本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，特別涉及一種從精煉渣回收鋁的方法。

背景技術(shù)：

精煉渣是鋼渣的一種，產(chǎn)量約占鋼渣總產(chǎn)量的5％。隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的不斷增長，鋼包精煉爐作為一種主要的爐外處理手段得到越來越廣泛的應(yīng)用，導(dǎo)致鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的精煉廢渣。精煉渣除含有被除去的雜質(zhì)和加入的熔劑反應(yīng)物之外，大都含有相當(dāng)數(shù)量的被精煉金屬。當(dāng)精煉渣含雜質(zhì)元素量較少時(shí)，可返回前熔煉作業(yè)處理，以回收其中的被精煉金屬和有價(jià)的雜質(zhì)元素；當(dāng)含雜質(zhì)元素量較多時(shí)，可單獨(dú)處理，以回收有價(jià)的雜質(zhì)元素。

作為精煉渣中的有價(jià)元素，鋁元素的回收一直是鋼鐵行業(yè)研究的重點(diǎn)。但由于精煉渣中成分復(fù)雜，眾多固相形成了互相混合包裹的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致精煉渣中鋁回收困難，難以被規(guī)模化利用。尤其是高si精煉渣，鋁的回收更加困難。因此，如何高效利用精煉渣中的鋁元素是本領(lǐng)域一個(gè)難點(diǎn)問題。

cn101402460a公開了一種利用lf爐精煉渣制備硅酸鋁的方法，通過向破碎-磁選-研磨后的lf爐精煉渣中加入一定濃度的硫酸，在40-70℃，渣酸質(zhì)量比1/8-1/10的條件下進(jìn)行酸解，酸解時(shí)間控制在60min，將酸解產(chǎn)物分離除去固體石膏，得到鋁鹽為主的混合溶液；然后將其以流線方式緩慢加入一定濃度的水玻璃溶液，過程中不斷攪拌，控制體系ph值至4.0-5.0，在恒溫40℃條件下陳化30min，然后過濾陳化產(chǎn)物得濾餅，用蒸餾水多次清洗該濾餅，直至體系的ph值在6.5左右，再進(jìn)行過濾，將固體分離物溶于水，用備用的水玻璃溶液11-12wt％調(diào)節(jié)ph值為10.0左右，恒溫40℃靜置20min后過濾、干燥，得到硅酸鋁。然而該酸浸方法耗酸量大，鋁溶出率低，且工藝復(fù)雜，操作繁瑣，不利于工業(yè)化應(yīng)用。

cn101259969a中公開了一種氧化鋁的制備工藝，將lf爐精煉渣粉碎成粒度小于3mm的顆粒；磁選后將顆粒粉碎至粒度小于0.125mm的微粉；然后加碳酸鈉溶液，在70-95℃反應(yīng)不小于1.5小時(shí)，過濾后得到可溶性的偏鋁酸鈉溶液與不溶性的碳酸鈣沉淀；在偏鋁酸鈉溶液中通入富含二氧化碳的氣體，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸鈉溶液，過濾，干燥即可。該方法的缺點(diǎn)在于，為了使精煉渣中的鋁充分暴露，采用了二次粉碎的步驟，將其粉碎成0.125mm的微粉，粉碎過程中增加了能耗，成本過高。

上述方法工藝復(fù)雜，能耗高，且僅針對(duì)高al精煉渣，而不適用于si含量高的精煉渣，因此需要開發(fā)新的方法，實(shí)現(xiàn)簡單、高效從精煉渣中回收鋁的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種從精煉渣中回收鋁的方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)精煉渣中鋁的高效回收，其回收率達(dá)到90％以上。且該方法工藝簡單、易于操作、成本低、安全性好，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

為達(dá)此目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種從精煉渣中回收鋁的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將精煉渣與naoh溶液混合得到漿料；

(2)向步驟(1)得到的漿料中通入co2氣體，加熱進(jìn)行反應(yīng)，得到固液混合料漿；

(3)將步驟(2)得到的固液混合料漿固液分離，得到鋁酸鈉溶液。

精煉渣中主要存在相為cao-caf2、cao-al2o3和cao-al2o3，其中鋁相被鈣相和硅相包裹，暴露的部分很少，難以對(duì)其直接進(jìn)行提取。而對(duì)其粉碎則需要較高的能耗，增加處理成本。

