铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，该工艺包括如下步骤：a、将钛白废酸加水配制酸溶液，然后加入十二烷基磺酸钠、铁矿烧结烟尘灰进行浸取，得到铅渣和浸出液；b、将浸出液进行萃取，得到含铜萃取有机相和萃余水溶液；c、加入溴化钠，得到溴化银沉淀和滤液；d、将溴化银沉淀洗涤、干燥得到溴化银产品；e、向滤液中加入碳酸钠、活性炭和聚硅酸铁铝，得到无色透明滤液；f、加入氯酸钠过滤得到氯酸钾产品；滤液并入步骤e得到的无色透明滤液中使用；g、当步骤f过滤分离得到的滤液中钠的质量浓度大于280g/L时，蒸发浓缩、结晶得到工业氯化钠产品。本发明工艺能有效提取钾、铜、银，具有较好的社会效益和经济效益。
【专利说明】铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺
【技术领域】
[0001]本发明属冶金行业中工业废弃物利用的研宄领域，具体涉及一种铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺。
【背景技术】
[0002]铁矿粉烧结烟尘灰是钢铁企业铁矿原料烧结过程中经收尘系统收集得到的工业废弃物，其主要成分为:κ20 20?35%，Na2O 5?8%，Cl 25?35%，Pb 8?15%，Cu0.8 ?1.5%，Fe 15 ?25%，CaO 7 ?12%，Al2O3I ?3.5%，MgO I ?1.5%，S12 10 ?15%,Ag 200?400g/t。由其主要成分可以看出，烧结烟尘灰中含有多种有价元素，可作为二次资源进行综合回收利用。
[0003]在钢铁生产系统中，烧结烟尘排放占2/3左右，合理利用烧结烟尘对控制钢铁冶金烟尘排放，节能减排具有重要意义。根据统计资料分析，生产一吨钢在烧结工序中将产生5公斤左右的富钾烧结除尘灰，按攀枝花钢铁集团每年钢铁产量500?800万吨计算，攀钢集团每年可产生富钾烧结除尘灰2.5?4万吨。
[0004]目前，铁矿粉烧结烟尘灰的处理工艺主要是通过与高炉瓦斯泥混合后挥发提取渣中的铅、锌等金属元素，而渣中含有的大量的很有价值的氯化钾未得到合理的回收和利用；或是返回烧结过程，但会使烧结机烧结产能降低3%左右，高炉K、Na负荷超标，煤气管道腐蚀严重等；或是加入高炉作为原料掺合使用，由于原料的特殊性，会导致高炉炉壁腐蚀、增加炼铁煤(焦)能耗等。专利文献CN102295301A和CN102134648A报道了一种采用水溶液浸取烧结烟尘渣，经分离，浸出液再经置换、碳酸钠沉淀除杂质后蒸发浓缩，冷却结晶得到氯化钾产品的一种处理方法，前者浸出渣采用电炉或鼓风炉，利用焦炭高温还原制取铅银合金，置换渣采用硫酸溶解、净化、蒸发冷缩结晶提取硫酸铜，后者浸出渣经磁选得到铁矿粉和渣，置换渣送后续工艺按常规进一步提取铜、铅、银，但并未提出具体适宜的方法。上述两项专利采用水浸取原料，钾、铜和银的浸出率仅分别达到80?85%、50?70%和30?50%，提取率较低，且部分铅以氯化铅的形式进入浸出液，造成浸出渣中铅的损失，同时由于浸出液经净化处理后，溶液中含有大量的氯化钠，由于氯化钠的富集，仅能得到70%左右的高质量的氯化钾产品，其余产品为钾钠混合物，氯化钾含量仅能达到60?70%。由此可见，对于铁矿粉烧结烟尘灰的处理工艺存在着较多问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种综合提取含钾、铜、银等的铁矿烧结烟尘灰中有价成分的技术路线，实现二次资源经济利用的目的。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，包括如下步骤:
[0007]a、向钛白废酸中加入水，配制成酸浓度5?10%的酸溶液，然后再加入酸溶液质量0.1?0.3%十二烷基磺酸钠，在搅拌条件下按液固质量比1.5?2.0: I的比例加入铁矿烧结烟尘灰进行浸取，浸取后固液分离得到铅渣和浸出液；
