[发明专利]一种综合利用含铁物料和含锗褐煤的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种综合利用含铁物料和含锗褐煤的系统和方法。

背景技术

锗是一种化学元素，化学符号为Ge，原子序数是32，原子量72.64。锗在化学元素周期表中位于第4周期、第IVA族。锗单质是一种灰白色类金属，有光泽，质硬，属于碳族，化学性质与同族的锡与硅相近，不溶于水、盐酸、稀苛性碱溶液，溶于王水、浓硝酸或硫酸，具有两性，故溶于熔融的碱、过氧化碱、碱金属硝酸盐或碳酸盐，在空气中比较稳定。自然界中，锗共有五种同位素：70、72、73、74、76，在700℃以上与氧作用生成GeO₂，在1000℃以上与氢作用，细粉锗能在氯或溴中燃烧。锗是优良半导体，可作高频率电流的检波和交流电的整流用。此外，锗金属还可用于红外光材料、精密仪器、催化剂。锗的化合物可用于制造荧光板和各种折射率高的玻璃。

锗、锡和铅在元素周期表中同属一族，锡和铅早被古人们发现并利用，而锗长时期以来都没有实现工业规模的开采。这并不是因为锗在地壳中的含量少，而是因为锗是地壳中最分散的元素之一，含锗矿石较少。

现有技术中关于从褐煤或炼锌渣中提取锗元素的方法，存在能耗成本高的问题，且未能实现能源与元素的综合利用。

发明内容

本发明旨在提供一种综合利用含铁物料和含锗褐煤的系统和方法。利用本发明的系统在实现褐煤中锗回收的同时，还能够实现含铁物料的还原和其中有价元素的回收，实现含铁物料和含锗褐煤的综合利用。

本发明提供了一种综合利用含铁物料和含锗褐煤的系统，包括混合单元、压球装置、转底炉、熔分装置、含锗烟尘处理单元；

所述混合单元具有含铁物料入口、含锗褐煤入口、工业纯碱入口、膨润土入口、次氯酸钙溶液入口、湿混料出口。

所述压球装置具有湿混料入口、生球出口。所述湿混料入口与所述混合单元的湿混料出口连接。

所述转底炉为圆盘式结构，包括依次连接的预热区、中温区、高温区、冷却区。所述预热区设置有生球入口，所述中温区设置有含锗烟尘出口，所述含锗烟尘出口处设有布袋收尘装置，所述冷却区设置有金属化球团出口。所述生球入口与所述压球装置的生球出口连接。

所述熔分装置具有金属化球团入口、块状兰炭入口、铁水出口、熔分渣出口。所述金属化球团入口与所述转底炉的金属化球团出口连接。

所述含锗烟尘处理单元具有含锗烟尘入口、浓盐酸入口、进水口、二氧化锗出口。所述含锗烟尘入口与所述转底炉的布袋收尘装置连接。

优选的，所述混合单元包括干混装置和湿混装置；所述干混装置具有所述含铁物料入口、所述含锗褐煤入口、所述工业纯碱入口、所述膨润土入口、干混料出口；所述湿混装置具有干混料入口、所述次氯酸钙溶液入口、所述湿混料出口；所述干混装置的干混料出口与所述湿混装置的干混料入口连接。

进一步的，所述含锗烟尘处理单元包括氯化装置、精馏装置、水解装置；

所述氯化装置具有所述含锗烟尘入口、所述浓盐酸入口、四氯化锗溶液出口；

所述精馏装置具有四氯化锗溶液入口、精馏四氯化锗出口；所述四氯化锗溶液入口与所述氯化装置的四氯化锗溶液出口连接；

所述水解装置具有精馏四氯化锗入口、所述进水口、所述二氧化锗出口；所述精馏四氯化锗入口与所述精馏装置的精馏四氯化锗出口连接。

本发明还提供了一种根据上述系统综合利用含铁物料和含锗褐煤的方法，包括步骤：

A、将含铁物料、含锗褐煤、工业纯碱、膨润土按照质量比为100：(10～20):(1～3):(1～3)混合，并加入次氯酸钙溶液，混合均匀后，得到湿混料；

B、所述湿混料在所述压球装置中进行压球，得到生球；

C、将所述生球送入所述转底炉中进行还原焙烧，得到金属化球团和含锗烟尘；

D、将所述金属化球团和块状兰炭送入所述熔分装置中，经熔分反应，得到铁水和熔分渣；

E、将所述含锗烟尘送入所述含锗烟尘处理单元，得到二氧化锗。

进一步的，步骤E包括：将所述含锗烟尘和浓盐酸送入所述氯化装置中，所述含锗烟尘经氯化处理，得到四氯化锗溶液；所述四氯化锗溶液经所述精馏装置进行精馏提纯处理，得到精馏四氯化锗；所述精馏四氯化锗在所述水解装置中经水解处理，得到二氧化锗，所述水解处理过程优选高纯水。

优选的，步骤A中，所述次氯酸钙溶液的质量浓度为15～25％；所述次氯酸钙溶液与所述含铁物料的质量比为：(6～10)：100；所述湿混料的含水量≤6wt％。