粉煤灰堿燒結(jié)熟料鋁溶出方法和鋁溶出反應(yīng)方法和鋁溶出漿液分離方法以及粉煤灰提鋁方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種粉煤灰堿燒結(jié)熟料鉛溶出反應(yīng)方法和一種粉煤灰堿燒結(jié)熟料鉛 溶出漿液分離方法，本發(fā)明還涉及一種粉煤灰堿燒結(jié)熟料鉛溶出方法，本發(fā)明進(jìn)一步涉及 一種粉煤灰提鉛方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中捕集下來(lái)的細(xì)灰，是中國(guó)當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣 之一。粉煤灰中含有大量有價(jià)值的元素，如娃和鉛。中國(guó)鉛±礦資源緊缺，尋求替代鉛±礦 的氧化鉛生產(chǎn)資源非常必要，因此從粉煤灰中將鉛提取出來(lái)，不僅能提高粉煤灰的綜合利 用效益，而且也有益于氧化鉛工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
[0003] 從粉煤灰中提取鉛的方法包括堿法、酸法和酸堿聯(lián)合法。采用堿法從粉煤灰中提 取鉛包括燒結(jié)步驟和溶出步驟，在燒結(jié)步驟中，將粉煤灰與堿性助溶劑（如氧化巧、巧鹽和 鋼鹽中的一種或多種）進(jìn)行燒結(jié)，將鉛轉(zhuǎn)變成易溶于水或稀堿溶液的鹽；在溶出步驟中，用 水或稀堿溶液將得到的燒結(jié)熟料中的鉛溶出，Si〇2等物質(zhì)則保留在固體廢渣中，從而將鉛 從粉煤灰中提取出來(lái)。
[0004]由于粉煤灰中娃含量較大，為了提高粉煤灰中娃的利用率并減少低價(jià)值含娃固體 廢渣量和工藝過(guò)程中的物料流量，通常將粉煤灰進(jìn)行預(yù)脫娃后再進(jìn)行提鉛操作。預(yù)脫娃一 般是用強(qiáng)堿將粉煤灰中的非晶態(tài)娃溶解出來(lái)，使氧化鉛保留在固相中，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)脫娃的。
[0005] 因此，采用堿法從粉煤灰中提取鉛的工藝中，涉及多步液固反應(yīng)。對(duì)于液固反應(yīng)而 言，提高固體在液體中的分散穩(wěn)定性，抑制固體物料沉降趨勢(shì)是提高反應(yīng)效率W及物料輸 運(yùn)順暢性的關(guān)鍵。
[0006] 目前，一般是通過(guò)提高預(yù)脫娃反應(yīng)器和燒結(jié)熟料溶出反應(yīng)器中的攬拌效率和/或 引入側(cè)線打循環(huán)來(lái)提高預(yù)脫娃反應(yīng)和溶出過(guò)程中固體顆粒在液相中的均勻性和穩(wěn)定性，女口 改變反應(yīng)器中攬拌獎(jiǎng)的類型和/或提高攬拌獎(jiǎng)的轉(zhuǎn)速；在反應(yīng)器底部引入側(cè)線使反應(yīng)器內(nèi) 的液固漿液循環(huán)。但是，送些方法均存在增加設(shè)備投資成本和操作能耗的不足。
[0007]另外，對(duì)于粉煤灰堿法提取鉛工藝中涉及的液固反應(yīng)而言，反應(yīng)得到的物料需要 進(jìn)行固液分離，但是各步液固反應(yīng)得到的混合物一般呈漿液狀，在采用如板框式過(guò)濾機(jī)的 耗能型分離裝置進(jìn)行分離時(shí)，分離能耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于解決采用堿法從粉煤灰中提取鉛時(shí)存在的W下兩個(gè)問(wèn)題中的 一個(gè)或兩個(gè)；（1)在涉及液固反應(yīng)的工序中，固體物料易于沉降，影響反應(yīng)效率W及物料輸 運(yùn)的順暢性；(2)液固反應(yīng)得到的漿液在進(jìn)行分離時(shí)能耗過(guò)高。
[0009] 本發(fā)明的發(fā)明人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)；對(duì)于粉煤灰堿法提取鉛工藝的溶出步驟而 言，醇胺和/或如聚己二醇的水溶性聚合物在不同的用量下，能起到提高液固混合液的分 散效果或者提高液固混合液的沉降效率的作用，因此通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)階段W及相應(yīng)產(chǎn)物分離 階段所涉及的液固漿液中醇胺和/或如聚己二醇的水溶性聚合物的量，在反應(yīng)階段能有效 地抑制液固漿液中固體物料發(fā)生沉降的趨勢(shì)，提高漿液的穩(wěn)定性和物料輸運(yùn)的順暢性，同 時(shí)能夠有效地提高反應(yīng)的效率；在分離階段則能改善漿液的固液分離性能，降低分離能耗， 同時(shí)還能改善漿液的沉降性能，通過(guò)無(wú)需消耗能量的沉降就分出很大一部分液體，從而有 效減輕如板框式過(guò)濾機(jī)的分離裝置的負(fù)擔(dān)，進(jìn)一步降低分離所需的能耗。在此基礎(chǔ)上完成 了本發(fā)明。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種粉煤灰堿燒結(jié)熟料鉛溶出方法，所 述堿燒結(jié)熟料是將粉煤灰與至少一種堿性助溶劑進(jìn)行燒結(jié)而得到的，該方法包括W下步 驟：