[0008]b、将步骤a得到的浸出液调节pH值至1.0?2，然后用Lix984浓度为10?15%的磺化煤油作为有机相进行萃取，萃取后分离得到含铜萃取有机相和萃余水溶液；
[0009]C、根据步骤b得到的萃余水溶液中银含量，向萃余水溶液中加入溴化钠反应，反应后过滤分离得到溴化银沉淀和滤液；
[0010]d、将步骤c得到的溴化银沉淀洗涤、干燥得到溴化银产品；
[0011]e、向步骤c得到的滤液中加入滤液质量3?5%的碳酸钠、I?3%的活性炭和
0.2?0.5%的聚硅酸铁铝，在搅拌条件下进行脱色反应，反应后过滤得到无色透明滤液；
[0012]f、根据步骤e得到的无色透明滤液中钾含量，加入氯酸钠反应，反应后过滤分离得到氯酸钾产品；过滤分离得到的滤液并入步骤e得到的无色透明滤液中，作为步骤f使用的无色透明滤液参加与氯酸钠的反应；
[0013]g、当步骤f过滤分离得到的滤液中钠的质量浓度大于280g/L时，将步骤f过滤分离得到的滤液蒸发浓缩、结晶，固液分离得到工业氯化钠产品。
[0014]其中，上述工艺步骤a中，搅拌的速度300?500rpm ;浸取的时间0.5?1.0h。
[0015]其中，上述工艺步骤b中，萃取有机相与水相的体积比为1:1;萃取需搅拌，搅拌速度300?500rpm，萃取时间10?20分钟。
[0016]其中，上述工艺步骤c中，溴化钠的加入量按银与溴化钠摩尔比1:1的比例加入；反应在200?400rpm搅拌条件下进行，反应时间0.5?1.0h。
[0017]其中，上述工艺步骤e中，搅拌的速度200?400rpm，反应时间0.5?1.0h。
[0018]其中，上述工艺步骤f中，氯酸钠的加入量为理论反应量的1.1?1.2倍；反应在200?500rpm的搅拌条件下进行，反应时间0.5?1.0h。
[0019]其中，上述工艺步骤g中，固液分离得到的母液并入步骤e得到的无色透明滤液中，作为步骤f使用的无色透明滤液参加与氯酸钠的反应。
[0020]其中，上述工艺步骤b得到的含铜萃取有机相，用50?100g/l的硫酸溶液、按有机相与水相体积比2: I于室温下反萃，反萃后分离得到硫酸铜溶液和反萃有机相；反萃有机相返回步骤b循环使用，硫酸铜溶液采用常规方法提取铜。
[0021]其中，上述工艺中所述的钛白废酸为钛白粉生产过程中产生的废液，主要成分为硫酸，其浓度在15%?25%之间，同时含有T1、Fe、Cu等多种金属有价元素。
[0022]其中，上述工艺步骤a得到的铅渣可用作为铅原料，进一步提取铅等有价金属。
[0023]其中，上述工艺所述Lix984是羟酮肟和羟醛肟的复配物，是一种螯合类铜萃取剂，市场上均有售。
[0024]本发明的有益效果是:本发明工艺可有效提取烧结烟尘灰中的钾、铜、银和钛白废酸中的铜等，烟尘灰中钾的浸出提取率大于95%，铜、银的浸出提取率都分别大于90%。本发明工艺流程简单，处理时间短，操作安全，具有较好的社会效益和经济效益，值得推广应用。
【具体实施方式】
[0025]本发明具体可以按照以下方式实施:
[0026]本发明铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，包括如下步骤:
[0027]a、向钛白废酸中加入水，配制成酸浓度5?10%的酸溶液，然后再加入酸溶液质量0.1?0.3%十二烷基磺酸钠，在300?500rpm搅拌条件下按液固质量比1.5?2.0:
I的比例加入铁矿烧结烟尘灰进行浸取0.5?1.0h，浸取后固液分离得到铅渣和浸出液；
[0028]b、将步骤a得到的浸出液调节pH值至1.0?2，然后用Lix984浓度为10?15%的磺化煤油作为有机相，在300?500rpm搅拌速度下萃取10?20分钟，有机相与水相的体积比为1: 1，萃取后分离得到含铜萃取有机相和萃余水溶液；
[0029]C、根据步骤b得到的萃余水溶液中银含量，向萃余水溶液中按银与溴化钠摩尔比1:1的比例加入溴化钠反应，反应在200?400rpm搅拌条件下进行，反应时间0.5?
