CN114107664A

CN114107664A - 一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法

Info

Publication number: CN114107664A
Application number: CN202111236136.9A
Authority: CN
Inventors: 王进
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2022-03-01

Abstract

本发明涉及一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法，属于金属回收的技术领域。本发明将飞灰和炉气集中收集后，先经过捕尘装置，收集固体；固体通过酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子；炉气集中收集后通过酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子；通过萃取获得高纯度的含金属离子的无机盐。本发明提取有价和稀有金属的方法，从飞灰炉气中提取的有价金属回收率均可高达90％以上，真正地实现了对赤泥的综合利用，具有巨大的市场前景。

Description

一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法

技术领域

本发明涉及金属回收的技术领域，具体涉及一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法。

背景技术

长期以来，赤泥因含碱量高等原因，其综合利用已成为世界性难题。赤泥是氧化铝生产过程排放的固体废弃物，其排放量大，包含多种成分，其中含有大量有价金属，尤其是稀土金属元素，有很大的回收利用价值。以自然界中钪元素为例，全世界2000万吨的钪储量中有75％～80％是伴生在铝土矿中。在生产氧化铝过程中，铝土矿在碱溶时，Fe、Ca、Si、Mg、Ti、Sc及镧系元素由于氧化铝的大量溶解而留在赤泥中得到富集，铝土矿中98％以上的Ti、Sc、Hf以及如Nd、Ce等镧系元素富集于赤泥中，其TiO₂、Sc₂O₃、CeO₂、HfO₂、Nd₂O₃等氧化物其中的一种元素含量可达100g/t以上，有的高达200-300g/t，甚至更高。赤泥虽是氧化铝厂的工业废渣，但其中Ti、Sc、Hf以及镧系元素(如Ce)的含量较高，接近工业级别。因此，开展赤泥中Ti、Sc、Hf和镧系等元素提取工艺研究，不仅可以使赤泥得到有效利用，也能够拓展Ti、Sc、Hf和镧系等元素的提取来源，大规模综合利用赤泥将成为获取Ti、Sc、Hf和镧系元素的主要途径，对赤泥的综合利用及Ti、Sc和镧系元素行业发展能够产生积极影响。因此，从赤泥废料中提取稀有金属元素的研究，对保护环境，特别是提高赤泥资源的综合利用率有着重要的意义。能研究出较易可连续工业化生产的从赤泥中分离、提纯方法，提高稀有金属的产量，必将对人类的物质文明建设起到重要的作用。

在利用赤泥生产岩棉的生产过程中，赤泥配料通过电热熔融炉1500～1700℃的高温熔融。在此高温熔融过程中，赤泥中的很多稀有元素氧化物以烟尘飞灰和炉气的形式从电热熔融炉的排气道逸出。经我们的统计，赤泥配料在熔融时，会有约12％的烧失量。这些烧失量中除了水和CO₂以外，还有约1％左右的飞灰和含有稀有金属氧化物蒸汽的炉气。其中，飞灰中含有MgO、Na₂O、K₂O、TiO₂、ZrO₂、In₂O₃、Y₂O₃、NbO、ThO₂、Ga₂O₃、SeO₂、SrO、Rb₂O、Nd₂O₃等金属氧化物；炉气中含有CeO₂、HfO₂、Sc₂O₃、La₂O₃等金属氧化物。一条岩棉生产线每年可产生上百吨的烟灰废料和炉气，由于其含有金属氧化物，导致了烟灰废料无法降解，只能采用堆积或掩埋的方式进行处理，这导致了环境的污染。

