CN111250260A - 烧结机头灰综合利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烧结机头灰综合利用的方法，属于化工技术领域。(1)调浆：将烧结机头灰按一定液固比加水混匀；(2)浮选分离：向矿浆中加入捕收剂和/或起泡剂进行浮选，得到精矿浆和尾矿浆，对精矿浆过滤得到富铅料和精矿滤液，对尾矿浆过滤得到富铁料和尾矿滤液；(3)中水循环：精矿滤液返回步骤(2)浮选使用，尾矿滤液中钾浓度低于指定阈值时返回步骤(1)调浆使用，超过指定阈值时进入后续步骤；(4)净化结晶：将钾离子富集至一定浓度的尾矿滤液蒸发结晶得到氯化钾晶体。本发明可使机头灰中钾、铅、铁均得到回收利用，整个工序水得以循环使用，实现了烧结机头灰的绿色综合利用。

Description

烧结机头灰综合利用的方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及烧结机头灰综合利用的方法。
背景技术
传统工艺中，烧结机头灰作为除尘灰的一种，直接用于返烧结使用，但因其粒度细，不易润湿，碱金属含量高，成分波动大，易再次进入除尘系统，对烧结过程的稳定运行存在负面影响。更重要的是碱金属及铅难以找到出口而在烧结工序恶性循环，不仅加重除尘器的负担，增加烧结工序能耗，还使烧结矿中碱金属含量偏高，进入高炉后极易导致高炉壁腐蚀，对高炉的使用寿命和钢铁的质量都有一定影响。绿色高效的机头灰利用技术有待开发。
近年来，钢铁行业和环保行业均在寻找烧结机头灰新的利用途径，主要包括浸出提取氯化钾制钾肥，磁选选铁，浮选提取铅，高温还原分离铁及氯化物，重选+磁选提取铁，以及各种工艺的联合运用，并取得了一些成果。
CN101234766A公开了水浸-固液分离-硫化钠除杂-分步结晶工艺，回收机头灰中氯化钾资源。将机头灰加入水和添加剂SDD进行浸出，浸出液净化后分步结晶，母液循环，浸渣洗涤后返烧结，洗液用于浸出，该工艺处理的机头灰铅含量低，因而未涉及铅的回收问题。
CN101723713A公开了利用烧结机头灰制取硫酸钾及氮磷钾复合肥工艺：常温下，将2～4#电场机头灰制浆后直接梯度磁选，得到铁精矿、含铅尾泥和含钾溶液，铁精矿与1#电场机头灰返烧结使用；含钾溶液经循环富集钾后经CO2除杂、活性炭脱色，配入硫酸铵经蒸发结晶得到硫酸钾，母液继续蒸发后与磷肥复合得到氮磷钾复合肥；含铅尾泥则采用氯化钠-盐酸体系浸出，所得含铅溶液经冷却结晶-再溶解净化后用纯碱沉淀，然后煅烧得到一氧化铅产品。该工艺复杂，流程长，另含铅尾泥的处理仍停留在研究阶段。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供烧结机头灰综合利用的方法，
包括以下步骤：
(1)调浆：将烧结机头灰按一定液固比加水混匀，搅拌2～20min；
(2)浮选分离：向矿浆中加入一定量的捕收剂和/或起泡剂进行浮选，浮选至无泡沫产生，得到泡沫状精矿浆和尾矿浆，对精矿浆过滤得到富铅料和精矿滤液，对尾矿浆过滤得到富铁料和尾矿滤液；
(3)中水循环：精矿滤液返回步骤(2)浮选使用，尾矿滤液中钾浓度低于指定阈值时返回步骤(1)调浆使用，超过指定阈值时进入后续步骤；
(4)净化结晶：将钾离子富集至一定浓度的尾矿滤液加热蒸发至有少量晶体出现，冷却至结晶温度，过滤，得到氯化钾晶体和母液，母液返回步骤(1)调浆使用。
其中，步骤(1)液固比控制在20:1～2:1，此液固比为质量比。
其中，步骤(1)调浆过程同时加入分散剂和/或调整剂进行调浆。
其中，步骤(1)分散剂为乙醇、水玻璃、纤维素、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、石蜡、甘油、聚丙烯中的至少一种。
其中，调整剂为硫酸、亚硫酸、硫化钠、硫酸盐、草酸、石灰、二氧化硫、硝酸铅、碳酸钠、氢氧化钠、铅盐、钡盐、氰化钠、重铬酸钾、水玻璃、石灰、黄血盐、单宁、淀粉、糊精、羧甲基纤维中的至少一种。
其中，步骤(2)捕收剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钠、水杨酸钠、水杨羟肟酸、十二烷基磷酸钠中的至少一种。
其中，捕收剂的添加量为0.1～2.0kg/t机头灰。
其中，起泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、松醇油、樟脑油、桉叶油、松针油、甲基戊醇、丁醚油等中的至少一种。
