本发明属于工业废弃物处理技术领域,具体涉及一种烧结烟尘中铅的提取方法。
背景技术：
烧结烟尘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：k2o20～35％，na2o5～8％，cl25～35％，pb4～10％，cu0.8～1.5％，fe10～15％，cao5～8％，al2o30.1～1.0％，mgo0.5～1.2％，sio23～5％，ag200～400g/t。由其主要成分可以看出，烧结烟尘中含有多种有价元素，可作为二次资源进行综合回收利用。
烧结烟尘作为钢铁企业铁矿原料烧结过程中产生的废渣，目前的处理工艺主要是返回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；或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。专利文献cn102295301a和cn102134648a分别报道了对烧结烟尘中铅的提取方法，两者均需要加入铁粉或者锌粉作为置换剂，随后，前者采用电炉或鼓风炉，利用焦炭高温还原制取铅银合金，后者采用磁选得到铁矿粉和置换渣，置换渣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时，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，同时由于原料中铅含量较低，采用已有技术提取时，成本高，处理难度大。
本发明的目的就是开发一种有效提取烧结烟尘中有价金属铅的专有技术，并进一步提取氯化钾，为烧结烟尘的高效利用提供了一条新的工艺技术路线。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种新的烧结烟尘中铅的提取方法，充分回收烧结烟尘中的铅，并且能够同时提取烧结烟尘中的钾，实现烧结烟尘的高效利用。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是提供一种烧结烟尘中铅的提取方法，该方法包括如下步骤：
a、按1～3.0：1的液固质量比，加水浸取烧结烟尘，经分离得到浸出液和浸出渣；
b、根据步骤a所得浸出液中铅的含量，按化学计量加入理论量100～150％％的铬酸钠，经沉淀反应，分离、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；
c、步骤a所得浸出渣，根据烧结烟尘原料量，按液固质量比1.5～4.0∶1加入10～15％的edta溶液，调节物料系统ph为5.0～7.0，经浸取，分离得到浸取液和浸取渣；
d、步骤c所得浸取液，采用5～10％的盐酸溶液调节ph值至3.0～4.5，根据溶液中铅的含量，按化学计量加入理论量100～150％的铬酸钠，经沉淀反应，分离、洗涤得到铬酸铅产品和滤液。
进一步的，上述方法中步骤a水用量为1.0～1.5∶1的液固质量比，水浸取烧结烟尘的浸取温度为室温，浸取时间为0.5～1.0h，搅拌速度为300～500rpm。
进一步的，上述方法中步骤b中铬酸钠的加入量为步骤a所得浸出液中铅含量的化学计量理论量100～110％。
进一步的，上述方法中步骤b所述沉淀反应的反应温度为室温，反应时间为20～40min，搅拌速度为200～400rpm。
进一步的，上述方法中步骤b所得滤液，经净化、蒸发浓缩、结晶，分离得到氯化钾产品。
进一步的，上述方法中步骤c中edta溶液的加入量为2.0～3.0∶1的液固质量比。
进一步的，上述方法中步骤c所述浸取温度为室温，浸取时间为1.0～2.0h，搅拌速度300～500rpm。
进一步的，上述方法中步骤d中铬酸钠的加入量为溶液中铅含量的化学计量理论量100～110％。
进一步的，上述方法中步骤d所述沉淀反应的反应温度为室温，反应时间为1.0～2.0h、搅拌速度300～500rpm。
进一步的，上述方法中步骤d所得滤液，配制为10～15％的edta溶液返回步骤c循环使用。
本发明的有益效果：
本发明方法能够高效提取烧结烟尘中的铅，获得高质量的铬酸铅产品，并且同时能够获得氯化钾产品，为烧结烟尘中铅和钾的利用提供一条高效的工艺技术路线；本发明方法工艺简洁、成本低廉，设备简单，操作安全、容易，实现了循环经济、节能减排目的，经济效益和社会效益十分显著，具有很好的推广前景。
具体实施方式
本发明方法可以按照以下方式实施：
a、按1～3.0：1的液固质量比，加水浸取烧结烟尘，经分离得到浸出液和浸出渣；
b、根据步骤a所得浸出液中铅的含量，按化学计量加入理论量100～150％％的铬酸钠，经沉淀反应，分离、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；
