一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法

技术领域

本发明涉及一种从棕刚玉除尘灰中回收有价元素的方法，特别是一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法。

背景技术

在棕刚玉冶炼过程中会产生大量收尘渣，如不能有效处理将造成严重的空气污染，目前棕刚玉生产企业主要以收集堆积的方式减轻其对空气和环境的污染，少量用于混凝土，利用率较低。由于冶炼原料来源和冶炼工艺的不同，棕刚玉除尘灰的成分也较为复杂，主要成分包括40％左右的二氧化硅，20-30％的氧化铝以及10-20％的氧化钾，如果可以有效回收其中的铝和钾，并让硅在残渣中富集，不仅可以解决棕刚玉除尘灰堆积污染问题，还可以提高产品附加值。关于从棕刚玉除尘灰中回收有价组元，研究者们已进行了大量的探索。

公告号CN103060573A专利公布了一种“含镓与钾的刚玉冶炼除尘灰中有价成分的综合回收工艺”，刚玉除尘灰通过预处理、酸浸、中和、碱溶、种分与电解等工序综合回收金属镓、钾和氢氧化铝等成分，但由于操作步骤繁多，酸浸后需要中和后再碱溶，导致碱耗过大等问题，限制其大规模工业化应用。

而单独针对棕刚玉除尘灰中钾的回收已有报道，其是通过直接将棕刚玉除尘灰水浸，将其中的钾溶解在水中，然后进行固液分离，这种方式虽然简单且低能耗，并且能够分离出部分钾元素，但是钾的溶出率并不高，并且不能实现铝的回收，在实际的工业生产中并不具备推广的价值。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法。本发明具有工艺简单，铝和钾回收率高，回收成本低的特点。

本发明的技术方案：一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，包括如下步骤：

1)将棕刚玉除尘灰、酸化剂和水混合均匀，然后焙烧得A品，其中酸化剂为硫酸铵、硫酸氢铵或硫酸中的一种；

2)A品用水溶解，液固分离后得滤液B和富硅渣C；

3)用浓度为15-25％的氨水调节滤液B的pH值至4.71-8.37，过滤回收氢氧化铝沉淀和滤液D，滤液D蒸发结晶得硫酸钾和硫酸铵混合物，从而实现棕刚玉除尘灰中钾和铝的回收。

前述的从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，所述步骤1)中，棕刚玉除尘灰、酸化剂和水的质量比为1：0.2-2.0：0.1-1.0。

前述的从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，所述棕刚玉除尘灰、酸化剂和水的质量比为1：1.5：0.8。

前述的从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，所述步骤1)中，焙烧温度280-550℃，焙烧时间30-300min。

前述的从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，所述步骤2)中，A品溶解温度20-100℃，溶解时间30-180min。

前述的从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，所述步骤2)中，A品溶解时的液固比为3-15：1。

前述的从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，所述A品溶解时的液固比为6：1。

本发明的有益效果

本发明通过将棕刚玉除尘灰与酸化剂(酸化剂为硫酸铵、硫酸氢铵或硫酸)混合焙烧，使除尘灰中的钾和铝与酸化剂反应生成可溶于水的硫酸盐，然后调整溶液的pH值，在回收铝的同时得到硫酸铵和硫酸钾的混合溶液，蒸发结晶后得硫酸钾和硫酸铵混合物，可直接用于农业生产。本发明可有效回收棕刚玉除尘灰中的钾和铝，除尘灰中的硅和少量铝进入残渣，其中二氧化硅含量约80％，氧化铝含量约15％，可作为制备Al-SBA-15分子筛的原料，无需再添加硅源和铝源，从而实现残渣无害化利用，生产过程清洁环保，对设备要求低，适合工业化生产。与现有的工艺相比，本发明的主要效果在于工艺简单，铝和钾回收率高，回收成本低。

通过本发明，棕刚玉除尘灰中钾的回收率在93％以上，铝的回收率高于60％，残渣可全部无害化利用，可彻底解决棕刚玉除尘灰的堆积污染问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例

