富鉀板巖與稀土冶煉白渣協同處理的方法及用途與流程

2023-10-09 07:16:27

1.本發明涉及一種富鉀板巖與稀土冶煉白渣協同處理的方法及烷基醇的用途。


背景技術：

2.一方面，富鉀板巖是一種典型的非水溶性鉀資源，主要分布於白雲鄂博鐵礦體上盤，平均k2o含量超過11％，是我國大型鉀礦資源之一。富鉀板巖隨鐵採出，每年開採剝離的富鉀板巖超過200萬噸，目前處於無處置的堆放階段，大量鉀資源沒有得到利用，同時還佔用大量土地。另一方面，在稀土冶煉過程中產生硫酸鎂廢水，通常採用石灰中和工藝來處理，此過程會產生大量白渣，目前做合理堆存。
3.cn1603234a公開了一種用富鉀板巖提取碳酸鉀、氫氧化鋁並製備矽肥的配方及工藝，包括將富鉀板巖礦粉和石灰石，按照設定配比混合，得到生料，將生料製成料球，高溫煅燒，得到熟料，粉碎。將熟料中的鉀和鋁元素用含碳酸鉀的調整液溶出，得到濾液用於提鉀和鋁元素，濾渣的成分主要為矽酸鈣。將濾液通入二氧化碳氣體，過濾，得到粗碳酸鉀溶液，濃縮、結晶得碳酸鉀；濾渣為粗氫氧化鋁。該工藝通過加入石灰石處理，獲得碳酸鉀等。
4.cn102303877a公開了一種白雲鄂博鉀長石精礦製取高純碳酸鉀和高純氫氧化鋁的方法，包括將鉀長石精礦與石灰按照設定比例混合，焙燒，水浸，過濾，得到沉澱物和水浸液。沉澱物用碳酸鈉浸溶，濾液，通入二氧化碳，獲得可溶性碳酸鉀和氫氧化鋁沉澱。
5.cn104891533a公開了一種利用富鉀板巖與脫硫石膏製備硫酸鉀的方法，該方法將富鉀板巖、脫硫石膏、碳酸鈣和煤粉按照一定配比配料並粉碎後加少量自來水進行溼混，並通過壓塊，焙燒後得到含硫酸鉀的焙燒物，將焙燒物浸出，除雜，收集清液；將清液蒸發濃縮，冷卻結晶得到硫酸鉀。該方法需要加入脫硫石膏、碳酸鈣和煤粉處理才能獲得硫酸鉀。
6.cn106927881a公開了一種促進富鉀板巖熱分解與減少焙燒尾渣排放的方法，該方法需要將富鉀板巖、硫酸鈣及碳酸鈣按配比配料後粉碎，研磨，再配入不同比例的含碳物料。經過處理後可以獲得鉀鹽。
7.目前為至，未發現將富鉀板巖與稀土冶煉白渣協同處理的報導。


