[发明专利]用于从炼钢废物流中提纯金属的组合物和方法

说明书

描述了系统和方法，其中利用来自金属清洁过程的废酸洗液来再生用于从工业废物和其它来源回收有价值的金属的浸滤剂。将废酸洗液中和，并且废酸洗液中的溶剂化的金属在此过程中沉淀。当工业废物为来自金属精炼过程的炉渣时，可以实施部分封闭的金属生产过程，其中来自精炼金属清洁的废酸洗液用于再生浸滤剂，该浸滤剂用于从该过程的废渣中回收不同的有价值的金属，同时来自浸滤剂再生的沉淀盐作为原料返回到金属精炼过程中。最终，来自这些过程的废物流显著减少或消除。

技术领域

本发明属于来自金属加工的废物流的处理或使用领域。

背景技术

以下描述包括可能有助于理解本发明的信息。不承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，或者任何具体或隐含引用的出版物是现有技术。

钢生产和加工产生了大量废物。主要的废物流之一为各种形式(BOF、LMF、脱硫、脱磷等)的炉渣。每生产一吨粗钢，大约会产生300kg的钢渣。钢材加工的另一种废物是由于酸洗(一种涉及钢材表面杂质的化学溶解的过程)产生的。酸洗使用各种酸性制剂进行，所有这些制剂都与钢中常见的表面杂质成分(如氧化铁)形成可溶性盐。典型的酸洗成分包括盐酸、硝酸、硫酸和一些有机酸。由此产生的废酸洗液通常被认为是有毒或有害的。废酸洗液的生产规模相当大，仅中国每年就生产超过10⁶立方米的废酸洗液。

目前处理废酸洗液最常用的方法是简单的中和(通常用石灰)，然后进行废物处置(disposal)。不幸的是，这种处置通常是排入局部水体中，在那里会引入大量的金属污染物。专利号为2,746,920(Wunderley)的美国专利记载了使用高炉炉渣来中和废酸洗液，但是需要大量的炉渣。本文提及的所有出版物都以相同的程度通过引用并入本文，如同每个单独的出版物或专利申请被特别地和单独地指明通过引用并入本文中。在引入的参考文献中的术语的定义或使用与本文提供的该术语的定义不一致或相反的情况下，适用本文提供的该术语的定义，不适用参考文献中该术语的定义。

Jianzhao Tang等人(Procedia Environmental Sciences 31:778-784(2016))讨论了一种方法，在该方法中，通过添加氨或铵盐来回收炼钢工艺的废酸洗液中的铁，以生成Fe(OH)₂，可以通过煅烧Fe(OH)₂生成氧化铁，并将其作为铁源回收。然而，氨是易挥发的，并且使用大量的氨需要实施环境控制。

因此，仍然需要一种安全、经济和环保的处理金属加工的废物的方法。

发明内容

本发明的主题提供了装置、系统和方法，其中来自金属加工的废酸洗液用于再生废浸滤剂(lixiviant)，该废浸滤剂可以通过加工工业废料以回收商业上有价值的金属而获得。在一些实施方案中，废浸滤剂为来自产生废酸洗液的金属生产过程的废物(例如钢渣)处理的产物，提供了至少部分封闭的金属生产过程。

本发明方法的一个实施方案为一种处理废酸洗液的方法，其通过下述过程进行：获得包含CaO或Ca(OH)₂的工业废物，将所述工业废物与浸滤剂接触，以将所述工业废物的钙溶剂化为水溶性钙盐。这产生了钙贫化的工业废物和废浸滤剂。将废浸滤剂与包含金属(例如，铁、铜、铝、钴、镁、钡、锶、金和/或银)的水溶性盐的废酸洗液混合，以产生包含再生浸滤剂和金属的不溶性盐的悬浮液。金属的水溶性盐可以包括抗衡离子(例如，卤离子(halide)、有机阴离子、亚硝酸根(nitrite)或硝酸根(nitrate))，选择该抗衡离子以在与钙络合时提供水溶性钙盐。废酸洗液可以为钢生产过程的废物，在这种情况下，金属为铁。该方法还可以包括从再生浸滤剂中分离金属的不溶性盐的另外的步骤，这使得可以回收再生的浸滤剂，以用于处理其他工业废物。在一些实施方案中，该方法包括通过将水溶性钙盐与沉淀剂接触以从水溶性钙盐中回收钙的步骤。本发明构思的一些实施方案包括将贫化的工业废物和金属的不溶性盐结合以产生钙贫化的填料的步骤，该填料可掺入建筑材料中。在金属为铁的方法中，金属的不溶性盐可以供应给钢生产工艺。