一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法，包括从镍铁冶炼渣中选择性回收铬和利用提铬后的浸出渣制备地质聚合物两个过程。将镍铁冶炼渣细粉与亚硝酸钠、过氧化钠混匀，获得混均料，将混均料焙烧，水浸，获含铬浸出液以及浸出渣，所得浸出渣加入水，浇筑成型、养护即得地质聚合物。本方法铬回收率高，且可实现镍铁冶炼渣的全量化利用，所得地质聚合物的强度相对于现有技术中通过镍铁冶炼渣获得的地质聚合物大幅提升，具有重要的环境和经济效益。

A method of recovering chromium from ferronickel smelting slag and preparing geopolymer

【技术实现步骤摘要】
一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法。
技术介绍
我国是世界上最大的铬资源消费国，铬消费量超过世界铬铁矿产量的三分之一，但我国铬铁矿年产量却不足世界年产量的1％，巨大的需求量使得铬已成为我国对外依存度最高的金属之一，供求矛盾十分突出。另一方面，随着红土镍矿冶炼镍铁工艺的飞速发展，镍铁冶炼渣排放量急剧增加，据不完全统计，我国镍铁冶炼渣年产生量已超3000万吨，其利用率不足10％，累计堆存量远超2亿吨。镍铁冶炼渣中含有铬(～3％)等重金属元素，存在潜在的毒害作用，导致其无法像高炉一样大量用于建材行业。若能将镍铁冶炼渣中的铬加以回收利用，对于降低我国铬资源的对外依存度，提升镍铁冶炼渣的资源化利用水平均具有重要意义，而且有望实现提铬后的渣在建材行业的大量使用，降低镍铁冶炼渣堆存量。从镍铁冶炼渣中回收有价金属，主要有湿法工艺，湿法工艺是采用酸浸或碱熔的方法将渣中的镍、钴、铬等元素以离子形式溶解后，再从溶液中分离和提纯有价组分。有研究为了从镍铁冶炼渣中分离回收镍和铬，通过磁选方法预先将镍富集于磁性物中，大部分铬则留在非磁性物中，磁性物采用常压酸浸提取镍，非磁性物采用碱熔方式使其中的氧化铬与碳酸钠反应，生成易溶于水的铬酸钠。结果表明，磁选后镍从0.26％富集至2.57％，铬从4.55％富集至4.61％；以220g/L硫酸溶液为浸出剂在110℃的温度下浸出磁性物2h，镍的浸出率达91.5％；非磁性物用碳酸钠焙烧提取铬，在碳酸钠/非磁性物质量比为0.65、焙烧温度为1000℃、焙烧时间1h的条件下，铬的浸出率为94.1％。这种方法虽然实现了镍铁冶炼渣中镍和铬的分离回收。但是，产生大量的浸出渣，潜在的二次污染问题严重。综上，镍铁冶炼渣中含铬是影响其在建材行业应用的重要因素，而目前从镍铁冶炼渣中回收铬还存在焙烧温度高、回收效率低、铬的二次污染等问题，亟需开发更为有效的回收工艺。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的目的旨在提供一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法。为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：本专利技术一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法，包括如下步骤：步骤一、铬的回收将镍铁冶炼渣细粉与亚硝酸钠、过氧化钠混匀，获得混均料，将混均料300～450℃温度下焙烧20～80min焙烧，所得焙烧物料采用水浸出，并控制水浸出的时间≤40min，获得含铬浸出液和浸出渣，所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1：0.1～0.5：0.2～1.8；步骤二、地质聚合物的制备将步骤一获得的浸出渣细磨获得浸出渣磨料，然后加入水，获得浆体，浇筑成型，养护即得地质聚合物。本专利技术首创的利用镍铁冶炼渣同时回收铬以及制备地质聚合物，本专利技术技术方案关键在于利用亚硝酸钠和过氧化钠与镍铁冶炼渣反应，同时控制镍铁冶炼渣与亚硝酸钠和过氧化钠的质量比以及焙烧条件，铬选择性转化成可溶性好的偏铬酸钠，实现水浸与其他组分分离，而渣中的二氧化硅与氧化铝在亚硝酸钠和过氧化钠(相当于碱性激发剂)的激发下，生成不溶于水的聚合硅铝酸盐。本专利技术利用亚硝酸钠低熔点、低温下分解为过氧化钠和产生气体的特性，可促进传质过程，在低温下实现镍铁冶炼渣中的氧化铬选择性转化成偏铬酸钠，并同步实现镍铁冶炼渣胶凝活性的高效激发，本方法铬回收率高，且可实现镍铁冶炼渣的全量化利用，所得地质聚合物的强度相对于现有技术中通过镍铁冶炼渣获得的地质聚合物大幅提升。具有重要的环境和经济效益。在本专利技术中，为了同时回收铬与获得地聚物，亚硝酸钠和过氧化钠是无法替代的，比如说，如果选择氢氧化钠代替亚硝酸钠，虽然说提高温度，也是可以实现铬的浸出，但是一方面需要提高温度，而所得的地质聚合物，更是由于泛碱，高温强度会大副降低。在本专利技术中，所用镍铁冶炼渣细粉由镍铁渣细磨获得，其粒径<74μm。即将镍铁渣细磨后过200目筛，取筛下物即可。优选的方案，步骤一中，所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1：0.3～0.5：0.5～1.8。作为进一步的优选，步骤一中，所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1：0.3～0.5：1.2～1.8。