CN105272386B - 一种利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，属于资源循环再生利用及化工生产领域。该方法包括球磨、溶浸、沉锰、固液分离、洗渣、硫酸钾镁溶液的浓缩、浓缩液的冷却析晶、离心脱水和包装、硫酸锰的制取步骤。本发明对含锰除尘灰进行了循环再生利用，简单实用、切实可行，特别是对其中钾的回收利用，经济价值尤为显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，属于资源循环再生利用及化工生产领域。
背景技术
含锰除尘灰是通过一种火法选锰生产中高炉烟气经袋式收尘得到的除尘灰。火法选锰即在高炉中将锰矿石进行选择性还原，将锰的高价氧化物还原成低价氧化物，并抑制一氧化锰进一步还原成金属锰，从而达到锰的富集。
含锰除尘灰的主要成分为锰、氧化钾、镁，还含有Pb、As、Cd、Ni、Co等重金属成分。我国山西、内蒙古及华北周边地区有大量的冶炼高炉，每年产生数十万吨冶炼含锰除尘灰，加上历年堆存量可达几百万吨。目前，这些含锰除尘灰大多以简单堆放处理，造成了资源的极大浪费，遇到空气干燥季节，随风扬尘，对环境造成严重污染。
虽然，部分企业对含锰除尘灰采取了烧结，制团后再回炉利用，但这种处理方式消耗的量太少（添加比例小），且不能充分利用其中的有益成分，不能妥善处理含锰除尘灰，仍对环境造成二次污染。
发明内容
本发明旨在提供一种利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，对含锰除尘灰进行了循环再生利用，简单实用、切实可行，特别是对其中钾的回收利用，经济价值尤为显著。
本发明提供了一种利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，包括以下步骤：
步骤一，球磨：含锰除尘灰于球磨机中加水湿磨，湿磨后的物料过100目筛后，筛下物不低于物料总重量的98%；
步骤二，溶浸：球磨好的物料放于溶浸槽中，在搅拌情况下加硫酸溶浸，经过溶浸后, 反应终点pH值为3.0，然后加含锰除尘灰调整pH值至4.5-5.5，加硫化剂除重金属杂质；
通过用含锰高炉除尘灰中的二氧化锰将二价铁离子氧化成三价铁离子，三价铁离子以氢氧化铁沉淀形式而将铁除去，即利用除尘灰的碱性将pH值从3.0调整至4.5-5.5，为去除重金属杂质创造了条件；
步骤三，沉锰：溶浸除杂后的物料加碱将pH值调整至8-9，使二价锰以氢氧化锰的形式沉淀；
所述碱为熟石灰、氢氧化钠、碳酸氢钠中的任意一种；
步骤四，固液分离：沉锰后的物料用板框压滤机进行固液分离；
步骤五，洗渣：固液分离后的滤渣加水反复洗涤3-4次，使其中的硫酸钾，硫酸镁溶液彻底与渣分离；
步骤六，硫酸钾镁溶液的浓缩：步骤四所得的溶液进浓缩槽，用蒸汽间接加热，蒸发浓缩至浓度为40°Bé -50°Bé ；
步骤七，浓缩液的冷却析晶：溶液浓缩至合格浓度后放入冷却槽，将其冷却至30~50℃；
步骤八，离心脱水和包装：将步骤七所得的浓缩液经离心机脱水后包装得硫酸钾镁肥成品；
步骤九，硫酸锰的制取：步骤五所得滤渣加硫铁矿和硫酸按两矿一步法的生产工艺制取硫酸锰。
上述方案中，所述含锰除尘灰的主要成分及质量百分比为：锰：15%-20%；氧化钾：4%-20%；镁：5%-13%，还含有Pb、As、Cd、Ni、Co重金属成分。
上述方案中，所述步骤二中，硫酸的用量为含锰除尘灰质量的40%-50%，溶浸时间为3-5h，反应终点pH值为3，加除尘灰调整PH为4.5-5.5；所述硫化剂为硫化钡或硫化钠。
本发明的有益效果：