本发明所涉钾和铝的回收率采用公式①计算：

式中，η为钾或铝回收率，c

实施例1

一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，具体步骤如下：

1)将棕刚玉除尘灰、硫酸铵和水按1:0.6:0.5的质量比混合均匀，然后在400℃焙烧90min，得A品；

2)A品用水溶解，液固比为4，80℃溶解60min，液固分离后得滤液B和富硅渣C，富硅渣可直接无害化利用；

3)用浓度为15％的氨水调节滤液B的pH值至6，回收氢氧化铝沉淀和滤液D，滤液D蒸发结晶得硫酸钾和硫酸铵混合物，可用于农业生产。

在本实验中，钾、和铝回收率分别为95.1％和64.4％。

实施例2

一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，具体步骤如下：

1)将棕刚玉除尘灰、硫酸氢铵和水按1:0.5:0.3的质量比混合均匀，然后在380℃焙烧120min，得A品；

2)A品用水溶解，液固比为6，80℃溶解60min，液固分离后得滤液B和富硅渣C，富硅渣可直接无害化利用；

3)用浓度为17％的氨水调节滤液B的pH值至7，回收氢氧化铝沉淀和滤液D，滤液D蒸发结晶得硫酸钾和硫酸铵混合物，可用于农业生产。

在本实验中，钾、和铝回收率分别为96.5％和71.2％。

实施例3

一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，具体步骤如下：

1)将棕刚玉除尘灰、硫酸铵和水按1:1:0.5的质量比混合均匀，然后在400℃焙烧120min，得A品；

2)A品用水溶解，液固比为8，60℃溶解120min，液固分离后得滤液B和富硅渣C，富硅渣可直接无害化利用；

3)用浓度为19％的氨水调节滤液B的pH值至7.5，回收氢氧化铝沉淀和滤液D，滤液D蒸发结晶得硫酸钾和硫酸铵混合物，可用于农业生产。

在本实验中，钾、和铝回收率分别为97.6％和68.6％。

实施例4

一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，具体步骤如下：

1)将棕刚玉除尘灰、硫酸和水按1:1.5:0.5的质量比混合均匀，然后在280℃焙烧150min，得A品；

2)A品用水溶解，液固比为6，90℃溶解80min，液固分离后得滤液B和富硅渣C，富硅渣可直接无害化利用；

3)用浓度为21％的氨水调节滤液B的pH值至8，回收氢氧化铝沉淀和滤液D，滤液D蒸发结晶得硫酸钾和硫酸铵混合物，可用于农业生产。

在本实验中，钾、和铝回收率分别为93.1％和63.1％。

实施例5

一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，具体步骤如下：

1)将棕刚玉除尘灰、硫酸铵和水按1:1.5:0.8的质量比混合均匀，然后在360℃焙烧120min，得A品；

2)A品用水溶解，液固比为6，95℃溶解40min，液固分离后得滤液B和富硅渣C，富硅渣可直接无害化利用；

3)用浓度为23％的氨水调节滤液B的pH值至7，回收氢氧化铝沉淀和滤液D，滤液D蒸发结晶得硫酸钾和硫酸铵混合物，可用于农业生产。

在本实验中，钾、和铝回收率分别为98.3％和71.3％。

实施例6

一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，具体步骤如下：

1)将棕刚玉除尘灰、硫酸氢铵和水按1:2.0:1.0的质量比混合均匀，然后在550℃焙烧30min，得A品；

2)A品用水溶解，液固比为15，100℃溶解30min，液固分离后得滤液B和富硅渣C，富硅渣可直接无害化利用；

3)用浓度为25％的氨水调节滤液B的pH值至8.37，回收氢氧化铝沉淀和滤液D，滤液D蒸发结晶得硫酸钾和硫酸铵混合物，可用于农业生产。

实施例7

一种从棕刚玉除尘灰中回收钾和铝的方法，具体步骤如下：

1)将棕刚玉除尘灰、硫酸溶液和水按1:0.2:0.1的质量比混合均匀，然后在280℃焙烧300min，得A品；

2)A品用水溶解，液固比为3，20℃溶解180min，液固分离后得滤液B和富硅渣C，富硅渣可直接无害化利用；

3)用浓度为20％的氨水调节滤液B的pH值至4.71，回收氢氧化铝沉淀和滤液D，滤液D蒸发结晶得硫酸钾和硫酸铵混合物，可用于农业生产。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。