本發(fā)明將精煉渣與naoh溶液配制成漿料后通入co2氣體，加熱至一定溫度后，在naoh和co2的共同作用下，能夠與精煉渣中的cao和sio2反應(yīng)，使得鋁相充分暴露與naoh進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)而得到了鋁酸鈉溶液，實(shí)現(xiàn)了對(duì)精煉渣中鋁相的回收。

上述反應(yīng)的方程式為：

cao-al2o3+naoh+co2＝caco3+naalo2+h2o；

cao-al2o3+2naoh＝casio3+2naalo2+h2o。

反應(yīng)完成后對(duì)固液混合料漿進(jìn)行固液分離，得到含碳酸鈣、硅酸鈣及碳酸鎂等的尾渣和鋁酸鈉溶液，有效的除去精煉渣中ca、si等元素，實(shí)現(xiàn)了對(duì)精煉渣中鋁的高效回收，鋁回收率達(dá)到90％以上。

步驟(3)所述固液分離后得到的鋁酸鈉溶液中還存在一些雜質(zhì)元素，可以選用本領(lǐng)域常規(guī)方法對(duì)其除雜以得到純凈的鋁酸鈉溶液。示例性的，可以對(duì)得到的鋁酸鈉溶液進(jìn)行稀釋至氫氧化鈉溶液的濃度為300g/l左右，加入cao，控制溫度為85℃左右在攪拌反應(yīng)釜中反應(yīng)1.5h，以除掉雜質(zhì)si。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟(1)之前對(duì)所述精煉渣依次進(jìn)行破碎、選鐵、研磨。所述破碎、選鐵以及研磨的方式均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法，對(duì)此不做贅述。

根據(jù)本發(fā)明，所述破碎后精煉渣的粒徑為400-600目，例如可以是400目、420目、440目、460目、480目、500目、520目、540目、560目、580目或600目，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述精煉渣與naoh溶液的質(zhì)量比為(2-7):1，例如可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1或7:1，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述naoh溶液的濃度為60-80wt％，例如可以是60wt％、63wt％、65wt％、67wt％、70wt％、72wt％、75wt％、78wt％或80wt％，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)的操作在攪拌的條件下進(jìn)行，有利于co2氣體與漿料充分接觸，加快反應(yīng)速度。

根據(jù)本發(fā)明，所述攪拌的速度為200-300r/min，例如可以是200r/min、210r/min、220r/min、230r/min、240r/min、250r/min、260r/min、270r/min、280r/min、290r/min或300r/min，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)中通過微孔布?xì)庋b置向漿料中通入co2氣體，采用微孔布?xì)庋b置在體系中鼓入微米級(jí)氣泡，極大的增加co2在堿液介質(zhì)中的分散作用，增加co2與精煉渣顆粒接觸反應(yīng)的機(jī)會(huì)，縮短碳酸化反時(shí)間，節(jié)約能耗。

微孔布?xì)庋b置中設(shè)置有微孔曝氣頭，所述微孔曝氣頭為常規(guī)曝氣頭，可以通過市購得到。工作時(shí)通過微孔曝氣頭進(jìn)行曝氣，使通入的co2氣體形成氣泡。

根據(jù)本發(fā)明，所述微孔曝氣頭的微孔直徑為1-100μm，例如可以是1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

根據(jù)本發(fā)明，所述co2氣體在微孔布?xì)庋b置中形成氣泡，所述氣泡的直徑為5-80μm，例如可以是5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、或80μm，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)所述加熱的溫度為160-250℃，例如可以是160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或250℃，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)所述反應(yīng)的時(shí)間為2-6h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)所述反應(yīng)在常壓下進(jìn)行。因此選用在常壓反應(yīng)容器中進(jìn)行反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)行步驟(3)之前，對(duì)步驟(2)得到的固液混合料漿進(jìn)行稀釋。

由于得到的固液混合料漿中naoh濃度高粘性大，固液分離困難，且naoh濃度在300-450g/l時(shí)更有利于脫硅，因此本發(fā)明選擇對(duì)所述固液混合料漿加水進(jìn)行稀釋。稀釋后固液混合料漿中naoh的濃度為300-450g/l，例如可以是300g/l、330g/l、350g/l、370g/l、400g/l、420g/l或450g/l，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(3)所述固液分離時(shí)固液混合料漿的溫度為100-150℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

本發(fā)明步驟(3)所述固液分離選用本領(lǐng)域公知的方式進(jìn)行，對(duì)此不做特殊限定，示例性的，可以選用過濾、抽濾等，但非僅限于此。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明所述從精煉渣中回收鋁的方法包括以下步驟：