1.0h ;反应后过滤分离得到溴化银沉淀和滤液；
[0030]d、将步骤c得到的溴化银沉淀洗涤、干燥得到溴化银产品；
[0031]e、向步骤c得到的滤液中加入滤液质量3?5%的碳酸钠、I?3%的活性炭和
0.2?0.5%的聚硅酸铁铝，在200?400rpm搅拌条件下进行脱色反应，反应0.5?1.0h后过滤得到无色透明滤液；
[0032]f、根据步骤e得到的无色透明滤液中钾含量，加入氯酸钠在200?500rpm的搅拌条件下反应，反应0.5?1.0h后过滤分离得到氯酸钾产品，氯酸钠的加入量为理论反应量的1.1?1.2倍；过滤分离得到的滤液并入步骤e得到的无色透明滤液中，作为步骤f使用的无色透明滤液参加与氯酸钠的反应；
[0033]g、当步骤f过滤分离得到的滤液中钠的质量浓度大于280g/L时，将步骤f过滤分离得到的滤液蒸发浓缩、结晶，固液分离得到工业氯化钠产品。
[0034]其中，上述工艺步骤g中，固液分离得到的母液并入步骤e得到的无色透明滤液中，作为步骤f使用的无色透明滤液参加与氯酸钠的反应。
[0035]下面通过实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。
[0036]本发明实施例中使用原料烟尘灰的主要成分指标为:K20 28.35%, Na2O 5.83%,Cl 32.65%, Pb 9.52%, Cu 1.14%, Fe 10.25%, CaO 5.82%, Al2O3 0.47%, MgO 0.64%,S12 3.28%, Ag 286g/to
[0037]钛白废酸的主要成分指标为:H2S0419.30%, Cu0.42%, Fe3.17%, T1.35%。
[0038]实施例1:
[0039]A、在钛白废酸中加入水，配制成酸浓度为5%的溶液1000ml，加入2克的十二烷基磺酸钠表面活性剂，然后按2.0:1的液固质量比，在500rpm的搅拌条件下加入铁矿烧结烟尘灰500克，于室温下浸取0.5h，分离得到铅渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗涤、干燥后重218克，分析表明其含Pb 21.39%,K 1.62%,Cu 0.18%、Ag 52g/t，钾、铜、银的浸出率分别为97.00%、93.12%、92.07%。
[0040]B、步骤A的浸出液，调溶液PH值至1.5左右，按有机相与水相比1: 1，加入Lix984浓度为15%的磺化煤油有机相萃取铜，萃取温度室温、搅拌速度为500rpm，萃取时间10分钟，经分离得到含铜萃取有机相和萃余水溶液；
[0041]C、步骤B分离得到的萃余水溶液，按银与溴化钠摩尔比1:1的比例加入溴化钠，于室温、400rpm搅拌条件下沉淀反应1.0h，经分离得到溴化银沉淀和滤液；
[0042]D、步骤C分离得到的溴化银沉淀，经洗涤、干燥得到溴化银产品；
[0043]E、步骤C分离得到的滤液，同时加入溶液质量5%的碳酸钠、3%的活性炭和0.5%的聚硅酸铁铝，于室温，400rpm的搅拌条件下进行净化脱色反应1.0h，过滤分离，得到无色透明净化滤液；
[0044]F、步骤E分离得到的滤液，根据溶液中的钾含量，加入过量20%的氯酸钠，于室温，200?500rpm的搅拌条件下反应0.5?1.0h，过滤分离，得到氯酸钾产品，产品经分析KClO3^量达到98.32% ;滤液返回至F步骤循环使用。
[0045]G、步骤F分离得到的滤液，在循环使用的过程中，当溶液中的钠积累至280g/L时，经蒸发浓缩、结晶，分离可得到工业氯化钠产品；母液返回至F步骤循环使用。
[0046]H、步骤B得到的含铜萃取有机相，采用100g/l的硫酸溶液，按有机相与水相比2:1于室温下反萃，分离得到硫酸铜溶液，硫酸铜溶液采用常规方法提取铜。
[0047]实施例2:
[0048]A、在钛白废酸中加入水，配制成酸浓度为10%的溶液750ml，加入I克的十二烷基磺酸钠表面活性剂，然后按1.5:1的液固质量比，在400rpm的搅拌条件下加入铁矿烧结烟尘灰500克，于室温下浸取1.0h,分离得到铅渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗涤、干燥后重223克，分析表明其含Pb 20.46%,K 1.25%,Cu 0.24%,Ag 42g/t，钾、铜、银的浸出率分别为97.63%,90.61%,93.45%。
