[发明专利]一种冶炼锰铁除尘灰和废渣综合回收有价金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种回收利用冶炼锰铁除尘灰和废渣的方法，特别涉及一种以冶炼锰铁除尘灰和废渣原料，制备氢氧化钾和硫酸锰的方法，属于工业废弃物综合治理技术领域。

背景技术

近年来随着电炉密闭和除尘技术等环保手段的不断完善，除尘灰的有效再利用被提到议事日程。

电炉除尘灰及锰渣产生渠道如下：

①电炉生产高碳锰铁的附产物：采用熔剂法，把合格的锰矿、石灰和焦炭等通过电子秤配料，连续加入到30MVA或16.5MVA全密闭矿热炉内，依靠电能加热，一方面炉内发生化学反应生成高碳锰铁和炉渣，定时从炉口排出；另一方面高温烟气经除尘净化系统沉降得到除尘灰。

②电炉生产中低碳锰铁的附产物：采用电硅热法，把合格的锰矿、石灰和锰硅合金等通过电子秤配料，分炉次加入到3MVA以上密闭倾动精炼炉内，依靠电弧助熔，一方面炉内发生脱硅放热反应生成中低碳锰铁和炉渣，分炉从炉口倾出；另一方面高温烟气经除尘系统沉降得到除尘灰。

经检测分析，除尘灰及泥中主要包含大量的钾、锰、锌、铁等，而现有的工艺，无法实现这部分有用金属元素的综合回收利用。

目前，铁合金电炉干法布袋除尘系统产生的一次除尘灰(重力除尘器)和二次除尘灰(煤气净化布袋除尘器)的应用有：一是作为烧结原料回收利用，二是利用冷压块技术部分回收利用。因为除尘灰及泥的烧结性能差，且除尘灰中K、Na、Cl、Zn等元素富集，当大量除尘灰及泥在烧结系统循环利用时，造成烧结设备维护量加大。所以有些生产企业干脆把除尘灰洗入水淬渣废弃。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种充分利用电炉冶炼锰铁过程中产生的电炉除尘灰及碳锰渣综合回收各种有价金属的方法，特别是获取价值较高的高纯度硫酸锰及氢氧化钾，使资源得到综合利用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种冶炼锰铁除尘灰和废渣综合回收有价金属的方法，该方法包括以下步骤：

1)电炉冶炼锰铁过程中产生的除尘灰和/或碳锰渣进行水洗，所得水洗液经过浓缩结晶，得到氢氧化钾产品；

2)水洗所得水洗渣采用浓硫酸浸出，得到含硫酸锰的浸出液；

3)在所述浸出液中加入氧化剂，并调节pH至4～5，沉淀Fe³⁺和Al³⁺；

4)在沉淀Fe³⁺和Al³⁺的后液中，加入除重剂，并调节pH至5.8～6.8搅拌后，静置，沉淀Zn²⁺和Zn⁴⁺，回收锌渣；

5)沉淀Zn²⁺和Zn⁴⁺的后液，依次经过精滤、浓缩结晶、干燥，即得硫酸锰产品。

优选的方案，所述水洗的工艺条件为：液固质量比为(1～3)/1；水温为45～55℃；3级逆流；时间为0.2～0.8小时。

优选的方案，1)中的浓缩结晶过程为：加热蒸发至浓缩液密度不低于1.54g/cm³，停止加热，在搅拌下自然冷却至温度为40～45℃，再进一步冷却结晶。

优选的方案，水洗渣采用浓硫酸浸出的工艺条件为：酸矿质量比为0.80～0.90；液固质量比为4～6:1，浸出温度为75～85℃，浸出时间为1.0～3.0小时。

优选的方案，沉淀Fe³⁺和Al³⁺的工艺条件为：溶液温度为85～95℃，氧化剂用量为把Fe²⁺氧化成Fe³⁺理论摩尔量的1.2～1.8倍，时间为1～3小时。

较优选的方案，采用的氧化剂为软锰矿。

优选的方案，沉淀Zn²⁺和Zn⁴⁺的工艺条件为：溶液温度为55～65℃，SDD除重剂用量为不少于300g/m³，搅拌时间为0.5～1.5小时，静置时间为10～14小时。沉淀的锌渣集中处理回收锌。

优选的方案，5)中的浓缩结晶过程为：加热蒸发至浓缩液密度为不低于1.54g/cm³，停止加热，搅拌下自然冷却至温度为40～45℃，再进一步冷却结晶。

本发明的技术方案中，大量研究表明，采用的除尘灰及碳锰渣的锰主要以氧化锰，除尘灰中的二氧化锰在高温条件下热分解成氧化锰或四氧化三锰，而渣相中的二氧化锰在还原剂C作用下会被还原为MnO，而氧化锰容易被浓硫酸浸出：