[0011] (1)將第一水分散液在足W將鉛從所述堿燒結(jié)熟料中溶出的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得 到溶出漿液，所述第一水分散液含有所述堿燒結(jié)熟料、水、至少一種助劑W及可選的堿，所 述助劑為醇胺和/或水溶性聚合物，
[0012] 其中，所述第一水分散液中的助劑為醇胺，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，所述第 一水分散液中助劑的含量不高于3. 5重量份；或者
[0013] 所述第一水分散液中的助劑為水溶性聚合物，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，所 述第一水分散液中助劑的含量不高于3. 5重量份；或者
[0014] 所述第一水分散液中的助劑為醇胺和水溶性聚合物，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟 料，所述第一水分散液中助劑的總量不高于4重量份；
[0015] 似向所述溶出漿液中補(bǔ)充添加醇胺和/或水溶性聚合物，醇胺和/或水溶性聚合 物的補(bǔ)充添加量使得：
[0016] 所述溶出漿液中的助劑為醇胺時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，所述溶出漿液 中助劑的含量為4重量份W上；或者
[0017] 所述溶出漿液中的助劑為水溶性聚合物時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，所述 溶出漿液中助劑的含量為4重量份W上；或者
[0018] 所述溶出漿液中的助劑為醇胺和水溶性聚合物時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟 料，所述溶出漿液中助劑的含量為4. 5重量份W上；
[0019] (3)將補(bǔ)充添加了醇胺和/或水溶性聚合物的溶出漿液進(jìn)行固液分離，得到含鉛 液體物料。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種粉煤灰堿燒結(jié)熟料鉛溶出方法，所 述堿燒結(jié)熟料是將粉煤灰與至少一種堿性助溶劑進(jìn)行燒結(jié)而得到的，該方法包括W下步 驟：
[0021] (1)將第一水分散液在足W將鉛從所述堿燒結(jié)熟料中溶出的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得 到溶出漿液，所述第一水分散液含有所述堿燒結(jié)熟料、水W及可選的堿；
[0022] 似向所述溶出漿液中添加至少一種助劑，所述助劑為醇胺和/或水溶性聚合物， 醇胺和/或水溶性聚合物的添加量使得：
[0023] 所述溶出漿液中的助劑為醇胺時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，所述溶出漿液 中助劑的含量為4重量份W上；或者
[0024] 所述溶出漿液中的助劑為水溶性聚合物時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，所述 溶出漿液中助劑的含量為4重量份W上；或者
[0025] 所述溶出漿液中的助劑為醇胺和水溶性聚合物時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟 料，所述溶出漿液中助劑的含量為4. 5重量份W上；
[0026] (3)將添加了醇胺和/或水溶性聚合物的溶出漿液進(jìn)行固液分離，得到含鉛液體 物料；
[0027] (4)從所述含鉛液體物料中分離出鉛，得到剩余液，對(duì)所述剩余液進(jìn)行稀釋或者向 所述剩余液中補(bǔ)充添加醇胺和/或水溶性聚合物后循環(huán)用于配制第一水分散液，W使配制 得到的第一水分散液含有至少一種助劑，所述剩余液的稀釋程度或者所述醇胺和/或水溶 性聚合物的補(bǔ)充添加量使得：
[0028] 配制得到的第一水分散液中的助劑為醇胺時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，配 制得到的第一水分散液中助劑的含量不高于3. 5重量份；或者
[0029] 配制得到的第一水分散液中的助劑為水溶性聚合物時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié) 熟料，配制得到的第一水分散液中助劑的含量不高于3. 5重量份；或者
