[发明专利]一种含镓与钾的刚玉冶炼烟尘灰中有价成分综合回收工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种刚玉冶炼烟尘灰的处理方法，特别涉及一种含镓与钾的刚玉冶炼烟尘灰中有价成分综合回收工艺，具体是指从含镓的高钾刚玉冶炼烟尘灰中低成本回收金属镓、氢氧化铝与硫酸钾废料的工艺，属于废旧资源再利用技术领域。

背景技术

刚玉烟尘灰是以铝土矿为原料进行棕刚玉电弧冶炼生产中所产生的固体废弃物。烟尘灰中含有较高含量的镓与铝，特别是，河南与山西等地的刚玉烟尘灰中还含有较高的钾（高的含量可达8%以上），从而使得其有着较大的回收利用价值，也衍生出了较多的提取技术。

第一类技术是直接酸浸，即直接采用常规的盐酸或硫酸进行浸出，然后通过离子交换或萃取富集镓。但直接酸浸存在诸多问题，主要体现在镓提取率低、过滤难度大以及烟尘灰中有价成分回收复杂，专利CN1149294C已对酸浸的问题作了概述，本发明人前期研究也证实了这点。造成直接酸浸容易出现问题的主要原因如下：①镓主要赋存于烟尘灰的玻璃相与莫来石相中，盐酸与硫酸等常规酸对莫来石相难以破坏，这是导致直接酸浸工艺镓提取率不高的重要原因；②由于烟尘灰中含有大量的硅，酸浸时难以避免大量硅胶的产生，从而，不仅使得过滤困难，而且也导致滤饼中附液过高造成镓的损失。为了解决直接酸浸所带来的这些问题，专利CN101956085B与文献(《粉煤灰》，2002年底5期，P23-26)等提到了用HF或混合酸来提高镓的提取效率，但F存在环境的危害性，混合酸使得烟尘灰中的有价成分不便回收；专利CN1641054A提出了通过浓硫酸熟化处理烟尘灰来解决过滤问题，但本发明人研究后发现，该法不适用于刚玉烟尘灰的处理。

第二类方法是采用类似于氧化铝行业烧结法的方法，专利CN1149294C公布了该类方法的一个典型工艺，该工艺包括配入了碱与石灰的烟尘灰预制块制备、预制块在1200~1250℃高温处理得到焙烧料、碱浸焙烧料得到浸出液以及浸出液的种分与碳分等工序，该方法有效避开了直接酸浸烟尘灰提镓工艺所存在浸出率低等缺陷，但需要经过高能耗的高温焙烧。

发明内容

针对现有技术在综合回收刚玉烟尘灰中有价成分的不足，本发明提供了一个全新的处理刚玉烟尘灰的工艺，该工艺不仅解决了现有公知技术难解决的过滤问题，而且还低成本地实现了烟尘灰中镓的高效提取以及烟尘灰中钾与铝等有价成分的综合回收，该工艺不会出现二次污染物的排放。

本发明所提供的一种含镓与钾的刚玉冶炼烟尘灰中有价成分综合回收工艺，包括下述步骤：

第一步，刚玉冶炼烟尘灰的预处理

将刚玉冶炼烟尘灰加入氢氧化钾溶液中，在100~200℃温度下反应后，在75~95℃温度下往反应后溶液中通入二氧化碳至溶液PH≤9，过滤；滤渣为碳酸化渣；滤液为碳酸化母液；

室温下，将碳酸化渣用硫酸浸泡处理后过滤，得到滤渣为高硅浸出渣，用于制备免烧砖或提取白炭黑；滤液为酸浸液，备用；

向碳酸化母液中加入硫酸调PH值至4~7后，再蒸发结晶，即得到硫酸钾肥料；

第二步，中和法制备镓精矿

用氨水将第一步所得酸浸液的PH值中和至6~8后过滤，所得滤渣，即为镓精矿，备用；所得滤液通过蒸发结晶得到硫胺复合肥，或者通过公知的蒸氨技术使滤液中的氨蒸出来后返回进行酸浸液的中和；

第三步，金属镓的电解提取

将第二步所得镓精矿添加至氢氧化钠溶液中处理后，过滤，滤液采用电解法提取金属镓；滤渣富含氧化铁，集中出售；处理温度80~110℃；

第四步，将第三步得到的提镓后液进行种分、制备氢氧化铝。

本发明一种含镓与钾的刚玉冶炼烟尘灰中有价成分综合回收工艺，第一步中，向碳酸化母液中加入硫酸调PH值至4~7后，再蒸发结晶，即得到硫酸钾肥料。

本发明一种含镓与钾的刚玉冶炼烟尘灰中有价成分综合回收工艺，第一步中，高硅浸出渣用于制备免烧砖或提取白炭黑。

本发明一种含镓与钾的刚玉冶炼烟尘灰中有价成分综合回收工艺，第二步中，所得滤液通过蒸发结晶得到硫胺复合肥，或者通过公知的蒸氨技术使滤液中的氨蒸出来后返回进行酸浸液的中和。

本发明一种含镓与钾的刚玉冶炼烟尘灰中有价成分综合回收工艺，第一步中，氢氧化钾溶液与刚玉冶炼烟尘灰按液固比5~2:1配置后，反应1~3h，氢氧化钾溶液的质量百分浓度为10%~40%；，硫酸与碳酸化渣按液固比5~3:1配置后，反应0.5~2h，硫酸摩尔浓度为1~4M。