一种冶金炉窑协同处置从含铷物料中富集铷的方法与流程

本发明属于工业固体废物处理领域，具体涉及采用冶金炉窑协同处置重金属工业固废和含铷物料并从中富集铷的方法。

背景技术：

铷（英文名称rubidium，化学符号rb）是一种重稀碱金属，属低熔点活泼金属，具有很强的化学活性和优异的光电效应性能，使其在许多领域中有着重要的用途。目前尚未发现铷的成型单独矿物，铷元素在地壳中分布稀散，常分散在云母、铁锂云母、铯榴石和盐矿层、矿泉之中。

国内外提取铷及其化合物主要从含碱金属的云母、长石等的花岗伟晶岩类伴生矿床中提取，如：一种含铷矿中提取铷的新方法（cn107267777a）、一种利用含铷长石提铷联产硅肥的方法（cn104805311a）、一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的焙烧浸出处理工艺（cn103966460a）等，所采用的前期预处理工艺主要为氯化焙烧、硫酸化焙烧。这些工艺的原理是通过焙烧，使铷形成易溶于水的盐或氧化物，留在焙砂中，为后续综合回收铷创造好的浸出条件。这些方法存一定的局限性：1.焙烧形成的铷盐或氧化物留在焙砂中，铷得不到进一步富集；2.焙烧原料适应性差，原料铷含量必须在2%以上，否则后期综合回收成本高，液量大，环保风险高。

国内外采用冶金炉窑协同处置将铷通过挥发富集于烟尘灰中的工艺技术研究较少，工业化应用工艺目前处于空白。现行技术应用较多的是将含铷伴生矿通过选矿获得的精矿或提取主金属后的尾矿经再选后的含铷精矿经前期焙烧预处理，获得溶解性好的焙烧料，以便后期浸出回收。对于品位低于2%的低位含铷物料必须通过选矿手段实现进一步富集，后期不能对低于2%的低位含铷物料进行有效回收，工艺技术装备存在一定的局限性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种冶金炉窑协同处置从含铷物料中富集铷的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种冶金炉窑协同处置从含铷物料中富集铷的方法，包括以下步骤：

s1，选用含铷物料和工业固废料混合作为混合原料，含铷物料品位范围在0.01%-10%，检测该混合原料的含水量，若含水量大于等于设定值k，则转入步骤s2；若混合原料的含水量小于设定值k，则转入步骤s3，含铷物料的品位范围在0.01%-10%间；

s2，烘干，使含水量降低于设定值k以下，转步骤s3；

s3，往混合原料中加入煤料、氯化剂和熔剂，搅拌均匀得到混合配料，转步骤s4；

s4，往混合配料中加入水并进行制团或制粒，得到团块物料或颗粒物料，转步骤s5；

s5，将团块物料或颗粒物料送入冶金炉中进行还原熔炼，熔炼温度控制在1250℃-1450℃，产出含铷烟尘、粗金属和溶渣；其中，

烟尘灰通过收尘器收集获得含铷烟尘灰，含铷烟尘灰含铷0.2%－10%,铷得到富集，富集倍数5-20倍，粗金属与溶渣分离后可直接作为产品出售或进行进一步加工制成精产品；熔渣经作为工业固体废物用于路基材料或水泥厂辅料。

所述含铷物料为冶金尾矿、河沙或含铷固体矿物，工业固废料为炼铁机头灰、炼钢集尘灰、含重金属电镀污泥、含重金属表面处理污泥或含重金属冶炼渣。

所述煤料是烟煤、无烟煤、焦末或兰炭，加入量为混合原料的3-10%。

所述氯化剂是氯化钙、氯化钠和氯化铵的一种或几种，加入重量为混合原料重量的3%-7%。

所述熔剂是生石灰、石灰石和莹石的一种或几种，加入重量为混合原料重量的10-20%。

所述设定值k为40%，对混合原料进行烘干时，将混合原料的含水量控制在20%-40%。

所述团块物料或颗粒物料的粒径为10mm-25mm。

所述收尘器是布袋收尘器、表冷收尘器或电收尘器。

所述制团或制粒操作，在压团机或制粒机中处理。

所述采用的冶金窑是可控制温度在1000℃以上的电炉、高炉、鼓风炉、烟化炉或回转窑。

本发明采用冶金窑炉进行处理，可有效富集含铷物料、降低后期处理物料量、减少后期处理成本、降低后期处理环保风险。

附图说明

附图1为本发明流程示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如附图1所示，本发明揭示了一种冶金炉窑协同处置从含铷物料中富集铷的方法，包括以下步骤：