目前，对赤泥中有价金属的回收多采用还原熔炼法和酸浸出法。还原熔炼法是先焙烧赤泥，将焙烧的赤泥再用盐酸浸出，加碱，最终分离得到钛、钪及稀土金属。还原熔炼法从赤泥中只能直接提取含量为0.0001％数量级的微量稀土元素钪，其难度是可想而知的，最终还要用萃取等方法来提取钪，废水的处理量很大，能耗高，没有经济效益。酸浸出法包括：①硫酸化焙烧处理赤泥；②废酸洗液浸出处理赤泥；③用碳酸钠溶液浸取赤泥；④直接用浓度50％的硫酸浸出赤泥；⑤用浓盐酸浸取赤泥。酸浸出法在对赤泥酸浸过程中酸耗量太大，不利于环保，如果直接酸浸分离和提取稀土金属比较困难，即使实验取得成功，考虑到工业化生产的经济效益和环保问题，也是不可取的。纵观国内外研究成果，所有的工艺技术都是针对某一种赤泥提取稀有金属氧化物，属大海捞针，不但成本高，而且提取后的赤泥又造成了二次污染。

现阶段从赤泥中提取有价金属，均是直接以赤泥为原料。而有价金属真正富集是在赤泥高温熔融的阶段。在此阶段，有价、稀有金属的氧化物会依附于飞灰和炉气，从赤泥中分离出来。飞灰中的成分包含了如ThO₂、Rb₂O、ZrO₂、Y₂O₃、In₂O₃、NbO、SeO₂、Nd₂O₃等金属氧化物；炉气中富含着CeO₂、HfO₂、Sc₂O₃、La₂O₃等金属氧化物。而这一部分物质往往容易被忽略。用赤泥生产岩棉的企业通常是把这一部分视为废弃的尾气，然后无害化处理后排放。没有人能够想到要利用这些飞灰和炉气来提取有价金属。这就导致了大部分的有价金属被浪费掉。因此，要实现赤泥的有价和稀有金属回收工业化，关键是要找到一种经济、节能、环保、高附加值且普遍适用的工业化工艺方法。

发明内容

针对现有技术存在的从赤泥中提取有价金属的回收率低、二次污染严重等问题，本发明提供一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法，以解决上述问题。我们通过对飞灰和炉气的分别检测，惊奇的发现了飞灰和炉气中所含的物质基本不同，炉气中富含CeO₂、HfO₂、Sc₂O₃、La₂O₃等易升华的金属氧化物，这些物质在飞灰中是基本没有的。鉴于此，我们选择利用捕尘装置对炉气和飞灰进行分离，然后分别处理飞灰和炉气。这样可以有效地减少后续的萃取分离步骤。

本发明的技术方案如下：

一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法，将飞灰和炉气集中收集后，先经过捕尘装置，收集固体和/或气体；所述固体通过酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子，通过萃取获得高纯度的含金属离子的无机盐；所述气体进行酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子，通过萃取获得高纯度的含金属离子的无机盐。

所述飞灰和炉气采集自赤泥熔融过程中挥发的飞灰和炉气。

所述捕尘装置为干式旋风除尘器。干式旋风除尘器的除尘效率可达95％，可有效地吸附飞灰和炉气中的固体粉尘。分离后的固体和气体中分别含有不同的物质。通过捕尘装置，可以优先分离出少部分具有特殊性质的金属氧化物，例如在气体中含有Ce、Hf、Sc、La等氧化物，通过分离可将这几种物质单独分离出来，再分别对固体和气体进行后续的萃取分离。这样节省了工艺步骤。

进一步的，所述干式旋风除尘器的进风口气流速度控制在12～20m/s。

进一步的，捕尘装置收集的固体依次与盐酸、硫酸和氢氟酸反应，分别得到含有多相氯盐的溶液Ⅰ、含有多相硫酸盐的溶液Ⅱ和含有氟盐的溶液Ⅲ。

进一步的，所述捕尘装置收集的固体首先在盛有盐酸的反应槽中充分搅拌反应，然后固液分离，得到含有多相氯盐的溶液Ⅰ和渣泥Ⅰ。其中盐酸与固体的质量比为3:1。此时的溶液Ⅰ中含有Fe、Cu、Cr、Zn、Al、Mg、Na、Ca、Sr、K、In、Ga、Sc、Y、Nd、Ce、La、Sr、Rb等金属离子。Zr、Ti、Th、Ti、Nb等不与盐酸反应得金属氧化物残留在渣泥Ⅰ中。溶液Ⅰ可作为浸泡液重复使用，直至溶液中离子达到饱和或预定值。