(1)將精煉渣破碎至粒徑為400-600目后依次進(jìn)行選鐵、研磨；

(2)將步驟(1)研磨后的精煉渣與濃度為60-80wt％naoh溶液按1:(2-7)的質(zhì)量比配制成漿料；

(3)在200-300r/min的攪拌條件下，通過微孔布?xì)庋b置將co2氣體形成直徑為0.5-100μm的氣泡，通入步驟(1)得到的漿料中，在常壓下加熱至160-250℃反應(yīng)2-6h，得到固液混合料漿；

(4)將步驟(2)得到的固液混合料漿稀釋至naoh的濃度為300-450g/l后，在100-150℃下進(jìn)行固液分離，得到鋁酸鈉溶液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

(1)有效的破壞精煉渣中的鈣相和硅相，實(shí)現(xiàn)了對(duì)精煉渣中鋁的高效回收，其回收率達(dá)到90％以上。

(2)有效的利用企業(yè)產(chǎn)生的co2廢氣進(jìn)行生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的綜合利用，達(dá)到了減排的目的的同時(shí)增加了經(jīng)濟(jì)效益。

(3)通過采用微孔布?xì)庋b置在體系中鼓入微米級(jí)氣泡，縮短了碳酸化反時(shí)間，減少了能源浪費(fèi)，節(jié)約了能耗，降低了成本。

(4)工藝簡單，易于操作，安全性好，有利于在工業(yè)生產(chǎn)中推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式提供的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。

本發(fā)明在具體實(shí)施方式部分提供了一種從精煉渣中回收鋁的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將精煉渣與naoh溶液混合得到漿料；

(2)向步驟(1)得到的漿料中通入co2氣體，加熱進(jìn)行反應(yīng)，得到固液混合料漿；

(3)將步驟(2)得到的固液混合料漿固液分離，得到鋁酸鈉溶液。

如圖1所示，本發(fā)明一種具體實(shí)施方式提供的工藝流程可以為：將精煉渣依次經(jīng)過破碎，選鐵，球磨后加入naoh溶液配制漿料，通過微孔布?xì)庋b置向配制好的漿料中通入co2氣體，攪拌并加熱進(jìn)行反應(yīng)，得到固液混合料漿，對(duì)固液混合料漿進(jìn)行固液分離，得到尾渣和濾液，向?yàn)V液中加入除雜劑進(jìn)行除雜后，得到鋁酸鈉溶液。

以下為本發(fā)明典型但非限制性的實(shí)施例：

本發(fā)明實(shí)施例部分采用常壓加熱攪拌反應(yīng)容器進(jìn)行反應(yīng)，所用原料均取自承鋼生產(chǎn)車間同一批次得到的精煉渣。

實(shí)施例1

(1)將精煉渣破碎至粒徑為400-600目后依次進(jìn)行選鐵、研磨；

(2)將研磨后的精煉渣與naoh溶液按7:1的質(zhì)量比配制漿料，naoh質(zhì)量濃度為80％；

(3)選擇常壓反應(yīng)器作為反應(yīng)容器，在250r/min的攪拌條件下，通過微孔布?xì)庋b置將co2氣體形成直徑為100μm的氣泡，通入步驟(2)得到的漿料中，加熱至250℃反應(yīng)6h，得到固液混合料漿；

(4)將步驟(3)得到的固液混合料漿加水稀釋到naoh濃度為450g/l，在150℃下過濾，得到含有碳酸鈣、硅酸鈣以及碳酸鎂的尾渣，濾液采用常規(guī)方法除雜后得到純凈的鋁酸鈉溶液。

經(jīng)過電感耦合等離子體光譜儀檢測分析，本實(shí)施例中精煉渣中鋁的回收率為95.32％。

實(shí)施例2

(1)將精煉渣破碎至粒徑為400-600目后依次進(jìn)行選鐵、研磨；

(2)將研磨后的精煉渣與naoh溶液按2:1的質(zhì)量比配制漿料，naoh質(zhì)量濃度為60％；

(3)選擇常壓反應(yīng)器作為反應(yīng)容器，在265r/min的攪拌條件下，通過微孔布?xì)庋b置將co2氣體形成直徑為0.5μm的氣泡，通入步驟(2)得到的漿料中，加熱至160℃反應(yīng)2h，得到固液混合料漿；