本发明方法回收利用了含锰除尘灰中的有益成分：一方面解决了含锰除尘灰堆放过程中引发的环境污染问题；另一方面生产出的硫酸钾镁肥和硫酸锰产品可为企业带来经济效益。利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰符合资源循环再利用，变废为宝的理念和思路，具有良好的社会、经济和环境效益。此外，我国是一个严重缺钾资源的国家，本发明对含锰除尘灰中钾的回收利用，经济价值尤为显著。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：
一种利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，包括以下步骤：
步骤一、球磨：将含锰除尘灰放入球磨机中加水湿磨。含锰除尘灰的成分为（质量百分比）：锰含量为17.2%；氧化钾含量为18.1%；镁含量为9.3%，含锰除尘灰质量为10吨，水量为含锰除尘灰的2倍，球磨后物料的粒度为：过100目筛的质量百分比占总物料的99%。
步骤二、溶浸：球磨好的物料置于溶浸槽中，在搅拌的情况下加入4.5吨（含锰除尘灰质量的45%）硫酸，溶浸4h，反应终点pH值为3，然后加含锰除尘灰0.3吨调整pH值到5.0除铁，加0.1吨硫化钠除Pb、As、Cd重金属杂质。
步骤三、沉锰：溶浸除杂后的物料加2.0吨熟石灰将pH值调整至8.0，二价锰以氢氧化锰的形式完全沉淀。
步骤四、固液分离：沉锰后的物料用板框压滤机进行固液分离，压滤机型号XYM150/1250-U,压紧压力为20MPa，过滤压力为6kg/cm2。
步骤五、洗渣：固液分离后的滤渣加水反复洗涤3次，使其中的硫酸钾、硫酸镁溶液与渣分离。
步骤六、硫酸钾镁溶液的浓缩：步骤四所得的溶液进浓缩槽，用蒸汽间接加热，蒸发浓缩至45°Bé。
步骤七、浓缩液的冷却析晶：溶液浓缩至45°Bé后放入冷却槽，让其冷却至35℃。
步骤八、离心脱水和包装：冷却至35℃的浓缩液经离心机脱水后包装得硫酸钾镁肥产品，产品经化验检测，见表1所示，符合国家标准GB/T20937-2007中的一等品质量要求。
步骤九、硫酸锰的制取：步骤五所得滤渣加3.0吨硫铁矿和3.2吨浓硫酸按两矿一步法的生产工艺制取硫酸锰。制得的硫酸锰成品经检验符合HG2936-1999标准要求，见表1所示。
表1
实施例2：
一种利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，包括以下步骤：
步骤一、球磨：含锰除尘灰于球磨机中加水湿磨。含锰除尘灰的成分为：锰合量19.4%；氧化钾含量14.3%；镁含量7.8%，含锰除尘灰质量为10吨，水量为含锰除尘灰的2.2倍，球磨后物料的粒度为：过100目筛的占总量的98%。
步骤二、溶浸：球磨好的物料于溶浸槽中，在搅拌的情况下加入4吨（含锰除尘灰质量40%）的浓硫酸，溶浸3.5h，然后加含锰除尘灰0.35吨调整pH值到5.3除铁，加0.2吨硫化钡除Pb、As、Cd重金属杂质。
步骤三、沉锰：溶浸除杂后的物料加2.7吨氢氧化钠，将pH值调整至8.5，二价锰以氢氧化锰的形式完全沉淀。
步骤四、固液分离：沉锰后的物料用板框压滤机进行固液分离，压滤机型号XYM150/1250-U,压紧压力为20MPa，过滤压力为6kg/cm2。
步骤五、洗渣：固液分离后的滤渣加水反复洗涤3次，使其中的硫酸钾、硫酸镁溶液与渣分离。
步骤六、硫酸钾镁溶液的浓缩：步骤四所得的溶液进浓缩槽，用蒸汽间接加热，蒸发浓缩至50°Bé。
步骤七、浓缩液的冷却析晶：溶液浓缩至50°Bé后放入冷却槽，让其冷却至50℃。
步骤八、离心脱水和包装：冷却至50℃的浓缩液经离心机脱水后包装得硫酸钾镁肥产品，产品经化验检测，见表2所示，符合国家标准GB/T20937-2007中的一等品质量要求。
步骤九、硫酸锰的制取：步骤五所得滤渣加4.0吨硫铁矿和3.6吨浓硫酸按两矿一步法的生产工艺制取硫酸锰。制得的硫酸锰成品经检验符合HG2936-1999标准要求，见表2所示。
表2
实施例3：