进一步的，所述渣泥Ⅰ继续在盛有硫酸的反应槽中充分搅拌反应，然后固液分离，得到含有多相硫酸盐的溶液Ⅱ和渣泥Ⅱ。其中硫酸与渣泥Ⅰ的质量比为2～4:1。此时的溶液Ⅱ中含有Zr、Ti、Th等金属离子以及偏钛酸沉淀。Nb的氧化物不与硫酸反应，残留在渣泥Ⅱ中。溶液Ⅱ可作为浸泡液重复使用，直至溶液中离子达到饱和或预定值。

进一步的，所述渣泥Ⅱ继续在盛有氢氟酸的反应槽中充分搅拌反应，得到含有氟盐的溶液Ⅲ。其中氢氟酸与渣泥Ⅱ的质量比为2～4:1。溶液Ⅲ可作为浸泡液重复使用，直至溶液中离子达到饱和或预定值。溶液Ⅲ中主要成分为Nb的氟盐。

进一步的，所述溶液Ⅰ先进行净化处理，然后加入萃取剂进行萃取。所使用的萃取设备为多个串联设置的萃取离心机，萃取剂为本领域所使用的常用萃取剂。

进一步的，所述溶液Ⅱ先进行净化处理，然后加入萃取剂进行萃取。所使用的萃取设备为多个串联设置的萃取离心机，萃取剂为本领域所使用的常用萃取剂，例如使用Cyanex301萃取出Zr的硫酸盐；使用PMBP与DBBP协同萃取，萃取出Th的硫酸盐。通过萃取后，可分别提取出Zr、Th的硫酸盐离子溶液。

进一步的，所述溶液Ⅲ先进行净化处理，然后加入萃取剂进行萃取。所使用的萃取设备为多个串联设置的萃取离心机，萃取剂为本领域所使用的常用萃取剂，如p204、p507等。通过萃取后，获得了Nb的氟盐离子溶液。

进一步的，在获得单一目标萃取液后，对萃取液进行洗涤和反萃取操作，即可获得高纯度的含金属离子的溶液。

进一步的，捕尘装置收集的气体中含有气体中含有Ce、Sc、Hf、La等氧化物，气体进入盐酸喷淋塔，利用盐酸喷淋洗涤，降温后的炉气中金属氧化物凝华成固体微粒，喷淋的盐酸与微粒相互充分接触，伴随有化学反应和热、质的传递，经过洗涤气体中的金属氧化物颗粒与洗涤液通过高压喷头行成细微液滴，以利于含尘气体与液体充分吸收，充分发生化学反应，得到含有多相氯盐的溶液Ⅳ。溶液Ⅳ可以作为喷淋液重复使用，直至溶液Ⅳ中金属离子达到饱和或预定值。不与盐酸溶液反应的少量渣泥Ⅲ靠自身的重力沉入盐酸喷淋塔最底部的渣泥斗形出口。渣泥Ⅲ主要成分为不与酸反应的二氧化硅，放出后返回赤泥堆配料。

进一步的，所述溶液Ⅳ先进行净化处理，然后加入萃取剂进行萃取。所使用的萃取设备为多个串联设置的萃取离心机，萃取剂为本领域所使用的常用萃取剂，例如使用CA100的正庚烷溶液，可萃取出Sc离子；使用螯合萃取剂PMBP(1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮)和中性磷萃取剂TBP(磷酸三丁酯)分别萃取出Ce和La离子；使用Cyanex301萃取出Hf离子。

