具体步骤如下:
步骤1、配制氯化钾和氯化钠混合溶液,控制混合溶液中钾离子浓度为30g/L,氯离子浓度为7mol/L。
步骤2、将烧结机头灰(烧结机头灰中铅的物相包括PbO、PbCl2、PbSiO3等,铅含量为30wt%、铁含量为20.5wt%)按照固液比为1:20g/mL加入步骤1中的氯化钾和氯化钠混合溶液,混合均匀加入到密闭反应釜中,加热升温,控制反应温度为100℃、溶液pH值为3.0(采用浓度为8mol/L的盐酸调节),反应时间为240min,反应结束后,液固分离得到含铅的溶液(含铅的溶液可采用传统置换方法回收铅)和富铁渣。
经上述步骤处理得到的富铁渣中铅和铁的质量百分比为:Pb2.9wt%,Fe 34.7wt%,渣率为55.2%;含铅溶液中铅的浓度为13.6g/L,铁的浓度为0.7g/L,铅的浸出率为94.7%。
实施例3
该烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,具体步骤如下:
步骤1、配制氯化钾和氯化钠混合溶液,控制混合溶液中钾离子浓度为2g/L,氯离子浓度为3mol/L。
步骤2、将烧结机头灰(烧结机头灰中铅的物相包括PbO、PbCl2、PbSiO3等,铅含量为2.0wt%、铁含量为45wt%)按照固液比为1:4g/mL加入步骤1中的氯化钾和氯化钠混合溶液,混合均匀加入到密闭反应釜中,加热升温,控制反应温度为50℃、溶液pH值为6.8(采用浓度为8mol/L的氢氧化钠溶液调节),反应时间为360min,反应结束后,液固分离得到含铅的溶液(含铅的溶液可采用传统置换方法回收铅)和富铁渣。
经上述步骤处理得到的富铁渣中铅和铁的质量百分比为:Pb0.3wt%,Fe 49.1wt%,渣率为91.2%;含铅溶液中铅的浓度为4.3g/L,铁的浓度为0.6/L,铅的浸出率为86.3%。
实施例4
该烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,具体步骤如下:
步骤1、配制氯化钾和氯化钠混合溶液,控制混合溶液中钾离子浓度为10g/L,氯离子浓度为4mol/L。
步骤2、将烧结机头灰(烧结机头灰中铅的物相包括PbO、PbCl2、PbSiO3等,铅含量为12.5wt%、铁含量为32wt%)按照固液比为1:10g/mL加入步骤1中的氯化钾和氯化钠混合溶液,混合均匀加入到密闭反应釜中,加热升温,控制反应温度为80℃、溶液pH值为4.5(采用浓度为8mol/L的盐酸调节),反应时间为120min,反应结束后,液固分离得到含铅的溶液(含铅的溶液可采用传统置换方法回收铅)和富铁渣。
经上述步骤处理得到的富铁渣中铅和铁的质量百分比为:Pb1.6wt%,Fe 46.0wt%,渣率为67.5%;含铅溶液中铅的浓度为11.4g/L,铁的浓度为1.0g/L,铅的浸出率为91.2%。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,其特征在于步骤包括:将氯化钾和氯化钠配置成混合溶液,控制混合溶液中钾离子浓度为2~50g/L,氯离子浓度为3~7mol/L;向烧结机头灰中加入混合溶液,在温度为50℃~120℃、溶液pH值为1.5~6.8的条件下反应60min~360min,液固分离得到含铅的溶液和富铁渣。
2.根据权利要求1所述的烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,其特征在于:所述烧结机头灰中铅含量为2.0wt%~30wt%、铁含量为20wt%~45wt%。
3.根据权利要求1所述的烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,其特征在于:所述烧结机头灰与混合溶液固液比为1:4~30g/mL。
4.根据权利要求1所述的烧结机头灰钾离子强化分离铅铁的方法,其特征在于:所述溶液pH采用盐酸或氢氧化钠溶液进行调控。
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