[0030] 配制得到的第一水分散液中的助劑為醇胺和水溶性聚合物時(shí)，相對(duì)于100重量份 堿燒結(jié)熟料，配制得到的第一水分散液中助劑的總量不高于4重量份。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的溶出方法，通過(guò)調(diào)節(jié)在反應(yīng)階段和分離階段引入的醇胺 和/或水溶性聚合物的量，在反應(yīng)階段實(shí)現(xiàn)抑制分散液中固體物料發(fā)生沉降的趨勢(shì)效果， 從而提高反應(yīng)的效率，獲得更高的目標(biāo)產(chǎn)物收率，同時(shí)有效地提高物料輸運(yùn)的順暢性；在分 離階段則實(shí)現(xiàn)改善液固漿液的固液分離性能，降低分離能耗，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)提高液固漿液 的沉降效率的效果，使更多的液相通過(guò)沉降與固相分離開(kāi)，減少進(jìn)入如板框式過(guò)濾機(jī)的分 離裝置的物料量，進(jìn)一步降低分離能耗。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面的溶出方法，在溶出漿液中引入醇胺和/或水溶性聚合 物，能改善液固漿液的固液分離性能，降低分離能耗；同時(shí)，還能提高液固漿液的沉降效率， 使更多的液相通過(guò)沉降與固相分離開(kāi)，減少進(jìn)入如板框式過(guò)濾機(jī)的分離裝置的物料量，進(jìn) 一步降低分離能耗。并且，該方法將從溶出漿液中分離出的液相經(jīng)分離鉛后循環(huán)用于配制 第一水分散液，從而在第一水分散液中引入醇胺和/或水溶性聚合物，并通過(guò)對(duì)分離出了 鉛的液相中醇胺和/或水溶性聚合物的量進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠在溶出反應(yīng)階段實(shí)現(xiàn)抑制分散液 中固體物料發(fā)生沉降的趨勢(shì)效果，從而提高反應(yīng)的效率，獲得更高的目標(biāo)產(chǎn)物收率，同時(shí)有 效地提高物料輸運(yùn)的順暢性。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面和第二個(gè)方面的溶出方法，通過(guò)調(diào)節(jié)溶出反應(yīng)階段和分離 階段所涉及漿液中醇胺和/或水溶性聚合物的量，同時(shí)解決了反應(yīng)階段抑制固體物料沉降 和分離階段促進(jìn)固體物料沉降送兩個(gè)互為矛盾的技術(shù)問(wèn)題，并且操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)施。另 夕F，添加的醇胺和水溶性聚合物能隨循環(huán)液相再利用，進(jìn)一步降低了本發(fā)明方法的運(yùn)行成 本。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的第H個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種粉煤灰堿燒結(jié)熟料鉛溶出反應(yīng)方 法，所述堿燒結(jié)熟料是將粉煤灰與至少一種堿性助溶劑進(jìn)行燒結(jié)而得到的，該方法包括將 第一水分散液在足W將鉛從所述堿燒結(jié)熟料中溶出的條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到溶出漿液，所 述第一水分散液含有所述堿燒結(jié)熟料、水、至少一種助劑W及可選的堿，所述助劑為醇胺和 /或水溶性聚合物，
[0035] 其中，所述第一水分散液中的助劑為醇胺，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，所述第 一水分散液中助劑的含量不高于3. 5重量份；或者
[0036] 所述第一水分散液中的助劑為水溶性聚合物，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，所 述第一水分散液中助劑的含量不高于3. 5重量份；或者
[0037] 所述第一水分散液中的助劑為醇胺和水溶性聚合物，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟 料，所述第一水分散液中助劑的總量不高于4重量份。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明第H個(gè)方面的溶出反應(yīng)方法，能有效地抑制分散液中固體物料發(fā)生沉 降的趨勢(shì)，提高反應(yīng)的效率，獲得更高的目標(biāo)產(chǎn)物收率，同時(shí)有效地提高物料輸運(yùn)的順暢 性。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種粉煤灰堿燒結(jié)熟料鉛溶出漿液分離 方法，所述溶出漿液是將堿燒結(jié)熟料中的鉛進(jìn)行溶出而得到的，該方法包括在至少一種助 劑存在下，將所述溶出漿液進(jìn)行固液分離，得到含鉛液體物料，所述助劑為醇胺和/或水溶 性聚合物；