c、步骤a所得浸出渣，根据烧结烟尘原料量，按液固质量比1.5～4.0∶1加入10～15％的edta溶液，调节物料系统ph为5.0～7.0，经浸取，分离得到浸取液和浸取渣；
d、步骤c所得浸取液，采用5～10％的盐酸溶液调节ph值至3.0～4.5，根据溶液中铅的含量，按化学计量加入理论量100～150％的铬酸钠，经沉淀反应，分离、洗涤得到铬酸铅产品和滤液。
步骤a中水用量对铬酸铅质量虽然影响较小，但水用量过大会影响氯化钾的产量，增加蒸发浓缩时间，为了保证后续工艺中氯化钾的产量和节约蒸发浓缩时间，优选的，水用量为1.0～1.5∶1的液固质量比。
为了使浸出效果更好，节约能源和时间，优选的，步骤a中浸取温度为室温，浸取时间为0.5～1.0h，搅拌速度为300～500rpm。
步骤b中过量加入铬酸钠对铬酸铅质量虽然无明显影响，但铬酸钠用量过大会引入大量钠离子，影响氯化钾的质量、增加生产成本，为了保证后续工艺中氯化钾的质量和节约成本，优选的，铬酸钠的加入量为步骤a所得浸出液中铅含量的化学计量理论量100～110％。
为了使沉淀效果更好，节约能源和时间，优选的，步骤b中沉淀反应温度为室温，反应时间为20～40min，搅拌速度为200～400rpm。
为充分利用烧结烟尘，步骤b所得滤液，经净化、蒸发浓缩、结晶、分离，可得到氯化钾产品。
步骤c中edta作为铅的提取剂用于浸出渣中铅的提取，为了提高步骤d所得铬酸铅产量、避免引入杂质、节约成本，优选的，edta溶液的加入量为2.0～3.0∶1的液固质量比。
为了使浸出效果更好，节约能源和时间，优选的，步骤c中浸取温度为室温，浸取时间为1.0～2.0h，搅拌速度300～500rpm。
步骤d中过量加入铬酸钠对铬酸铅质量虽然无明显影响，但铬酸钠用量过大会影响edta溶液的循环利用、增加生产成本，为了保证edta溶液的循环利用和节约成本，优选的，铬酸钠的加入量为溶液中铅含量的化学计量理论量100～110％。
为了使沉淀效果更好，节约能源和时间，优选的，步骤d中沉淀反应温度为室温，反应时间为1.0～2.0h、搅拌速度300～500rpm。
为了实现循环经济，降低成本，步骤d所得滤液，配制为10～15％的edta溶液可返回步骤c循环使用。
具体的，本发明方法可以按照以下方式实施：
a、按1.0～1.5:1的液固质量比，在室温、搅拌速度为300～500rpm条件下用水浸取烧结烟尘0.5～1.0h，经分离得浸出渣和浸出液；
b、根据步骤a所得浸出液中铅的含量，按化学计量加入理论量100～110％的铬酸钠，在室温、搅拌速度为200～400rpm条件下沉淀反应20～40min，经分离、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；所得滤液，经净化、蒸发浓缩、结晶，分离得到氯化钾产品；
c、步骤a所得浸出渣，根据烧结烟尘原料量，按液固质量比2.0～3.0∶1加入15％的edta溶液，调节物料系统ph为5.0～7.0，在室温、搅拌速度为300～500rpm条件下浸取1.0～2.0h，分离得到浸取液和浸取渣；
d、步骤c所得浸取液，采用5～10％的盐酸溶液调节ph值至3.0～4.5，根据溶液中铅的含量，按化学计量加入理论量100～110％的铬酸钠，然后在室温、搅拌速度为300～500rpm条件下沉淀反应1.0～2.0h，经过滤、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；步骤d所得滤液，配制为10～15％的edta溶液可返回步骤c循环使用。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
本发明实施例中使用原料烧结烟尘的主要成分指标为(按重量计)：k2o21.76％，na2o4.52％，cl29.17％，pb6.57％，cao6.38％，mgo0.83％。
实施例1：
a、在烧杯中加入水1500ml，按1.5:1的液固质量比，在搅拌条件下加入烧结烟尘1000克，在室温、搅拌速度为500rpm条件下浸取0.5h，经分离得浸出渣和浸出液；
b、根据步骤a所得浸出液中铅的含量，按化学计量加入理论量100％的铬酸钠，在室温、搅拌速度为300rpm条件下反应30min，经分离、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；所得滤液，经净化、蒸发浓缩、结晶，分离得到氯化钾产品；
c、步骤a所得浸出渣，根据烧结烟尘原料量，按液固质量比2.0∶1加入15％的edta溶液2000克，调节物料系统ph为5.0，在室温、搅拌速度为400rpm条件下浸取1.0h，分离得到浸取液和浸取渣；
d、步骤c所得浸取液，采用5～10％的盐酸溶液调节ph值至3.0，根据溶液中铅的含量，按化学计量加入理论量100％的铬酸钠，然后在室温、搅拌速度为300rpm条件下反应2.0h，经过滤、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；
