CN109136575B - 一种湿法处理多金属粉尘的工艺方法 - Google Patents

一种湿法处理多金属粉尘的工艺方法 Download PDF

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Abstract

一种湿法处理多金属粉尘的工艺方法，将多金属粉尘进行混合配料保持钾钠比例为2‑3:1，然后进行湿磨、浸出，过程中控制原料和水的液固比为2‑2.5:1，获得相应浓度的料浆，再用压滤机进行固液分离，然后分别从浸出液和浸出渣中分离出锌、铅、钾、钠、银、铟金属及其化合物。本发明采用将混合配料进行预处理，先进行浸出，再固液分离，然后分别从浸出液和浸出渣中分离出各种金属和对应的盐类，所得产品全部达到相应的国家标准或者行业标准，最终提取完有价金属所剩的废渣返回熔融炉系统进行进一步加工处理，整个提取过程完全环保、高效。

Description

一种湿法处理多金属粉尘的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种冶金粉尘处理工艺，尤其涉及一种湿法处理多金属粉尘的工艺方法。
背景技术
在冶金行业，钢铁生产过程中的烧结、球团、高炉、转炉、电炉和轧制等各个工序的除尘工艺产生的粉尘和污泥，以及渣钢、废钢等资源，一般含有铁、碳和一定量的Zn、Pb等元素。在传统高炉-转炉的钢铁生产流程中，固体废料的产量约为粗钢产量10%左右，若粗钢年产为8亿吨，则年含铁固体废料产生量约为8000万吨，数量非常庞大。目前，处理钢铁冶金固废的工艺包括：转底炉工艺、熔融炉工艺、钢铁厂烧结工艺；在这几种工艺过程中，会产生大量含铁、钾、钠、锌、银、铟等元素的多金属粉尘；对于这种粉尘，现有工艺是：将其用水洗涤，获得富银渣，外售；废水中含有大量的钾、钠、铅等物质，外排污染环境；或者直接将金属粉尘填埋处理，有害物质污染土壤和水体。因此需要研发一种高效环保的处理工艺。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种湿法处理多金属粉尘的工艺方法，既可以将有价金属进行有效回收，又可以实现粉尘的无害化处理。
本发明所述的技术问题是以如下技术方案解决的：
一种湿法处理多金属粉尘的工艺方法，包括如下步骤：
a、将多金属粉尘进行混合配料、湿磨、浸出，得到料浆，混合配料控制废料中钾钠比为2-3：1，湿磨过程控制水与废料的液固比为2-2.5：1；
b、将料浆通过压滤机进行固液分离，得到浸出液和浸出渣；
c、检测浸出液中镁、钙、锌和铅的含量，向浸出液中加入1.05倍的理论用量的纯碱和硫化钠，通过沉淀法去除浸出液中的镁、钙、锌和铅，得到钾钠净化液和铅锌富集渣；
d、将钾钠净化液送入钾钠蒸发分离系统，分步蒸发结晶，通过离心、干燥得到氯化钾和氯化钠产品；
e、将所述步骤b得到的浸出渣加入2%的硫脲溶液中，反应得到含银溶液和富铟浸出渣，向含银溶液中加入水合肼进行还原反应，得到银粉，将银粉经过熔融除杂熔铸得到银锭；
f、将富铟浸出渣用150g/L的稀硫酸进行浸出，得到含铟浸出液和尾渣，将尾渣送入熔融炉冶金固废处理工艺系统进行后续处理；向含铟浸出液中加入铁粉，将三价铁还原为二价铁，再进行铟的萃取和反萃取，向反萃取液中加入锌板进行置换反应，将得到的海绵铟进行压块、熔铸，最后得到铟锭。
上述湿法处理多金属粉尘的工艺方法，所述步骤a中，多金属粉尘混合配料包括熔融炉工艺处理钢铁冶金固废产生的钾灰、转底炉工艺处理钢铁冶金固废产生的混合收尘灰和钢铁厂烧结机头收尘灰。
上述湿法处理多金属粉尘的工艺方法，所述步骤a中，湿磨使固体颗粒达到150目。
上述湿法处理多金属粉尘的工艺方法，所述步骤c中，沉淀反应过程保持溶液温度为50℃，钾钠净化液中锌、铅浓度均小于30ppm，镁、钙浓度均小于1000ppm，净化液中钾钠比为2-3：1。
上述湿法处理多金属粉尘的工艺方法，所述步骤d中，钾钠蒸发分离系统为三效蒸发器，分步冷却结晶得到氯化钾，高温蒸发结晶得到氯化钠，蒸发过程中产生的冷凝水用于步骤a的混合配料湿磨。
本发明将多种粉尘废料进行混合配料，加水湿磨，进行固液分离，浸出液利用沉淀法去除溶液中的锌、镁、钙、铅，使溶液中残留的锌、铅浓度低于30ppm，镁、钙浓度低于1000ppm，钾钠净化液经过分离结晶得到的氯化钾和氯化钠达到了工业级或者农业级应用标准，蒸发结晶过程产生的冷凝水返回用于混合配料湿磨，节约了水资源；浸出渣中的铟、银进行富集，使铟、银含量大大提高，达到了混合配料的3-5倍；将浸出渣中铟、银进行分步提取，最终可将有价金属完全提取，所剩废渣将返回溶融炉系统进行进一步处理，整个提取过程完全环保、高效。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
参看图1，湿法处理多金属粉尘的工艺方法包括如下步骤：
将熔融炉工艺处理钢铁冶金固废产生的钾灰、转底炉工艺处理钢铁冶金固废产生的混合收尘灰和钢铁厂烧结机头收尘灰的多金属粉尘进行混合配料、湿磨、浸出，得到料浆，混合配料控制废料中钾钠比为2-3：1，湿磨过程控制水与废料的液固比为2-2.5：1；将料浆通过压滤机进行固液分离，得到浸出液和浸出渣；
检测浸出液中镁、钙、锌和铅的含量，向浸出液中加入1.05倍的理论用量的纯碱和硫化钠，通过沉淀法去除浸出液中的镁、钙、锌和铅，得到钾钠净化液和铅锌净化渣；沉淀反应主要反应方程式为：
MgCl2+Na2CO3=MgCO3↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
3ZnCl2+3Na2CO3+3H2O=ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓+6NaCl+2CO2↑
PbCl2+Na2CO3=PbCO3↓+2NaCl
ZnCl2+Na2S=ZnS↓+2NaCl
PbCl2+Na2S=PbS↓+2NaCl
将钾钠净化液通过三效蒸发器进行浓缩，分步冷却结晶得到氯化钾，高温蒸发结晶得到氯化钠，通过离心、干燥得到工业级或者农业级氯化钾和氯化钠，蒸发产生的冷凝水用于混合配料湿磨用水；
将固液分离得到的浸出渣加入2%的硫脲溶液中，反应得到含银溶液和富铟浸出渣，向含银溶液中加入水合肼进行还原反应，得到银粉，将银粉经过熔融除杂熔铸得到银锭；主要的反应方程式如下：
AgCl+3CS(NH2)2=Ag[CS(NH2)2]3Cl
2Ag[CS(NH2)2]3Cl+2N2H4·H2O=2Ag↓+6CS(NH2)2+2NH4Cl+N2↑+2H2O
将富铟浸出渣用150g/L的稀硫酸进行浸出，得到含铟浸出液和尾渣，将尾渣送入熔融炉冶金固废处理工艺系统进行后续处理；向含铟浸出液中加入铁粉，将三价铁还原为二价铁，再进行铟的萃取和反萃取，向反萃取液中加入锌板进行置换反应，将得到的海绵铟进行压块、熔铸，最后得到铟锭。
萃取与反萃取：利用溶质在有机溶剂与水溶液中的溶解度不同，通过有机相与溶液混合，使水溶液中的溶质（有价金属）转入有机溶剂，以达到分离和富集有价金属的过程叫萃取；反之，为反萃取。整个过程在混合澄清萃取槽中完成。主要反应式为：
用P204萃取铟的反应式：
6HR2PO4+In2(SO4)3=2In(R2PO4)3+3H2SO4
式中：HR2PO4为P204。
用HCl反萃取In的反应式：
In(R2PO4)3+4HCl=3HR2PO4+HInCl4
置换：根据铟与锌的电位不同，利用锌片将HInCl4溶液中的铟置换出来。在置换槽中完成。主要反应式为：
2InCl3+3Zn=2In↓ +3ZnCl2
熔铸：海绵铟放入坩埚中，在苛性钠覆盖下，在300-500℃温度下熔融，海绵物中的锌等杂质与苛性钠作用，生成锌酸钠进入渣中。将铟的熔体倒入模具中铸锭。主要反应式为：
Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2↑