[0049]B、步骤A的浸出液，调溶液PH值至1.5左右，按有机相与水相比1: 1，加入Lix984浓度为18%的磺化煤油有机相萃取铜，萃取温度室温、搅拌速度为300rpm，萃取时间15分钟，经分离得到含铜萃取有机相和萃余水溶液；
[0050]C、步骤B分离得到的萃余水溶液，按银与溴化钠摩尔比1:1的比例加入溴化钠，于室温、200rpm搅拌条件下沉淀反应0.5h，经分离得到溴化银沉淀和滤液；
[0051]D、步骤C分离得到的溴化银沉淀，经洗涤、干燥得到溴化银产品；
[0052]E、步骤C分离得到的滤液，同时加入溶液质量5%的碳酸钠、I %的活性炭和0.2%的聚硅酸铁铝，于室温，200rpm的搅拌条件下进行净化脱色反应0.5h，过滤分离，得到无色透明净化滤液；
[0053]F、步骤E分离得到的滤液，根据溶液中的钾含量，加入过量10%的氯酸钠，于室温，200rpm的搅拌条件下反应0.5h，过滤分离，得到氯酸钾产品，产品经分析KClO3含量达到98.08% ;滤液返回至F步骤循环使用。
[0054]G、步骤F分离得到的滤液，在循环使用的过程中，当溶液中的钠积累至280g/L时，经蒸发浓缩、结晶，分离可得到工业氯化钠产品；母液返回至F步骤循环使用。
[0055]H、步骤B得到的含铜萃取有机相，采用50g/l的硫酸溶液，按有机相与水相比2:1于室温下反萃，分离得到硫酸铜溶液，硫酸铜溶液采用常规方法提取铜。
[0056]实施例3:
[0057]A、在钛白废酸中加入水，配制成酸浓度为8%的溶液800ml，加入3克的十二烷基磺酸钠表面活性剂，然后按1.6:1的液固质量比，在400rpm的搅拌条件下加入铁矿烧结烟尘灰500克，于室温下浸取0.75h，分离得到铅渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗涤、干燥后重210克，分析表明其含Pb 21.73%,K 2.10%,Cu 0.21%,Ag 56g/t，钾、铜、银的浸出率分别为96.25%,92.26%,91.78%。
[0058]B、步骤A的浸出液，调溶液PH值至1.5左右，按有机相与水相比1: 1，加入Lix984浓度为20%的磺化煤油有机相萃取铜，萃取温度室温、搅拌速度为400rpm，萃取时间12分钟，经分离得到含铜萃取有机相和萃余水溶液；
[0059]C、步骤B分离得到的萃余水溶液，按银与溴化钠摩尔比1:1的比例加入溴化钠，于室温、300rpm搅拌条件下沉淀反应0.75h，经分离得到溴化银沉淀和滤液；
[0060]D、步骤C分离得到的溴化银沉淀，经洗涤、干燥得到溴化银产品；
[0061]E、步骤C分离得到的滤液，同时加入溶液质量3%的碳酸钠、2%的活性炭和0.4%的聚硅酸铁铝，于室温，300rpm的搅拌条件下进行净化脱色反应0.5h，过滤分离，得到无色透明净化滤液；
[0062]F、步骤E分离得到的滤液，根据溶液中的钾含量，加入过量15%的氯酸钠，于室温，500rpm的搅拌条件下反应0.8h，过滤分离，得到氯酸钾产品，产品经分析KClO3含量达到98.15% ;滤液返回至F步骤循环使用。
[0063]G、步骤F分离得到的滤液，在循环使用的过程中，当溶液中的钠积累至280g/L时，经蒸发浓缩、结晶，分离可得到工业氯化钠产品；母液返回至F步骤循环使用。
[0064]H、步骤B得到的含铜萃取有机相，采用70g/l的硫酸溶液，按有机相与水相比2:1于室温下反萃，分离得到硫酸铜溶液，硫酸铜溶液采用常规方法提取铜。
[0065]实施例4:
[0066]A、在钛白废酸中加入水，配制成酸浓度为7%的溶液900ml，加入I克的十二烷基磺酸钠表面活性剂，然后按1.8:1的液固质量比，在350rpm的搅拌条件下加入铁矿烧结烟尘灰500克，于室温下浸取0.5h，分离得到铅渣和浸出液；浸出渣用100克水，分2次(50克/次)洗涤、干燥后重215克，分析表明其含Pb 21.04%,K 1.87%,Cu 0.23%、Ag 48g/t，钾、铜、银的浸出率分别为96.58%,91.32%,92.78%。
[0067]B、步骤A的浸出液，调溶液PH值至1.5左右，按有机相与水相比1: 1，加入Lix984浓度为16%的磺化煤油有机相萃取铜，萃取温度室温、搅拌速度为300rpm，萃取时间10分钟，经分离得到含铜萃取有机相和萃余水溶液；
[0068]C、步骤B分离得到的萃余水溶液，按银与溴化钠摩尔比1:1的比例加入溴化钠，于室温、200rpm搅拌条件下沉淀反应1.0h，经分离得到溴化银沉淀和滤液；
[0069]D、步骤C分离得到的溴化银沉淀，经洗涤、干燥得到溴化银产品；
