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

本发明专利技术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。本发明专利技术将飞灰和炉气集中收集后，先经磁选装置，收集顺磁性物质和/或非顺磁性物质；所述非顺磁性物质通过酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子，通过萃取获得含金属离子的无机盐；所述顺磁性物质通过酸洗，转换成水溶性金属离子，再通过萃取获得含金属离子的无机盐。本发明专利技术提取有价和稀有金属的方法，从飞灰和炉气中提取的有价和稀有金属回收率均可高达95％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。具有巨大的市场前景。具有巨大的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术属于金属回收的
，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。

技术介绍

[0002]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。我国一直重视赤泥综合利用工作，开展了多学科、多领域的综合利用技术研究工作。赤泥的成分、性质的差异，决定了不同的赤泥综合利用方法。赤泥及其夹带的液体具有强碱性，同时含有可再生利用的氧化物和多种有用金属元素，成为赤泥再生利用的基础。赤泥中含有较高的CaO、SiO2，可用来生产硅酸盐水泥及其它建材；利用其含有的SiO2、Al2O3、CaO、MgO可以生产特种玻璃；同时，赤泥中含有丰富的铁、钪、钛等有价和稀土金属。
[0003]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La、Ce等镧系元素富集于赤泥中，其TiO2、Sc2O3、HfO2以及镧系元素的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以及镧系元素的含量较高，接近工业级别。因此，开展赤泥中Ti、Sc以及镧系元素的提取工艺研究，不仅可以使赤泥得到有效利用，也能够拓展Ti、Sc以及镧系元素的提取来源，大规模综合利用赤泥将成为获取Ti、Sc以及镧系元素的主要途径，对赤泥的综合利用及Ti、Sc以及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。
[0004]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。经我们的检测，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。
[0005]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。
[0006]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，有价金属的氧化物会依附于飞灰，随着炉气和飞灰从赤泥中分离出来。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，然后经无害化处理后排放。没有人能够想到要利用这些飞灰和烟气来提取有价金属。这就导致了使用赤泥生产岩棉过程中自然富集的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。

技术实现思路

[0007]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，本专利技术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。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]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，先经磁选装置，收集顺磁性物质和/或非顺磁性物质；所述非顺磁性物质通过酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子，通过萃取获得含金属离子的无机盐；所述顺磁性物质通过酸洗，转换成水溶性金属离子，再通过萃取获得含金属离子的无机盐。
[0010]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。
[0011]所述磁选装置为电磁铁。电磁铁选用、低含碳量、导磁性能好的钢材制造，内部设有铁芯，铁芯外部环绕着通电螺线管；螺线管经过严格浸渍处理后灌注环氧树脂，耐高温、耐腐蚀。当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被通电螺线管的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样因为两个磁场彼此叠加，从而使螺线管的磁性大大加强。电磁铁通电时有磁性，不通电时，无磁性。收集的飞灰和炉气中含有顺磁性物质，通过磁选装置的初步分离，少量顺磁性物质率先被分离。分离后的顺磁性物质通过简单地萃取分离，即可获得高纯度的萃取液。这样简化了分离工艺流程和步骤。
[0012]对经过磁选装置后的飞灰和炉气酸洗的过程为：先使用盐酸洗涤，然后进行固液分离，收集溶液Ⅰ。经过盐酸洗涤后，飞灰和炉气中98％以上的Fe、Cu、In、Ga、Cr、Zn、Al、Sc、Mg、Y、Ce、La、Na、Ca、Sr、K、Rb等元素以离子的形式溶解于溶液Ⅰ中。收集的溶液Ⅰ作为洗涤液重复使用，直至溶液达到饱和状态。溶液Ⅰ的饱和状态可通过盐酸溶溶液里的多相氯盐的含量百分比，测算出盐酸溶液中多相氯盐的综合比重，设定多相氯盐溶液的比重值，再用比重计检测。不与盐酸反应的固体使用硫酸浸泡后固液分离，收集溶液Ⅱ。不与盐酸反应的Zr、Ti、Th等元素的氧化物，在与硫酸反应后以离子的形式溶解于溶液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。收集剩余不溶物，不溶物主要是二氧化硅，可返回至赤泥中作为原料使用。
[0013]进一步的，使用湿法除尘技术，利用盐酸喷淋洗涤，使盐酸与飞灰、炉气相互充分接触，伴随有化学反应和热、质的传递，经过洗涤使尘粒与气体中的金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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，先经磁选装置，收集顺磁性物质和/或非顺磁性物质；所述非顺磁性物质通过酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子，通过萃取获得含金属离子的无机盐；所述顺磁性物质通过酸洗，转换成水溶性金属离子，再通过萃取获得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所述的提取和稀有有价金属的方法，其特征在于，所述磁选装置为电磁铁。4.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，对经过磁选装置后的飞灰和炉气酸洗的过程为：先使用盐酸洗涤，然后进行固液分离，收集溶液Ⅰ；不与盐酸反应的固体使用硫酸浸泡后固液分离，收集溶液Ⅱ。5.如权利要求4所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述盐酸洗涤为：使用湿法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进，
申请(专利权)人：王进，
类型：发明
国别省市：