[0040] 其中，所述預(yù)脫娃漿液中的助劑為醇胺時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，所述溶 出漿液中助劑的含量為4重量份W上；或者
[0041] 所述預(yù)脫娃漿液中的助劑為水溶性聚合物時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟料，所 述溶出漿液中助劑的含量為4重量份W上；或者
[0042] 所述預(yù)脫娃漿液中的助劑為醇胺和水溶性聚合物時(shí)，相對(duì)于100重量份堿燒結(jié)熟 料，所述溶出漿液中助劑的含量為4. 5重量份W上。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)方面的分離方法，能有效地改善液固漿液的固液分離性能，降 低分離能耗，同時(shí)，還能提高液固漿液的沉降效率，使更多的液相通過(guò)沉降與固相分離開(kāi)， 減少進(jìn)入如板框式過(guò)濾機(jī)的能量消耗型分離裝置的物料量，進(jìn)一步降低分離能耗。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種粉煤灰提鉛方法，該方法包括預(yù)脫 娃步驟、燒結(jié)步驟和溶出步驟，
[0045] 在所述預(yù)脫娃步驟中，將第二水分散液在預(yù)脫娃反應(yīng)條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到預(yù)脫 娃漿液，所述第二水分散液含有粉煤灰和至少一種堿，將預(yù)脫娃漿液進(jìn)行固液分離，得到預(yù) 脫娃粉煤灰和含娃液體物料；
[0046] 在所述燒結(jié)步驟中，將所述預(yù)脫娃粉煤灰與至少一種堿性助溶劑進(jìn)行燒結(jié)，得到 堿燒結(jié)熟料；
[0047] 在所述溶出步驟中，將含有所述堿燒結(jié)熟料、水W及可選的堿的第二水分散液在 足W將鉛從堿燒結(jié)熟料中溶出的條件下進(jìn)行溶出反應(yīng)，將溶出得到的漿液進(jìn)行固液分離， 得到含鉛液體物料和含娃廢渣；
[0048] 其中，所述溶出反應(yīng)采用根據(jù)本發(fā)明第H個(gè)方面的溶出反應(yīng)方法進(jìn)行，或者溶出 步驟中采用根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)方面的分離方法進(jìn)行固液分離，或者所述溶出步驟采用根據(jù) 本發(fā)明第一個(gè)方面的溶出方法進(jìn)行，或者所述預(yù)脫娃步驟采用根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面的溶 出方法進(jìn)行。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)方面的提鉛方法，能夠獲得更高的反應(yīng)效率和/或更低的分離 能耗。
【附圖說(shuō)明】
[0050] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的粉煤灰提鉛方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式。
[0051] 圖2用于說(shuō)明測(cè)試?yán)?-5的結(jié)果，是在預(yù)脫娃反應(yīng)分散液中添加不同濃度（0. 0%、 0. 2%、0. 4%、0. 6%、0.8%和1. 0% )的50wt%陽(yáng)G+50wt%MEA時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性 能曲線圖。