[0070]E、步骤C分离得到的滤液，同时加入溶液质量4%的碳酸钠、2%的活性炭和0.3%的聚硅酸铁铝，于室温，400rpm的搅拌条件下进行净化脱色反应0.5h，过滤分离，得到无色透明净化滤液；
[0071]F、步骤E分离得到的滤液，根据溶液中的钾含量，加入过量18%的氯酸钠，于室温，300rpm的搅拌条件下反应0.5h，过滤分离，得到氯酸钾产品，产品经分析KClO3含量达到98.17% ;滤液返回至F步骤循环使用。
[0072]G、步骤F分离得到的滤液，在循环使用的过程中，当溶液中的钠积累至280g/L时，经蒸发浓缩、结晶，分离可得到工业氯化钠产品；母液返回至F步骤循环使用。
[0073]H、步骤B得到的含铜萃取有机相，采用80g/l的硫酸溶液，按有机相与水相比2:1于室温下反萃，分离得到硫酸铜溶液，硫酸铜溶液采用常规方法提取铜。
【权利要求】
1.铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，其特征在于包括如下步骤: a、向钛白废酸中加入水，配制成酸浓度5?10%的酸溶液，然后再加入酸溶液质量0.1?0.3%十二烷基磺酸钠，在搅拌条件下按液固质量比1.5?2.0: I的比例加入铁矿烧结烟尘灰进行浸取，浸取后固液分离得到铅渣和浸出液； b、将步骤a得到的浸出液调节pH值至1.0?2，然后用Lix984浓度为10?15%的磺化煤油作为有机相进行萃取，萃取后分离得到含铜萃取有机相和萃余水溶液； C、根据步骤b得到的萃余水溶液中银含量，向萃余水溶液中加入溴化钠反应，反应后过滤分离得到溴化银沉淀和滤液； d、将步骤c得到的溴化银沉淀洗涤、干燥得到溴化银产品； e、向步骤c得到的滤液中加入滤液质量3?5%的碳酸钠、I?3%的活性炭和0.2?0.5%的聚硅酸铁铝，在搅拌条件下进行脱色反应，反应后过滤得到无色透明滤液； f、根据步骤e得到的无色透明滤液中钾含量，加入氯酸钠反应，反应后过滤分离得到氯酸钾产品；过滤分离得到的滤液并入步骤e得到的无色透明滤液中，作为步骤f使用的无色透明滤液参加与氯酸钠的反应； g、当步骤f过滤分离得到的滤液中钠的质量浓度大于280g/L时，将步骤f过滤分离得到的滤液蒸发浓缩、结晶，固液分离得到工业氯化钠产品。
2.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，其特征在于:步骤a中，搅拌的速度300?500rpm ;浸取的时间0.5?1.0h。
3.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，其特征在于:步骤b中，萃取有机相与水相的体积比为1:1 ;萃取需搅拌，搅拌速度300?500rpm，萃取时间10?20分钟。
4.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，其特征在于:步骤c中，溴化钠的加入量按银与溴化钠摩尔比1:1的比例加入；反应在200?400rpm搅拌条件下进行，反应时间0.5?1.0h。
5.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，其特征在于:步骤e中，搅拌的速度200?400rpm，反应时间0.5?1.0h。
6.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，其特征在于:步骤f中，氯酸钠的加入量为理论反应量的1.1?1.2倍；反应在200?500rpm的搅拌条件下进行，反应时间0.5?1.0h。
7.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，其特征在于:步骤g中，固液分离得到的母液并入步骤e得到的无色透明滤液中，作为步骤f使用的无色透明滤液参加与氯酸钠的反应。
8.根据权利要求1所述的铁矿烧结烟尘灰有价元素的提取工艺，其特征在于:步骤b得到的含铜萃取有机相，用50?100g/l的硫酸溶液、按有机相与水相体积比2: I于室温下反萃，反萃后分离得到硫酸铜溶液和反萃有机相；反萃有机相返回步骤b循环使用，硫酸铜溶液采用常规方法提取铜。
【文档编号】C22B15/00GK104451169SQ201410734654
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】易德华, 苏毅, 郑仁和 申请人:攀枝花火凤凰再生资源回收利用有限责任公司