s1，选用含铷物料和工业固废料混合作为混合原料，含铷物料品位范围在0.01%-10%，检测该混合原料的含水量，若含水量大于等于设定值k，则转入步骤s2；若混合原料的含水量小于设定值40%，则转入步骤s3，含铷物料的品位范围在0.01%-10%间。

s2，烘干，使含水量降低于设定值40%以下，转步骤s3。

s3，往混合原料中加入煤料、氯化剂和熔剂，搅拌均匀得到混合配料，转步骤s4。

s4，往混合配料中加入水并进行制团或制粒，得到团块物料或颗粒物料，转步骤s5。

s5，将团块物料或颗粒物料送入冶金炉中进行还原熔炼，熔炼温度控制在1250℃-1450℃，产出含铷烟尘、粗金属和溶渣；其中，

烟尘灰通过收尘器收集获得含铷烟尘灰，含铷烟尘灰含铷0.2%－10%,铷得到富集，富集倍数5-20倍，粗金属与溶渣分离后可直接作为产品出售或进行进一步加工制成精产品；熔渣经作为工业固体废物用于路基材料或水泥厂辅料。

实施例一

一种冶金炉窑协同处置从含铷物料中富集铷的方法，包括以下步骤：

s1，工业固废物料选用某炼钢企业产出的工业固废炼钢集尘灰，含铷物料选择含铷河沙，通常处置含铷物料品位范围在0.01%-10%。所用炼钢集尘灰主要成分为:水分5%、铁46.8%、铬10.5%、镍1.74%、铷0.02%。所用含铷河沙主要成分为：水分30%、铷0.05%、二氧化硅95.1%。由于两种物料水分均低于40%，因此，不需要进行烘干，可直接转入步骤s3。

s3，混合配料：将炼钢集尘灰干重100吨与含铷河沙干重20吨混合，配入5%氯化钙(cacl2≥98%)6吨，配入15%生石灰(cao≥98%)18吨,再配入混合物料干重5%的焦末，混合均匀后得到混合配料，进入下一步骤s4。

s4，制团：将混合配料送入压团机，加入水量5%－20%，是指水的重量与混合配料的重量的比重，进行制团，获得粒径25mm球团块。

s5，还原熔炼：团块送入高炉，熔炼温度控制在1250℃。烟尘灰通过布袋收尘器收集获得含铷烟尘灰6吨，含铷烟尘灰含铷0.5%，铷富集倍数约10倍；产出粗金属为铬镍铁合金与溶渣分离后可直接作为产品出售或进行进一步加工制成精产品；产出熔渣经鉴别为一般工业固体废物可用于路基材料或水泥厂辅料。

实施例二：

如附图1所示，一种冶金炉窑协同处置从含铷物料中富集铷的方法，包括以下步骤：

s1，用某危险废物处理环保公司生产的含铜、镍电镀污泥作为工业固废物料，与含铷冶金尾矿协同处置。所用含铜镍电镀污泥主要成分为:水分75%、铜15.5%、镍10.31%。所用含铷冶金尾矿主要成分为：水分80%、铷0.87%、二氧化硅33.8%、三氧化铝15.51%、氧化钙4.99%。

s2，烘干：含铜、镍电镀污泥和含铷冶金尾矿含水量高于40%。先分别进入圆筒烘干机进行烘干，使水分降至20－40%，将烘干好的两种物料分开堆放备用。

s3，混合配料：将烘干物料按含铜、镍电镀污泥干重100吨与含铷冶金尾矿干重20吨混合，配入5%氯化钙(cacl2≥98%)6吨，配入5%生石灰(cao≥98%)6吨,再配入混合物料干重5%的焦末，混合均匀后进入下一步骤s4。

