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    工业固体废弃物资源化利用实用型科技成果(四)
    [点击量:170] [作者:] [日期:2019-08-22]



    冶金固废的资源化利用(上)


    1


      冶金固废是指有色金属、贵金属及稀有、稀散金属选矿、冶炼过程产生的固体废渣,如:高炉粉尘、水萃渣、铜锌冶炼废渣、铅锌冶炼废渣、稀土冶炼废渣、铝灰及二次铝灰、多金属冶炼废渣等。由于所述冶金固废中含有重金属及其它有害元素,因此其产生与积存会对环境造成影响,对其进行无害化处置是环境保护的需要。

      同时,冶金固废中又含有硅、铝、铁、铅、锌、铜、镍等有价元素,具有较高的可利用性。采用不同的工艺方法对冶金固废进行资源化利用,分离提取其中的有价元素生产符合市场需要的冶金产品,可以创造显著的经济效益。

      对冶金固废的无害化处置与资源化利用有利于冶金行业的绿色化可持续发展。

    1.电解锰渣的无害化处置与资源化利用

      (1)产品:碱式碳酸锰、农用硫酸铵。

      (2)工艺概述:

          将电解锰渣用分散机分散、制浆,在助剂作用下使其中的锰盐、铵盐进入液相,再经过滤得脱锰、脱氨滤饼。所得滤饼毒性浸出达标,出售给水泥生产企业用作生产原料。处理滤液得碱式碳酸锰产品。处理提锰后液得农用硫酸铵。处置过程无三废排放,对环境无影响。

     (3)主要经技术指标:

          以四川广源电解锰渣为例,主要化学组成:(NH4)2SO4 2.34%,Mn 3.23%。

      锰、铵脱除率:锰95.23%,铵98.79%;

          锰、铵收得率:锰99.64%,铵99.37%;

          ①主要物资能源消耗量:(按每处理1000kg锰渣计)

      洗脱剂:30kg,含量93%;

           净化剂:5kg,含量18%;

           沉淀剂:88kg,含量96%;

           电:32kwh;水1m3;

           蒸汽:410kg。

      ②产品产量及销售收入:

           硫酸铵:96kg,单价0.6元/kg,金额57.6元;

           碳酸锰:72kg,单价5.5元/kg,金额396元;

           锰渣处置补帖及销售收入:30元;

           合计:483.6元。

      说明:表中产品售价为现行市场价格。

      2.炼镍废渣的综合利用

          (1)产品:碱式碳酸镁、冰晶石、氧化铁红、高分散白炭黑、镍精矿等。

      (2)工艺概述:将炼镍废渣进行预处理,再经酸浸、分离收得酸浸出液和酸浸残渣。分离酸浸出液中的铝得氢氧化铝沉淀,以所得氢氧化铝为前驱物,以氟硅酸或氟硅酸钠为氟源,采用碱法工艺制备冰晶石。冰晶石制备过程副产沉淀白炭黑和氨水。

      分离分铝后液中的铁得铁沉淀物和分铁后母液。处理铁沉淀物得硫酸亚铁溶液,进一步采用碱循环无害化工艺以所得硫酸亚铁为原料生产氧化铁红工业颜料。

      分离沉铁后液中的镍得镍精矿和分镍后液,将分镍后液和氧化铁红制备过程产生的工艺废水合并与碱土金属氧化物反应挥发出氨,氨经吸收制得氨水循环使用。铵解残液为硫酸镁溶液,与碳酸盐或与碳酸氢钠盐制得碱式碳酸镁。

      将酸解残渣与碱反应制得水玻璃,采用碳沉析法工艺处理水玻璃的高分散轮胎用白炭黑。处理白炭黑母液收得氢氧化钠溶液,返回系统循环使用,副产碳酸钙作为产品出售。整个工艺过程无废渣、废水排放。

      (3)主要经济技术指标以江西某公司炼镍废渣为例,化学组成为:MgO:33.37%;SiO2:51.62%;TFe:4.16%;NiO:0.46%;Al2O3:13.31%。

      原矿分解率:氧化镁>95%,铁>85%,硅>90%,铝>90%,镍>95%(以原矿品位为基数)。

      收率:氧化镁>95%;铁>90%,硅>95%,铝>95%,镍>95%(以分解率为基数)。

      ①主要物资能源消耗量:

           ②产品产量及销售收入:

    3.水化渣无害化综合利用

          (1)产品:硝酸钙、氟化铝、高分散白炭黑、氧化铁红工业颜料和煤炭。

      (2)工艺概述:在有催化剂存在的条件下,以无机酸对水化渣进行分解,使其中的铝、铁和镁溶出并进入液相,二氧化硅和所含的碳、硫不与酸反应被留存于残渣中。经分离收得含有铝、铁、镁离子的酸浸出液和主要成分为二氧化硅、二水硫酸钙和煤炭的酸解残渣。

