[发明专利]一种电炉粉尘中铁、铬元素的浸出、富集及分离工艺

说明书

本发明公开了一种电炉粉尘中铁、铬元素的浸出、富集及分离工艺，包括以下步骤：取电炉粉尘放入球磨机中干磨；取上述干磨后样品在空气氛下马弗炉中程序升温加热；向上述加热后的样品中加入浸出剂振荡、浸出、过滤，滤液为铬浸出液，滤渣干燥；向上述干燥后的滤渣中加入焦炭，将二者研磨混合后放入刚玉坩埚中，将坩埚再放入管式电阻炉中，在氮气气氛下加热，并保温一段时间后冷却至室温，取出坩埚。本发明巧妙地利用粉尘中各金属元素及其化合物的物理化学性质，以及它们在空气下的氧化和氮气氛下的还原产物性质的变化，简单而有效地实现了铁、铬元素等的浸出、富集、分离。

技术领域

本发明属于固废处理及资源再利用领域，具体涉及一种电炉粉尘中铁、铬元素的浸出、富集及分离工艺。

背景技术

电炉粉尘是电炉炼钢的副产物，其产生量一般为装炉量的1～2％。美国环保局(EPA)将该类粉尘归为有害废物。在我国，这类粉尘也被列为危险固废。粉尘常规处理方法如填埋法、固化与稳定化法等，无法实现重金属资源的循环利用，又占用土地，且存在重金属离子淋出对环境的破坏风险。单纯湿法处理工艺如酸浸法，金属元素的浸出率和分离效率较低，浸出剂消耗多，成本相对较高。火法处理工艺如返炉炼钢，回用量有限，且因粉尘中含有大量的非铁物质，对设备和产品稳定性易造成影响和损坏，不适合直接回用于传统的钢铁冶炼。

世界各国极为重视对电炉粉尘这种富含金属的资源进行处理和综合利用，希望开发出经济的环保的能有效回收有价金属资源的新技术。不同于其他粉尘和废渣，电炉粉尘中存在多种金属元素如铁、铬、锌、锰、镍、铅等，而这些金属又以多种氧化物形式存在，以致为电炉粉尘的处理及金属元素的综合应用带来诸多困难，故而关于电炉粉尘中金属元素的分离和应用的研究文章或专利相对较少，有限的研究技术也重在粉尘中锌元素的提取，少有对主含量的元素铁和毒性元素铬等的分离提取的研究或工艺技术。

含铁化合物是钢铁冶炼、催化、磁性材料、水处理、化工品等众多工业领域中重要的工业原料；而含铬化合物虽然在制革、冶炼、化工等工业领域等同样有重要的应用价值，但其也存在较强的致癌和致突变特性，是EPA确认的重点污染物之一。因此，设计出针对电炉粉尘铁、铬元素的浸出、富集及分离工艺，对资源循环利用、生态环境保护及能源节约利用具有重大意义。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种电炉粉尘中铁、铬元素的浸出、富集及分离工艺，实现电炉粉尘这种危险固废的有效处理及金属资源的提取，解决了现有的电炉粉尘成分复杂、主含量铁元素和有毒铬元素共存而造成的难以分离及处理利用的技术问题。

技术方案：本发明一种电炉粉尘中铁、铬元素的浸出、富集及分离工艺，包括以下步骤：

(1)取电炉粉尘放入球磨机中干磨；

(2)取上述干磨后样品在空气氛下马弗炉中程序升温加热；

(3)向上述加热后的样品中加入浸出剂振荡、浸出、过滤，滤液为铬浸出液，滤渣干燥；

(4)向上述干燥后的滤渣中加入焦炭，将二者研磨混合后放入刚玉坩埚中，将坩埚再放入管式电阻炉中，在氮气气氛下加热，并保温一段时间后冷却至室温，取出坩埚；

(5)取适量上述氮气气氛下加热处理后的样品放入球磨罐中球磨，向球磨后的样品中加入酸浸出剂，振荡、浸出后过滤，得富铁浸出液和富碳尾渣，富碳尾渣返回电炉；

(6)向上述富铁浸出液中加入碱，调节pH为6～8，将沉淀物过滤后干燥得富铁产物，滤液与步骤(3)中的铬浸出液混合，加入碱调节pH为9～12，再加入沉铬剂，所得沉淀即为铬酸盐产物。

进一步的，所述步骤(1)中，球磨时磨球与粉尘的质量比为15：1～25：1之间，球磨速率为300转/分，球磨时间为6～15h。

进一步的，所述步骤(2)中，马弗炉升温温度区间为500～800℃，每升温100℃保温时间2～5h。