本发明所使用的所用设备均采用耐腐蚀材料制成。

本发明的有益效果为：

本发明综合利用赤泥生产岩棉过程中产生的飞灰和炉气，富集了多种有价和稀有元素，采用酸溶、溶剂萃取法、电解、沉降分离，提取方法简单、快速和高效。酸溶和溶剂萃取法主要应用于化学冶金工业中的提纯工程，而且也提供了从盐酸、硫酸和氢氟酸盐水溶液中选择性萃取和回收稀有金属元素的方法。为了从飞灰中提取纯度较高的有价和稀有元素，本发明利用了酸洗、固液分离、水溶液净化等技术手段，与溶剂萃取法结合使用。与其他单纯的分离法如沉淀法、离子交换法相比，本发明提取有价和稀有金属的方法具有提取和分离效率高、免除过滤、试剂消耗少、回收率高、生产能力大、易实现自动化和连续化等优点。经过本发明的提取方法，从飞灰和炉气中提取的有价金属回收率均可高达90％以上，真正地实现了对赤泥的综合利用。本发明使用的溶剂均可重复利用，没有增加额外的生产成本。相比于现有的有价金属提取工艺，本发明真正的实现了对赤泥中的有价和稀有金属的可连续工业化生产的回收，具有巨大的市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法，具体步骤如下：

原料赤泥采自于某氧化铝厂，使用拜耳法赤泥中检测含有氧化物成分如下：

S 1.1飞灰收集

在熔解赤泥的电熔融炉的顶部，设置收集并排除电熔融炉高温熔融过程中产生的炉气和炉内高温状态下产生的灰尘飞灰的烟罩。赤泥配料通过电热熔融炉1500～1700℃的高温熔融，在此高温熔融过程中赤泥中的稀有元素氧化物以飞灰和炉气的形式从电热熔融炉的排气道逸出，这些经电热熔融炉的排气道逸出的飞灰和炉气通过电热熔融炉上的烟罩汇集，再通过风机转移至干式旋风除尘器，干式旋风除尘器进风口的气流速度控制在14m/s，收集固体。

测试收集的飞灰中成分如下：

S1.2盐酸浸提

将S1.1收集的飞灰转移至盛有6mol/L的盐酸反应槽中，室温充分搅拌80分钟。Fe、Cu、Cr、Zn、Al、Mg、Na、Ca、K、In、Ga、Sc、Y、Nd、Ce、La、Sr、Rb等金属以离子形式溶解在溶液中，Zr、Ti、Th、Ti、Nb等不与盐酸反应的金属氧化物沉降形成渣泥。通过沉降法分离获得溶液Ⅰ和渣泥Ⅰ。溶液Ⅰ可作为浸泡液重复使用，直至溶液中离子达到饱和。采用测试溶液Ⅰ的比重来判断是否达到饱和状态。

S1.3含有多相氯盐的溶液Ⅰ的萃取

净化后的溶液Ⅰ进入串联设置的萃取离心机，萃取离心机为CWL-M型离心萃取机。多相混合液中的最轻相和最重相两相溶液在离心萃取机按一定比例，分别完成混合传质过程，通过离心萃取机多级串联分离技术，直到将多相混合液中的各相目标液彻底分离。其中，使用CA100与N235协同萃取，分别萃取出In和Ga的氯化物；使用CA100的正庚烷溶液，分别萃取出Sc和Y的氯化物；使用螯合萃取剂PMBP(1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮)和中性磷萃取剂TBP(磷酸三丁酯)分别萃取出Ce和La的氯化物；使用二环己烷并-18-冠-6萃取出Sr的氯化物；使用18-冠-6萃取出Rb的氯化物；使用萃取剂p204萃取出Nd的氯化物。萃取后的溶液Ⅰ中还剩余Fe、Cu、Cr、Zn、Al、Mg、Na、Ca、K的氯盐离子和盐酸的混合水相溶液，可用电解法是利用直流电进行氧化还原反应的方法。电解时，把电能转变为化学能的装置为电解槽，电解过程是在电解槽中进行的。原理：在电解质溶液中通以直流电流，产生正负离子的迁移，正离子移向阴极，负离子移向阳极，在阳极上发生氧化反应，在阴极上发生还原反应，电解质溶液中的金属正离子在阴极被还原并沉积在阴极板上。这是电解的基本过程。因此，电解是一种借助电流作用而实现化学反应的过程，也是由电能转变为化学能的过程；在一般的电解条件下，水溶液中含有多种阳离子时，它们在阴极上析出的先后顺序是：Fe³⁺>Cu²⁺>Cr³⁺>Zn²⁺。回收率高达90％～95％。Al³⁺电解后析出氢氧化铝沉淀，收集沉淀进行煅烧处理，获得氧化铝。电解提取金属后的溶液中还剩余Mg²⁺、Na⁺、Ca²⁺、K⁺。以石墨做阳极，汞做阴极，使用汞齐电解法来获得Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺、Ca²⁺、K⁺的金属的汞齐，回收率高达91％～95％。剩余的电解液返回盐酸储罐，继续用于后续生产的盐酸浸提工序(步骤S1.2)。