      将酸浸出液送元素分离与提取工序,分理出其中的铝并制得氢氧化铝,然后采用氟硅酸法工艺处理氢氧化铝生产氟化铝;将分铝后液送铁分离工序分离出铁,并以所得铁沉淀物为原料制备硫酸亚铁溶液,再采用碱循环法工艺处理硫酸亚铁溶液得氧化铁红工业颜料;将分铁后液进一步净化处理,以碳酸盐或碳酸氢盐为沉淀剂使其中的硫酸镁转化为碱式碳酸镁。

      碳酸镁分离过程所产生的碳酸镁母液与氧化铁红分离工序所产生的氧化铁红母液合并后送废水综合利用工序回收其中的氨,制得氨水循环使用。

      将酸解残渣与转化剂及酸作用,使其中的钙转化可溶性钙盐进入液相,将分离所得钙盐溶液蒸发结晶收得四水硝酸钙产品;分离钙溶液所收得的转化残渣主要成份为二氧化硅和煤炭,将脱钙残渣与碱反应制得水玻璃,碱分解残余物主要成分为碳、硫,热值在4500大卡以上,可直接用作燃料。以水玻璃为原料,采用碳沉析法工艺,控制特定的工艺条件制得高分散性轮胎专用白炭黑。

      工艺过程对废气进行控制、收集、回用,对废渣、废水进行全封闭循环利用,对环境无影响。

      (3)主要经济技术指标以陕西某公司所产水化渣为例,化学组成:SiO2:17.34%;Al2O3:12.36%;Fe2O3:19.96%;MgO:5.82%;CaO:15.86%。

      分解率:CaO≥85%;SiO2≥85%;Al2O3≥90%,Fe2O3≥90%,MgO≥90%。

     收率(以分解率为基数):CaO≥95%;SiO2≥95%;Al2O3≥95%;Fe2O3≥96%;MgO≥95%。

      ①主要物资能源消耗量:(按每处理1000Kg水化渣计)

      ②产品产量及销售收入:

    4.二次铝灰的无害化处置与资源化利用

          (1)产品:干法氟化铝,副产白炭黑、碳酸钙          

          (2)工艺概述:

          将二次铝灰无害化处置过程所产出的铝酸钠经进一步脱硅、除铁,再经种分、碳分制得氢氧化铝。生产过程所得氢氧化铝母液经苛化、过滤、浓调收得氢氧化钠,返回无害化处置工序用作碱溶剂。同时以廉价的氟硅酸为氟源,以氟化铝制备工序所产生的含氨尾气为氨化剂,经氨化、分离制得副产沉淀白炭黑和氟化铵溶液。将氟化铵溶液浓缩、结晶、干燥制得氟化铵。

      将上述工序所得氟化铵和氢氧化铝进一步干燥,送集约式同步异位氟化铝反应器,经氟化反应、冷却、包装制得干法氟化铝产品。氟化反应在负压条件下进行,所产生的氨浓为45~60%的反应尾气经冷却、除尘后被引入氟硅酸氨化反应系统作为氨化剂使用。

      (3)主要经济技术指标铝浸出率大于95%,收得率大于97%(以浸出率为基数);氟收得率95%,氟硅酸中硅收得率98%。生产过程氨及氢氧化钠循环利用率分别为95%和96.5%。

      ①主要物资能源消耗量:

          ②产品产量及销售收入:

          以含氧化铝为66%的电解铝灰采用氟化铵法生产干法氟化铝,每处理1000Kg铝灰产出氟化铝1000Kg。同时副产沉淀法白炭黑359Kg,碳酸钙1050Kg。经检测,所得氟化铝产品质量优于GB/T4292-2017标准中AF-1指标,其中松装密度在1.36~1.44g/cm3之间。


    未完待续


     

                                                                                                                                             




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    肖景波,高级工程师,中国化工学会无机酸碱盐专业委员会第三、四届硼化物专家组副组长,中国绿色建材产业发展联盟工业固废专业委员会学术委员会委员,《硼化合物生产与应用》第一副主编,中国硼工业新人贡献奖获得者,全国无机盐先进科技工作者。曾参与了《无机盐工艺学》等学术专著的编写,发表学术论文40余篇。多年来主要从事非金属矿综合利用、湿法冶金、工业废弃物综合利用、硼、镁化合物制备工艺研究。拥有40余项科技成果,具有扎实的理论基础和丰富的工业实践经验。

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