Claims (3)

1.一种湿法处理多金属粉尘的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、将多金属粉尘进行混合配料、湿磨、浸出，得到料浆，混合配料时控制废料中钾钠比为2-3：1，湿磨过程控制水与废料的液固比为2-2.5：1；
b、将料浆通过压滤机进行固液分离，得到浸出液和浸出渣；
c、检测浸出液中镁、钙、锌和铅的含量，向浸出液中加入1.05倍的理论用量的纯碱和硫化钠，通过沉淀法去除浸出液中的镁、钙、锌和铅，得到钾钠净化液和铅锌富集渣；沉淀反应过程保持溶液温度为50℃，钾钠净化液中锌、铅浓度均小于30ppm，镁、钙浓度均小于1000ppm，净化液中钾钠比为2-3：1；
d、将钾钠净化液送入钾钠蒸发分离系统，分步蒸发结晶，通过离心、干燥得到氯化钾和氯化钠产品；
e、将所述步骤b得到的浸出渣加入2％的硫脲溶液中，反应得到含银溶液和富铟浸出渣，向含银溶液中加入水合肼进行还原反应，得到银粉，将银粉经过熔融除杂熔铸得到银锭；
f、将富铟浸出渣加入150g/L的稀硫酸中浸出，得到含铟浸出液和尾渣，将尾渣送入熔融炉冶金固废处理工艺系统进行后续处理；向含铟浸出液中加入铁粉，将三价铁还原为二价铁，再进行铟的萃取和反萃取，向反萃取液中加入锌板进行置换反应，将得到的海绵铟进行压块、熔铸，最后得到铟锭；
所述步骤a中，湿磨使固体颗粒达到150目。
2.根据权利要求1所述的湿法处理多金属粉尘的工艺方法，其特征在于：所述步骤a中，多金属粉尘混合配料包括熔融炉工艺处理钢铁冶金固废产生的钾灰、转底炉工艺处理钢铁冶金固废产生的混合收尘灰和钢铁厂烧结机头收尘灰。
3.根据权利要求1所述的湿法处理多金属粉尘的工艺方法，其特征在于：所述步骤d中，钾钠蒸发分离系统为三效蒸发器，分步冷却结晶得到氯化钾，高温蒸发结晶得到氯化钠，蒸发过程中产生的冷凝水用于步骤a的混合配料湿磨。
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