萃取后的有机相经分别进行反萃取操作，获得反萃液。通过对含有多相氯盐的溶液Ⅰ进行分离萃取后，分别提取出In、Ga、Sc、Y、Ce、La、Sr、Rb、Nd的氯盐离子溶液。其中In的回收率为97％；Ga的回收率为95％；Sc的回收率为95％；Y的回收率为95％；Ce的回收率为97％；La的回收率为96％；Sr的回收率为95％；Rb的回收率为96％；Nd的回收率为96％。反萃后分离的萃取剂分别进行再生处理，将作为下一批次氯化物的萃取剂继续使用。

将获得的In、Ga、Sc、Y、Ce、La、Sr、Rb的氯盐离子溶液分别进行后续处理，以获得纯净的金属。处理的方法均为领域内常规的方法，大致操作如下：

In的提炼：向In的反萃液中加入锌(铝)置换，获得海绵铟，然后进行电解精炼，获得纯净的金属铟。

Ga的提炼：通过汞电池的电解和氢氧化钠中汞齐的水解得到镓酸钠，再由电解得到镓。

Sc的提炼：从反萃液中分离出氯化钪后，与KCl、LiCl共熔，用熔融的锌作为阴极进行电解，使钪就会在锌极上析出，然后将锌蒸去可以得到金属钪。

Y的提炼：将反萃液浓缩、灼烧，获得氧化钇，然后通过电解熔融态的氧化钇获得金属钇。

Ce的提炼：将反萃液浓缩、沉淀，获得七水氯化铈，然后电解获得金属铈。

La的提炼：将反萃液浓缩、沉淀，获得水合氯化镧，然后脱水获得无水氯化镧，最后通过电解熔融无水氯化镧获得金属镧。

Sr的提炼：将反萃液浓缩、灼烧，获得氧化锶，然后用铝还原氧化锶制得金属锶。

Rb的提炼：先将反萃液浓缩获得氯化铷，然后用金属热还原法以钙还原氯化铷制得金属铷。

Nd的提炼：将钕的反萃液浓缩、析晶，得NdCl₃的晶体，晶体加热到160℃时变成无水NdCl₃盐，然后通过电解熔融态的无水NdCl₃获得金属钕。

S1.4渣泥Ⅰ的提取

将S1.3步骤中分离的渣泥Ⅰ转移至盛有70％硫酸的罐中，在常温下充分搅拌60～80分钟，使其充分反应；Zr、Ti、Th等金属氧化物转化成离子形式，形成含有多相硫酸盐的溶液Ⅱ。不与硫酸反应的Nb的氧化物发生沉降，形成渣泥Ⅱ。溶液Ⅱ重复使用，直至溶液中离子达到饱和。采用测试溶液Ⅱ的比重来判断是否达到饱和状态。固液分离后，先对溶液Ⅱ进行净化处理，去除除目标金属离子外的其他非金属杂质。杂质主要是不溶于酸的二氧化硅，可返回赤泥堆配料。

净化后的溶液Ⅱ进入串联设置的萃取离心机，萃取离心机为CWL-M型离心萃取机。通过离心萃取机多级串联分离技术，直到将多相混合液中的各相目标液彻底分离。其中，使用Cyanex301萃取出Zr的硫酸盐；使用PMBP与DBBP协同萃取，萃取出Th的硫酸盐；萃取后的溶液中剩余Ti的硫酸盐。将萃取剩余的溶液进行浓缩，析出偏钛酸沉淀，过滤所得滤液返回硫酸储罐中，继续用于后续生产的渣泥Ⅰ的提取工序(步骤S1.4)。萃取后的有机相经分别进行反萃取操作，获得反萃液。通过对含有多相硫酸盐的溶液Ⅱ进行分离萃取后，分别提取出Zr、Ti、Th硫酸盐溶液。其中Zr的回收率为95％；Ti的回收率为95％；Th的回收率为97％。不溶物渣泥返回至赤泥中作为原料继续使用。反萃后分离的萃取剂分别进行再生处理，将作为下一批次硫酸盐的萃取剂继续使用。