其中，起泡剂的添加量为0.1～2.0kg/t机头灰。
其中，步骤(3)所述钾离子浓度阈值为50～150g/L。
其中，步骤(4)所述结晶温度为5～40℃。
其中，烧结机头灰以质量分数计包括PbO 5～30％，Cl 10～30％，K2O 5～20％，Na2O 1～5％，TFe 10～30％。
本发明的有益效果：
本发明采用直接浮选提铅-同步浸出氯化钾，在进行浮选工艺的同时浸出氯化钾，待浮选中水氯化钾富集至一定浓度后再结晶提取氯化钾；本发明使用无异味或味道轻的浮选剂浮选，可改善作业条件；烧结机头灰经本发明处理，可使钾、铅、铁均得到合理利用，得到纯度85％以上的氯化钾晶体、铁品位大于48％的富铁料和铅品位大于30％的富铅料，钾回收率大于90％，铅、铁的元素回收率分别大于90％、80％，整个工序水得以循环使用，不产生新的废弃物，实现了烧结机头灰的绿色综合利用。
附图说明
图1为本发明烧结机头灰综合利用方法工艺流程示意图。
具体实施方式
烧结机头灰中的铅主要为氧化铅和羟基氯化铅，铁主要为赤铁矿，二者有着不同的亲水性等浮选特性，可通过使用适宜的浮选剂以实现铅和铁的分离，烧结机头灰中氯化钾易溶于水，在调浆及浮选过程中可实现钾的同步浸出。因此，本发明调浆有两个目的，一是使大部分氯化钾得以浸出，二是使矿物颗粒在水中充分分散，加入分散剂和/或调整剂有利于后续的浮选。
浮选过程中，捕收剂的亲矿基团与含铅物料结合，亲油基团则与起泡剂共同作用形成稳定的气泡，使得含铅物料在气泡的浮力作用下浮出水面，得以分离。
本发明经合理的液固比调浆，烧结机头灰中大部分氯化钾进入溶液中，并在浮选过程进一步浸出，在浮选后过滤以实现钾的提取分离；烧结机头灰中的铅、铁可浮性差异大，使用合理的浮选药剂和浮选工艺控制，使含铅矿物得以浮出，而含铁物料残留于尾矿浆中，从而使铅铁分离，最终实现烧结机头灰综合利用。
浮选过程某些捕收剂兼具起泡剂、分散剂的作用，如十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠。
精矿滤液含捕收剂，返回浮选工序循环利用，尾矿滤液中钾离子浓度较低时返回调浆，浸出新机头灰中的氯化钾，钾离子达到阈值后进入净化结晶工序。
以下通过实施例对本发明作进一步的解释和说明。
本实施例所用烧结机头灰由西南某钢铁厂提供，其主要化学成分如表1所示。
表1烧结机头灰主要成分
Figure BDA0002368538080000031
实施例1
称取上述烧结机头灰150g置于XFD-1.5型单槽式浮选槽中，加入1.5L水，搅拌均匀，加入10ml酒精，强制搅拌2min，依次加入0.2g油酸钠、0.1g松醇油，继续搅拌1min，浮选至无泡沫产生，分别对得到的精矿泡沫和尾矿矿浆过滤、干燥，得到富铅料和富铁料。
所得精矿产率11.9％，精矿含铅35.8％，铅收率92％，尾矿含铁46.3％，铁收率大于90％，所得尾矿滤液钾离子浓度9.2g/L，钾浸出率95.3％。
实施例2
称取上述烧结机头灰100g置于XFD-1.5型单槽式浮选槽中，加入1.5L水，搅拌均匀，加入5ml水玻璃，强制搅拌10min，加入0.1g十二烷基硫酸钠，继续搅拌1min，浮选至无泡沫产生，分别对得到的精矿泡沫和尾矿矿浆过滤、干燥，得到富铅料和富铁料。
所得精矿产率14.7％，精矿含铅30.2％，铅收率85.4％，尾矿含铁47.3％，铁收率大于88％，所得尾矿滤液钾离子浓度8.3g/L，钾浸出率95.7％。
实施例3
称取上述烧结机头灰200g置于XFD-1.5型单槽式浮选槽中，加入1.5L水，强制搅拌5min，加入0.2g十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌1min，浮选至无泡沫产生，分别对得到的精矿泡沫和尾矿矿浆过滤、干燥，得到富铅料和富铁料。
所得精矿产率21.8％，精矿含铅34.0％，铅收率91.6％，尾矿含铁48.3％，铁收率83.6％，尾矿滤液钾离子浓度12.1g/L，钾浸出率95.1％。
实施例4
称取上述烧结机头灰200g置于XFD-1.5型单槽式浮选槽中，加入适量实施例3尾矿矿浆过滤所得尾矿滤液，搅拌均匀，强制搅拌5min，加入实施例3所得精矿滤液，加入0.1g十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌1min，浮选至无泡沫产生，分别对得到的精矿泡沫和尾矿矿浆过滤、干燥，得到富铅料和富铁料。