s4，制团：将混合配料送入压团机，加入水量5%－20%，进行制团，获得粒径25mm球团块。

s5，还原熔炼：将团块进入鼓风炉，熔炼温度控制在1350℃。烟尘灰通过布袋收尘器收集获得含铷烟尘灰3.6吨，含铷烟尘灰含铷4.83%，铷富集倍数约5.5倍；产出粗金属与溶渣分离后可直接作为产品出售或进行进一步加工制成精产品；产出熔渣经鉴别为一般工业固体废物可用于路基材料或水泥厂辅料。

实施例三：

一种冶金炉窑协同处置从含铷物料中富集铷的方法，包括以下步骤：

s1，用某危险废物处理环保公司的含重金属表面处理污泥作为工业固废物料，与含铷冶金尾矿协同处置。所用含重金属表面处理污泥主要成分为:水分85%、铜5.5%、镍7.31%、锡2.35%。所用含铷冶金尾矿主要成分为：水分60%、铷0.8%、二氧化硅30.8%、三氧化铝10.7%、氧化钙6.45%。

将上述物料按以下工艺步骤：

s2，烘干：含铜、镍电镀污泥和含铷冶金尾矿含水量高于40%。先分别进入圆筒烘干机进行烘干，使水分降至20－40%，将烘干好的两种物料分开堆放备用。

s3，混合配料：将步骤1的烘干物料按含铜、镍电镀污泥干重100吨与含铷冶金尾矿干重50吨混合，配入5%氯化钙(cacl2≥98%)6吨，配入5%生石灰(cao≥98%)6吨,配入5%硫铁矿粉(fes≥25%),再配入混合物料干重10%的无烟煤，混合均匀后进入下一步骤s4。

s4，制粒：将混合配料送入制粒机，加入水量5%－20%，进行制粒，获得粒径5mm-25mm球粒。

s5，还原熔炼：经球粒进入烟化炉进行吹炼，温度控制在1450℃。烟尘灰通过布袋收尘器收集获得含铷烟尘灰7.5吨，含铷烟尘灰含铷5.8%、含锡10.01%，铷富集倍数约7倍；产出粗金属为铜镍合金与溶渣分离后可直接作为产品出售或进行进一步加工制成精产品；产出熔渣经鉴别为一般工业固体废物可用于路基材料或水泥厂辅料。

实施例四：

一种冶金炉窑协同处置从含铷物料中富集铷的方法，包括以下步骤：

s1，用某危险废物处理环保公司的含重金属表面处理污泥作为工业固废物料，与含铷冶金尾矿协同处置。所用含重金属冶炼渣主要成分为:水分55%、锌15.5%、铅2.6%、铜0.56%。所用含铷冶金尾矿主要成分为：水分70%、铷1.87%、二氧化硅23.8%、三氧化铝5.45%、氧化钙5.12%。

s2，烘干：含铜、镍电镀污泥和含铷冶金尾矿含水量高于40%。先分别进入圆筒烘干机进行烘干，使水分降至20－40%，将烘干好的两种物料分开堆放备用。

s3，混合配料：将烘干物料按含铜、镍电镀污泥干重100吨与含铷冶金尾矿干重100吨混合，配入10%氯化钙(cacl2≥98%)12吨，再配入混合物料干重15%的无烟煤，混合均匀后进入下一步骤。

3.制粒：经步骤2处理的混合料，采用制粒机，加入水量5%－20%，进行制粒，获得粒径5mm-25mm球粒。

s4，还原熔炼：将球粒进入回转窑进行还原挥发，温度控制在1350℃。烟尘灰通过布袋收尘器收集获得含铷烟尘灰10吨，含铷烟尘灰含铷17.4%、含锌35.2%、含铅8.56%，铷富集倍数约9倍；产出的含铁渣经鉴别为一般工业固体废物可用于路基材料或水泥厂辅料或炼铁原料。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。