[0052] 圖3用于說(shuō)明測(cè)試?yán)?-10的結(jié)果，是在預(yù)脫娃反應(yīng)分散液中添加不同濃度 (0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%)MEA時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[0053] 圖4用于說(shuō)明測(cè)試?yán)?1-15的結(jié)果，是在預(yù)脫娃反應(yīng)分散液中添加不同濃度 (0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%)陽(yáng)G時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[0054] 圖5用于說(shuō)明測(cè)試對(duì)比例1-3的結(jié)果，是在預(yù)脫娃反應(yīng)分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 4%和0.8% )PPG時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[0055] 圖6用于說(shuō)明測(cè)試對(duì)比例4-6的結(jié)果，是在預(yù)脫娃反應(yīng)分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 5%和0.8% )木質(zhì)素礙酸鋼時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[0056] 圖7用于說(shuō)明測(cè)試?yán)?6-20的結(jié)果，是在溶出反應(yīng)的分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 4%、0. 6%、0.8%和 1. 0% )50wt% 陽(yáng)G+50wt%MEA時(shí)分散液隨時(shí)間的分 散性能曲線圖。
[0057] 圖8用于說(shuō)明測(cè)試?yán)?1-25的結(jié)果，是在溶出反應(yīng)的分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 4%、0. 6%、0.8%和1. 0% )MEA時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[005引圖9用于說(shuō)明測(cè)試?yán)?6-30的結(jié)果，是在溶出反應(yīng)的分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 4%、0. 6%、0.8%和1. 0% )PEG時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[0059] 圖10用于說(shuō)明測(cè)試對(duì)比例7-9的結(jié)果，是在溶出反應(yīng)的分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 5%和1. 0% )PPG時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[0060] 圖11用于說(shuō)明測(cè)試對(duì)比例10-12的結(jié)果，是在溶出反應(yīng)的分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 5%和1. 0% )木質(zhì)素礙酸鋼時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[0061] 圖12用于說(shuō)明測(cè)試?yán)?1-34的結(jié)果，是在脫堿反應(yīng)的分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 4%、0.6%和1. 0% )PEG時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[0062] 圖13用于說(shuō)明測(cè)試對(duì)比例13-16的結(jié)果，是在脫堿反應(yīng)的分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 4%、0.6%和1. 0% )50wt%陽(yáng)G+50wt%MEA時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能 曲線圖。
[0063] 圖14用于說(shuō)明測(cè)試對(duì)比例17-20的結(jié)果，是在脫堿反應(yīng)的分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 4%、0.6%和0.8% )MEA時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[0064] 圖15用于說(shuō)明測(cè)試對(duì)比例21-24的結(jié)果，是在脫堿反應(yīng)的分散液中添加不同濃度 (0. 0%、0. 2%、0. 4%、0.6%和1. 0% )PPG時(shí)分散液隨時(shí)間的分散性能曲線圖。
[0065] 圖16用于說(shuō)明測(cè)試對(duì)比例25-28的結(jié)果，是在脫堿反應(yīng)的分散液中添加不同濃度 (0. 0%