所得精矿产率22.1％，精矿含铅33.8％，铅收率92.3％，尾矿含铁48.6％，铁收率82.5％，尾矿滤液钾离子浓度23.0g/L，钾浸出率93.6％。
实施例5
将实施例4所得精矿滤液和尾矿滤液继续用于调浆、浮选，其他浮选条件与实施例4相同，每次调浆浮选均加入上述烧结机头灰200g，所得精矿滤液和尾矿滤液继续返回下一轮调浆、浮选，相应的滤液循环次数与浮选指标如表2所示。
表2滤液循环次数与浮选指标
循环次数 精矿含铅/％ 铅收率/％ 尾矿含铁/％ 铁收率/％ 钾离子浓度/g/L
2 34.2 92.5 48.0 83.9 32.8
3 34.1 92.0 48.6 82.6 42.5
4 33.5 90.9 49.0 82.8 53.0
5 34.1 91.8 48.5 83.4 62.2
6 33.9 91.5 48.3 83.7 71.8
实施例6
取实施例5循环6次后获得的尾矿滤液500ml，加热蒸发至体积约120ml，冷却至室温，过滤，获得氯化钾含量85.6％的氯化钾晶体。

Claims (10)

1.烧结机头灰综合利用的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)调浆：将烧结机头灰按一定液固比加水混匀，搅拌2～20min；
(2)浮选分离：向矿浆中加入一定量的捕收剂和/或起泡剂进行浮选，浮选至无泡沫产生，得到精矿浆和尾矿浆，对精矿浆过滤得到富铅料和精矿滤液，对尾矿浆过滤得到富铁料和尾矿滤液；
(3)中水循环：精矿滤液返回步骤(2)浮选使用，尾矿滤液中钾浓度低于指定阈值时返回步骤(1)调浆使用，超过指定阈值时进入后续步骤；
(4)净化结晶：将钾离子富集至一定浓度的尾矿滤液加热蒸发至有少量晶体出现，冷却至结晶温度，过滤，得到氯化钾晶体和母液，母液返回步骤(1)调浆使用。
2.根据权利要求1所述的烧结机头灰综合利用的方法，其特征在于：步骤(1)所述液固质量比控制在20:1～2:1。
3.根据权利要求1所述的烧结机头灰综合利用的方法，其特征在于：步骤(1)调浆过程同时加入分散剂和/或调整剂进行调浆。
4.根据权利要求3所述的烧结机头灰综合利用的方法，其特征在于：步骤(1)所述分散剂为乙醇、水玻璃、纤维素、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、石蜡、甘油、聚丙烯中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的烧结机头灰综合利用的方法，其特征在于：步骤(1)所述调整剂为硫酸、亚硫酸、硫化钠、硫酸盐、草酸、石灰、二氧化硫、硝酸铅、碳酸钠、氢氧化钠、铅盐、钡盐、氰化钠、重铬酸钾、水玻璃、石灰、黄血盐、单宁、淀粉、糊精、羧甲基纤维中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的烧结机头灰综合利用的方法，其特征在于：步骤(2)所述捕收剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钠、水杨酸钠、水杨羟肟酸、十二烷基磷酸钠中的至少一种；捕收剂的添加量为0.1～2.0kg/t机头灰。
7.根据权利要求1所述的烧结机头灰综合利用的方法，其特征在于：步骤(2)所述起泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、松醇油、樟脑油、桉叶油、松针油、甲基戊醇、丁醚油等中的至少一种；起泡剂的添加量为0.1～2.0kg/t机头灰。
8.根据权利要求1所述的烧结机头灰综合利用的方法，其特征在于：步骤(3)所述钾离子浓度阈值为50～150g/L。
9.根据权利要求1所述的烧结机头灰综合利用的方法，其特征在于：步骤(4)所述结晶温度为5～40℃。
10.根据权利要求1所述的烧结机头灰综合利用的方法，其特征在于：所述烧结机头灰以质量分数计包括PbO 5～30％，Cl 10～30％，K2O 5～20％，Na2O 1～5％，TFe 10～30％。
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