将获得的Zr、Ti、Th的硫酸盐溶液分别进行后续处理，以获得纯净的金属。处理的方法均为领域内常规的方法，大致操作如下：

Zr的提炼：将反萃液浓缩、灼烧，获得氧化锆；然后焦炭还原得ZrC；ZrC与Cl₂反应得ZrCl₄；最后将ZrCl₄在约850℃使用镁还原，副产品氯化镁，在约900℃时可经过真空蒸馏分离除去，最后得到海绵状锆。

Th的提炼：将反萃液浓缩、灼烧，获得二氧化钍；然后将钙与二氧化钍研磨后放在CaO衬里的坩埚中在氩气氛围下加热至1000℃，然后用水和稀酸浸取产物，可以得到粉末状金属钍。

Ti的提炼：将萃取剩余的溶液进行浓缩，析出偏钛酸沉淀，将沉淀物煅烧，获得TiO₂；将TiO₂和炭粉混合加热至727～827℃，进行氯化处理，并使生成的TiCl₄，在797℃用熔融的镁在氩气中还原TiCl₄可得多孔的海绵钛。

S1.5渣泥Ⅱ的提取

将S1.4步骤中分离得到的渣泥Ⅱ转移至含有50％氢氟酸的反应槽中，在常温下充分搅拌60～80分钟，Nb元素以离子的形式可浸出到氢氟酸浸出液里，形成氟盐溶液。重复使用氟盐溶液，直至氟盐溶液中铌离子达到饱和，采用测试溶液的比重来判断是否达到饱和状态。然后对氟盐溶液进行净化处理，使用萃取离心机萃取，萃取剂使用无机酸+磷酸三丁酯，得到含Nb离子的萃取液。萃取液经反萃取后，获得含Nb的氟盐溶液。Nb的回收率为97％。萃取后剩余的氟盐溶液返回氢氟酸反应槽中，用于下一批次铌的提取(步骤S1.5)，反萃后分离的萃取剂进行再生处理，将作为下一批次氟盐的萃取剂继续使用。

将获得的Nb的氟盐溶液分别进行后续处理，以获得纯净的金属。处理的方法均为领域内常规的方法，大致操作如下：

向Nb的氟盐溶液中加入氟化钾，转化成七氟铌酸钾沉淀，分离沉淀后，将七氟铌酸钾和氯化钠混合加热至熔融态，电解获得金属铌。

S2.1炉气收集

在熔解赤泥的电熔融炉的顶部，设置收集并排除电熔融炉高温熔融过程中产生的炉气和炉内高温状态下产生的灰尘飞灰的烟罩。赤泥配料通过电热熔融炉1500～1700℃的高温熔融，在此高温熔融过程中赤泥中的稀有元素氧化物以飞灰和炉气的形式从电热熔融炉的排气道逸出，这些经电热熔融炉的排气道逸出的飞灰和炉气通过电热熔融炉上的烟罩汇集，再通过风机转移至干式旋风除尘器，干式旋风除尘器进风口的气流速度控制在14m/s，收集气体。

测试收集的气体中成分如下：

物质	CeO<sub>2</sub>	HfO<sub>2</sub>	Sc<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
					含量(mg/m<sup>3</sup>)	449～828	123	238	329

S2.2盐酸喷淋

将收集的气体由酸洗塔下部进入酸洗塔，酸洗塔上部喷淋6mol/L的盐酸，酸洗塔上部设置3层喷头，每层设置7个喷头；炉气与喷淋出的雾化盐酸相对运动，充分接触、反应，形成溶液Ⅳ。不与盐酸溶液反应的少量渣泥Ⅲ靠自身的重力沉入盐酸喷淋塔最底部的渣泥斗形出口。渣泥Ⅲ主要成分为不与酸反应的二氧化硅，放出后返回赤泥堆配料。