(4)將步驟(3)得到的固液混合料漿加水稀釋到naoh濃度為300g/l，在100℃下過濾，得到含有碳酸鈣、硅酸鈣以及碳酸鎂的尾渣，濾液采用常規(guī)方法除雜后得到純凈的鋁酸鈉溶液。

經(jīng)過電感耦合等離子體光譜儀檢測分析，本實(shí)施例中精煉渣中鋁的回收率為91.37％。

實(shí)施例3

(1)將精煉渣破碎至粒徑為400-600目后依次進(jìn)行選鐵、研磨；

(2)將研磨后的精煉渣與naoh溶液按3:1的質(zhì)量比配制漿料，naoh質(zhì)量濃度為65％；

(3)選擇常壓反應(yīng)器作為反應(yīng)容器，在240r/min的攪拌條件下，通過微孔布?xì)庋b置將co2氣體形成直徑為20μm的氣泡，通入步驟(2)得到的漿料中，加熱至180℃反應(yīng)6h，得到固液混合料漿；

(4)將步驟(3)得到的固液混合料漿加水稀釋到naoh濃度為340g/l，在110℃下過濾，得到含有碳酸鈣、硅酸鈣以及碳酸鎂的尾渣，濾液采用常規(guī)方法除雜后得到純凈的鋁酸鈉溶液。

經(jīng)過電感耦合等離子體光譜儀檢測分析，本實(shí)施例中精煉渣中鋁的回收率為92.42％。

實(shí)施例4

(1)將精煉渣破碎至粒徑為400-600目后依次進(jìn)行選鐵、研磨；

(2)將研磨后的精煉渣與naoh溶液按4:1的質(zhì)量比配制漿料，naoh質(zhì)量濃度為70％；

(3)選擇常壓反應(yīng)器作為反應(yīng)容器，在210r/min的攪拌條件下，通過微孔布?xì)庋b置將co2氣體形成直徑為60μm的氣泡，通入步驟(2)得到的漿料中，加熱至190℃反應(yīng)4h，得到固液混合料漿；

(4)將步驟(3)得到的固液混合料漿加水稀釋到naoh濃度為380g/l，在120℃下過濾，得到含有碳酸鈣、硅酸鈣以及碳酸鎂的尾渣，濾液采用常規(guī)方法除雜后得到純凈的鋁酸鈉溶液。

經(jīng)過電感耦合等離子體光譜儀檢測分析，本實(shí)施例中精煉渣中鋁的回收率為93.72％。

實(shí)施例5

(1)將精煉渣破碎至粒徑為400-600目后依次進(jìn)行選鐵、研磨；

(2)將研磨后的精煉渣與naoh溶液按6:1的質(zhì)量比配制漿料，naoh質(zhì)量濃度為70％；

(3)選擇常壓反應(yīng)器作為反應(yīng)容器，在300r/min的攪拌條件下，通過微孔布?xì)庋b置將co2氣體形成直徑為75μm的氣泡，通入步驟(2)得到的漿料中，加熱至240℃反應(yīng)5h，得到固液混合料漿；

(4)將步驟(3)得到的固液混合料漿加水稀釋到naoh濃度為410g/l，在125℃下過濾，得到含有碳酸鈣、硅酸鈣以及碳酸鎂的尾渣，濾液采用常規(guī)方法除雜后得到純凈的鋁酸鈉溶液。

經(jīng)過電感耦合等離子體光譜儀檢測分析，本實(shí)施例中精煉渣中鋁的回收率為91.90％。

實(shí)施例6

(1)將精煉渣破碎至粒徑為400-600目后依次進(jìn)行選鐵、研磨；

(2)將研磨后的精煉渣與naoh溶液按6:1的質(zhì)量比配制漿料，naoh質(zhì)量濃度為75％；

(3)選擇常壓反應(yīng)器作為反應(yīng)容器，在255r/min的攪拌條件下，通過微孔布?xì)庋b置將co2氣體形成直徑為75μm的氣泡，通入步驟(2)得到的漿料中，加熱至235℃反應(yīng)5.5h，得到固液混合料漿；

(4)將步驟(3)得到的固液混合料漿加水稀釋到naoh濃度為430g/l，在135℃下過濾，得到含有碳酸鈣、硅酸鈣以及碳酸鎂的尾渣，濾液采用常規(guī)方法除雜后得到純凈的鋁酸鈉溶液。

經(jīng)過電感耦合等離子體光譜儀檢測分析，本實(shí)施例中精煉渣中鋁的回收率為94.02％。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。