一种利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，包括以下步骤：
步骤一、球磨：含锰除尘灰于球磨机中加水湿磨。含锰除尘灰的成分为：锰合量15.6%；氧化钾含量8.8%；镁含量6.1%，含锰除尘灰质量为10吨，水量为含锰除尘灰的2.0倍，球磨后物料的粒度为：过100目筛的占98%。
步骤二、溶浸：球磨好的物料于溶浸槽中，在搅拌的情况下加入3吨（含锰除尘灰质量30%）浓硫酸，溶浸5h，然后加含锰除尘灰0.25吨调整pH值到4.5除铁，加0.15吨硫化钠除Pb、As、Cd重金属杂质。
步骤三、沉锰：溶浸除杂后的物料加2.9吨碳酸氢钠将pH值调整至9.0，二价锰以氢氧化锰及碳酸锰的形式完全沉淀。
步骤四、固液分离：沉锰后的物料用板框压滤机进行固液分离，压滤机型号XYM150/1250-U,压紧压力为20MPa，过滤压力为6kg/cm2。
步骤五、洗渣：固液分离后的滤渣加水反复洗涤4次，使其中的硫酸钾、硫酸镁溶液与渣分离。
步骤六、硫酸钾镁溶液的浓缩：步骤四所得的溶液进浓缩槽，用蒸汽间接加热，蒸发浓缩至40°Bé。
步骤七、浓缩液的冷却析晶：溶液浓缩至40°Bé后放入冷却槽，让其冷却至30℃。
步骤八、离心脱水和包装：冷却至30℃的浓缩液经离心机脱水后包装得硫酸钾镁肥产品，产品经化验检测，见表3所示，符合国家标准GB/T20937-2007中的一等品质量要求。
步骤九、硫酸锰的制取：步骤五所得滤渣加4.0吨硫铁矿和3.6吨浓硫酸按两矿一步法的生产工艺制取硫酸锰。制得的硫酸锰成品经检验符合HG2936-1999标准要求，见表3所示。
表3
。
Claims (4)
1.一种利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，球磨：含锰除尘灰于球磨机中加水湿磨，湿磨后的物料过100目筛后，筛下物不低于物料总重量的98%；
所述含锰除尘灰的主要成分及质量百分比为：锰：15%-20%；氧化钾：4%-20%；镁：5%-13%，还含有Pb、As、Cd、Ni、Co重金属成分；
步骤二，溶浸：球磨好的物料放于溶浸槽中，在搅拌情况下加硫酸溶浸；然后加含锰除尘灰调整pH值至4.5-5.5，加硫化剂除重金属杂质；
步骤三，沉锰：溶浸除杂后的物料加碱将pH值调整至8-9，使二价锰以氢氧化锰的形式沉淀；
步骤四，固液分离：沉锰后的物料用板框压滤机进行固液分离；
步骤五，洗渣：固液分离后的滤渣加水反复洗涤3-4次，使其中的硫酸钾、硫酸镁彻底与渣分离；
步骤六，硫酸钾镁溶液的浓缩：步骤四所得的溶液进浓缩槽，用蒸汽间接加热，蒸发浓缩至浓度为40°Bé -50°Bé ；
步骤七，浓缩液的冷却析晶：溶液浓缩至合格浓度后放入冷却槽，将其冷却至30~50℃；
步骤八，离心脱水和包装：将步骤七所得的浓缩液经离心机脱水后包装得硫酸钾镁肥成品；
步骤九，硫酸锰的制取：步骤五所得滤渣加硫铁矿和硫酸按两矿一步法的生产工艺制取硫酸锰。
2.根据权利要求1所述的利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，其特征在于：所述步骤二中，硫酸的用量为含锰除尘灰质量的40%-50%，溶浸时间为3-5h。
3.根据权利要求1所述的利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，其特征在于：所述步骤二中，硫化剂为硫化钡或硫化钠。
4.根据权利要求1所述的利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，其特征在于：所述步骤三中，碱为熟石灰、氢氧化钠、碳酸氢钠中的任意一种。
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