S2.3含有多相氯盐的溶液Ⅳ的萃取

将S2.2步骤中的溶液Ⅳ先进行净化处理，去除除目标金属离子外的其他少量的非金属杂质。杂质主要是不溶于酸的二氧化硅，可返回赤泥堆配料。净化后的溶液Ⅳ进入串联设置的萃取离心机，萃取离心机为CWL-M型离心萃取机。通过离心萃取机多级串联分离技术，直到将多相混合液中的各相彻底分离。使用螯合萃取剂PMBP和中性磷萃取剂TBP分别萃取出Ce和La的氯化物；使用CA100的正庚烷溶液萃取出Sc的氯化物；使用Cyanex301萃取出Hf的氯化物。萃取后剩余的盐酸溶液返回至盐酸储罐，继续用于下一批次的生产(步骤S2.3)。萃取后的有机相经分别进行反萃取操作，获得反萃液。通过对含有多相氯盐的溶液Ⅳ进行分离萃取后，分别提取出Ce、Hf、Sc、La的氯盐离子溶液。其中Ce的回收率为97％；Hf的回收率为97％；Sc的回收率为95％；La的回收率为97％。反萃后分离的萃取剂进行再生处理，将作为下一批次氯化物的萃取剂继续使用。

将获得的Ce、Hf、Sc、La的硫酸盐溶液分别进行后续处理，以获得纯净的金属。处理的方法均为领域内常规的方法，大致操作如下：

Hf的提炼：将反萃液浓缩、灼烧，获得氧化铪；由氯气作用于氧化铪和碳的混合物制取HfCl₄；然后在NaCl-KCl-HfCl₄熔体中电解制取金属Hf。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims

1.一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，将飞灰和炉气集中收集后，先经过捕尘装置，收集固体和/或气体；所述固体通过酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子，通过萃取获得高纯度的含金属离子的无机盐；所述气体进行酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子，通过萃取获得高纯度的含金属离子的无机盐。

2.如权利要求1所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述飞灰和炉气采集自赤泥熔融过程中挥发的飞灰和炉气。

3.如权利要求1所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述捕尘装置为干式旋风除尘器。

4.如权利要求3所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述干式旋风除尘器的进风口气流速度控制在12～20m/s。

5.如权利要求1所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，捕尘装置收集的固体依次与盐酸、硫酸和氢氟酸反应，分别得到含有多相氯盐的溶液Ⅰ、含有多相硫酸盐的溶液Ⅱ和含有氟盐的溶液Ⅲ。

6.如权利要求5所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述固体先在盛有盐酸的反应槽中搅拌反应，然后固液分离，得到含有多相氯盐的溶液Ⅰ和渣泥Ⅰ；其中盐酸与固体的质量比为2～4:1。

7.如权利要求6所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，渣泥Ⅰ继续在盛有硫酸的反应槽中搅拌反应，然后固液分离，得到含有多相硫酸盐的溶液Ⅱ和渣泥Ⅱ；其中硫酸与渣泥Ⅰ的质量比为2～4:1。

8.如权利要求7所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，渣泥Ⅱ继续在盛有氢氟酸的反应槽中搅拌反应，得到含有氟盐的溶液Ⅲ；其中氢氟酸与渣泥Ⅱ的质量比为2～4:1。

9.如权利要求1所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述气体进入盐酸喷淋塔，利用盐酸喷淋洗涤，炉气与盐酸发生化学反应，得到含有多相氯盐的溶液Ⅳ和渣泥Ⅲ。

10.如权利要求5所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述溶液Ⅰ加入萃取剂进行萃取；所述溶液Ⅱ加入萃取剂进行萃取；所述溶液Ⅲ加入萃取剂进行萃取；所使用的萃取设备为多个串联设置的萃取离心机。

11.如权利要求9所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述溶液Ⅳ先进行净化处理，然后加入萃取剂进行萃取，得到单一金属元素的萃取液。