e、将步骤b和步骤d得到的铬酸铅产品混合，得到最终的铬酸铅产品。
经分析，铬酸铅产品外观为浅黄色，pbcro4含量为96.83％；氯化钾产品含kcl为94.52％。
实施例2：
a、在烧杯中加入水1200ml，按1.2:1的液固质量比，在搅拌条件下加入烧结烟尘1000克，在室温、搅拌速度为300rpm条件下浸取1.0h，经分离得浸出渣和浸出液；
b、根据步骤a所得浸出液中铅的含量，按化学计量加入理论量100％的铬酸钠，在室温、搅拌速度为200rpm条件下反应40min，经分离、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；所得滤液，经净化、蒸发浓缩、结晶，分离得到氯化钾产品；
c、步骤a所得浸出渣，根据烧结烟尘原料量，按液固质量比3.0∶1加入10％的edta溶液3000克，调节物料系统ph为7.0，在室温、搅拌速度为500rpm条件下浸取1.0h，分离得到浸取液和浸取渣；
d、步骤c所得浸取液，采用5～10％的盐酸溶液调节ph值至4.5，根据溶液中铅的含量，按化学计量加入理论量100％的铬酸钠，然后在室温、搅拌速度为500rpm条件下反应1.0h，经过滤、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；
e、将步骤b和步骤d得到的铬酸铅产品混合，得到最终的铬酸铅产品。
经分析，铬酸铅产品外观为浅黄色，pbcro4含量为95.46％；氯化钾产品含kcl为93.67％。
实施例3：
a、在烧杯中加入水1000ml，按1:1的液固质量比，在搅拌条件下加入烧结烟尘1000克，在室温、搅拌速度为400rpm条件下浸取0.75h，经分离得浸出渣和浸出液；
b、根据步骤a所得浸出液中铅的含量，按化学计量加入理论量100％的铬酸钠，在室温、搅拌速度为400rpm条件下反应20min，经分离、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；所得滤液，经净化、蒸发浓缩、结晶，分离得到氯化钾产品；
c、步骤a所得浸出渣，根据烧结烟尘原料量，按液固质量比2.4∶1加入由实施例2步骤d所得滤液配制的15％的edta溶液2400克，调节物料系统ph为6.0，在室温、搅拌速度为300rpm条件下浸取2.0h，分离得到浸取液和浸取渣；
d、步骤c所得浸取液，采用5～10％的盐酸溶液调节ph值至3.5，根据溶液中铅的含量，按化学计量加入理论量100％的铬酸钠，然后在室温、搅拌速度为400rpm条件下反应1.5h，经过滤、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；
e、将步骤b和步骤d得到的铬酸铅产品混合，得到最终的铬酸铅产品。
经分析，得铬酸铅产品外观为浅黄色，pbcro4含量为96.18％；氯化钾产品含kcl为95.46％。
实施例4：
a、在烧杯中加入水1400ml，按1.4:1的液固质量比，在搅拌条件下加入烧结烟尘1000克，在室温、搅拌速度为450rpm条件下浸取0.5h，经分离得浸出渣和浸出液；
b、根据步骤a所得浸出液中铅的含量，按化学计量加入理论量100％的铬酸钠，在室温、搅拌速度为350rpm条件下反应30min，经分离、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；所得滤液，经净化、蒸发浓缩、结晶，分离得到氯化钾产品；
c、步骤a所得浸出渣，根据烧结烟尘原料量，按液固质量比2.8∶1加入由实施例3步骤d所得滤液配制的12％的edta溶液2800克，调节物料系统ph为5.5，在室温、搅拌速度为350rpm条件下浸取1.2h，分离得到浸取液和浸取渣；
d、步骤c所得浸取液，采用5～10％的盐酸溶液调节ph值至4.0，根据溶液中铅的含量，按化学计量加入理论量100％的铬酸钠，然后在室温、搅拌速度为450rpm条件下反应1.2h，经过滤、洗涤得到铬酸铅产品和滤液；
e、将步骤b和步骤d得到的铬酸铅产品混合，得到最终的铬酸铅产品。
经分析，铬酸铅产品外观为浅黄色，pbcro4含量为94.92％；氯化钾产品含kcl为93.84％。
结合所有实施实例可见，本发明以工业废弃物烧结烟尘为原料，所用试剂均廉价易得，工艺简洁、操作安全、设备简单，成本低廉；步骤a所得浸出渣和浸出液均可用于制备铬酸铅产品，所得铬酸铅质量高；步骤b所得滤液可用于提取氯化钾，所得氯化钾产品质量高；步骤d所得滤液可循环利用，实现了循环经济、节能减排目的，进一步降低了生产成本；本发明方法适用于烧结烟尘及其类似物中铅的提取，并能同时提取其中的钾。