作为更进一步的优选，步骤一中，所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1：0.5：1.2～1.8。优选的方案，步骤一中，将混均料置于350～400℃温度下焙烧40～60min。优选的方案，步骤一中，所述焙烧物料经磨细至58～74μm，再采用水浸出。在本专利技术中，对焙烧物料需要进一步磨细，因为在焙烧过程中，物料会有少量烧结在一起，进行磨细可以提高浸出效率，实现快速浸出，但是焙烧物料的粒径需要有效的控制，不能磨的太细(即粒径过小)，否则容易团聚，影响的浸出效率，同时也会影响到地质聚合物的成型，另外在本专利技术中还需要有效的控制浸出时间，否则如果时间过长在水的作用下，会导致胶凝固化的发生，从而影响铬的浸出，也会影响后续地质聚合物的成型。优选的方案，步骤一中，所述浸出时，控制浸出时间为20～40min。作为进一步的优选，所述浸出时，控制浸出时间为30～40min。优选的方案，步骤一中，所述浸出时，水与焙烧物料的液固体积质量比为5～8mL：1g。优选的方案，步骤一中，所述浸出时，浸出温度为25～80℃。优选的方案，步骤二中，所述浸出渣磨料的粒径<37μm。即过400目筛，取筛下物。优选的方案，步骤二中，所述浆体中，按质量比计，水与浸出渣磨料比为0.2～0.3。作为进一步的优选，步骤二中，所述浆体中，按质量比计，水与浸出渣磨料比为0.2～0.25。优选的方案，步骤二中，养护工艺为：先在室温下养护≥12h，脱模，所得试样放入40～70℃养护箱养护24～72h，即得到地质聚合物。作为进一步的优选，所得试样放入50～60℃养护箱养护36～72h。本专利技术技术方案的原理和优势：本专利技术首次以亚硝酸钠和过氧化钠作为镍铁冶炼渣的焙烧添加剂，通过协同控制亚硝酸钠和过氧化钠的添加量及焙烧温度，实现铬氧化物选择性转化成水溶性好的偏铬酸钠，而渣中的二氧化硅与氧化铝生成不溶于水的聚合硅铝酸盐，实现铬的选择性回收与渣活性的高效激发。专利技术人通过大量的实验发现，控制镍铁冶炼渣与亚硝酸钠与过氧化钠的质量比为1：(0.1～0.5)：(0.2～1.8)，将镍铁冶炼渣细粉与亚硝酸钠和过氧化钠混匀后，置于300～450℃温度下焙烧20～80min，亚硝酸钠在低温下产生的液相显著的提高了传质过程，促使镍铁冶炼渣中的铬氧化物与过氧化钠快速生成易溶于水的偏铬酸钠(NaCrO2)，而此时渣中的二氧化硅与氧化铝生成不溶于水的聚合硅铝酸盐，实现了渣胶凝活性的高效激发，由此，可以保证在不生成六价铬的前提下，通过水浸实现铬的高效选择性回收，而浸出渣细磨后，只需简单控制水与浸出渣磨料比即可得到地质聚合物。该方法实现了镍铁冶炼渣的全量化高效利用，具有重大的经济价值和环境效益。本专利技术具有工艺简单，生产效率高、绿色环保、产品附加值高等诸多优点，具有良好的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施例对本
技术实现思路
作进一步的详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、铬的回收将镍铁冶炼渣细粉与亚硝酸钠、过氧化钠混匀，获得混均料，将混均料于300～450℃温度下焙烧20～80min，所得焙烧物料采用水浸出，并控制水浸出的时间≤40min，获得含铬浸出液和浸出渣，所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1:0.1～0.5：0.2～1.8；步骤二、地质聚合物的制备将步骤一获得的浸出渣细磨获得浸出渣磨料，然后加入水，获得浆体，浇筑成型，养护即得地质聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、铬的回收将镍铁冶炼渣细粉与亚硝酸钠、过氧化钠混匀，获得混均料，将混均料于300～450℃温度下焙烧20～80min，所得焙烧物料采用水浸出，并控制水浸出的时间≤40min，获得含铬浸出液和浸出渣，所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1:0.1～0.5：0.2～1.8；步骤二、地质聚合物的制备将步骤一获得的浸出渣细磨获得浸出渣磨料，然后加入水，获得浆体，浇筑成型，养护即得地质聚合物。2.根据权利要求1所述的一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法，其特征在于：所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1：0.3～0.5：0.5～1.8。3.根据权利要求1所述的一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法，其特征在于：步骤一中，将混均料置于350～400℃温度下焙烧40～60min。4.根据权利要求1所述的一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备地质聚合物的方法，其特征在于：步骤一中，所述焙烧物料经磨细至58-74μm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志伟，张元波，古佛全，李光辉，姜涛，饶明军，苏子键，范晓慧，郭宇峰，杨永斌，李骞，徐斌，杨凌志，易凌云，唐慧敏，杨磊，王连成，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43