技術實現要素：

8.有鑑於此，本發明的一個目的在於提供了一種富鉀板巖與稀土冶煉白渣協同處理的方法。該方法可以充分利用富鉀板巖與稀土冶煉白渣，可以獲得硫酸鉀、氧化鋁以及可以獲得能夠作為矽鈣鎂土壤調理劑的固體。本發明的另一個目的在於提供一種c1～c6烷基醇在協同處理富鉀板巖與稀土冶煉白渣中的用途。
9.一方面，本發明提供一種富鉀板巖與稀土冶煉白渣協同處理的方法，包括如下步驟：
10.(1)將富鉀板巖粉末、稀土冶煉白渣和c1～c6烷基醇混合併壓塊；其中，富鉀板巖粉末與稀土冶煉白渣的質量比為1:1～6；烷基醇的質量與富鉀板巖粉末和稀土冶煉白渣的質量之和的比為0.5～3:100；
11.(2)將所得壓塊焙燒並粉碎，得到粉碎後的物料；
12.(3)將粉碎後的物料用水溶出，得到第一溶出渣和第一溶出液；
13.(4)將第一溶出液蒸髮結晶，得到硫酸鉀；
14.(5)將第一溶出渣用碳酸鈉溶液溶出，得到第二溶出渣和第二溶出液；將第二溶出液經過除雜、碳分轉型得到氫氧化鋁沉澱和碳酸鈉溶液；第二溶出渣為含矽鈣鎂元素的固體。
15.根據本發明所述的方法，優選地，所述c1～c6烷基醇選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或正丁醇中的一種或多種。
16.根據本發明所述的方法，優選地，c1～c6烷基醇的質量與富鉀板巖粉末和稀土冶煉白渣的質量之和的比為0.6～2:100。
17.根據本發明所述的方法，優選地，步驟(1)中，在10～30mpa下進行壓塊。
18.根據本發明所述的方法，優選地，步驟(2)中，焙燒溫度為900～1400℃，焙燒時間為0.5～5h。
19.根據本發明所述的方法，優選地，步驟(2)中，粉碎後的物料與水的質量體積比為1g:(2～10)ml。
20.根據本發明所述的方法，優選地，將第二溶出液採用氧化鈣進行除雜，得到除雜後的溶出液。
21.根據本發明所述的方法，優選地，所述碳分轉型包括：向除雜後的溶出液中通入二氧化碳。
22.根據本發明所述的方法，優選地，還包括如下步驟：
23.將富鉀板巖塊樣進行破碎，球磨至-200目90％，得到富鉀板巖粉末。
24.另一方面，本發明還提供一種c1～c6烷基醇在協同處理富鉀板巖與稀土冶煉白渣中的用途。
25.本發明將富鉀板巖與稀土冶煉白渣協同處理，能夠將富鉀板巖、白渣兩種固廢全部利用，產出硫酸鉀、氧化鋁、矽鈣鎂土壤調理劑，變廢為寶。本發明能夠使得富鉀板巖中鋁的提取率(以al2o3計)達到80％以上，鉀的提取率(以k2o計)達到85％以上。本發明無廢水、廢渣產生，實現了全資源化、無害化利用。本發明充分利用富鉀板巖中的高鉀特性，合理利用稀土冶煉白渣，在一定程度上不僅可以彌補我國鉀資源短缺的現狀，為生產鉀肥提供原料，同時避免了富鉀板巖、白渣這兩種固廢的大量堆積對土地的佔用和環境的汙染。
具體實施方式
26.下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護範圍並不限於此。
27.《富鉀板巖與稀土冶煉白渣協同處理的方法》
28.本發明的富鉀板巖與稀土冶煉白渣協同處理的方法包括如下步驟：混合併壓塊步驟；焙燒並粉碎步驟；第一溶出步驟；硫酸鉀的獲得步驟(即第一溶出液的處理步驟)；第一溶出渣的處理步驟。下面進行詳細描述。
29.混合併壓塊步驟
30.將富鉀板巖粉末、稀土冶煉白渣和c1～c6烷基醇混合併壓塊。這樣有利於將富鉀
板巖粉末和稀土冶煉白渣協同利用。
31.富鉀板巖粉末可以通過將富鉀板巖塊樣進行破碎，球磨至-200目90％獲得，即球磨粒度至-200目的顆粒含量佔90wt％。富鉀板巖粉末與稀土冶煉白渣的質量比為1:1～6，優選為1:2～5，更優選為1:2～4。富鉀板巖可以來源於白雲鄂博礦區。富鉀板巖中以氧化鉀(k2o)計算的鉀含量可以為10～16％。稀土冶煉白渣可以來源於稀土冶煉分公司華美公司。稀土冶煉白渣是處理硫酸鎂廢水得到的廢渣，其主要成分為硫酸鈣和氫氧化鎂。
32.c1～c6烷基醇的質量與富鉀板巖粉末和稀土冶煉白渣的質量之和的比為0.5～3:100，優選為0.6～2:100，更優選為0.8～1.2:100，進一步優選為0.8～1:100。所述c1～c6烷基醇選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或正丁醇中的一種或多種。優選地，c1～c6烷基醇選自甲醇、乙醇、異丙醇或正丁醇中的一種。更優選地，c1～c6烷基醇選自乙醇或異丙醇。將富鉀板巖粉末、稀土冶煉白渣和c1～c6烷基醇混合均勻後在10～30mpa下進行壓塊，優選地，在10～25mpa下進行壓塊，更優選地，15～20mpa下進行壓塊。
33.焙燒並粉碎步驟
34.將所得壓塊焙燒並粉碎，得到粉碎後的物料。
35.焙燒溫度可以為900～1400℃，優選為1000～1350℃，更優選為1100～1300℃。焙燒時間可以為0.5～5h，優選為0.5～4h，更優選為0.5～2h。
36.將焙燒所得產物進行粉碎，研磨至-80目，優選為-90目，更優選為-100目。
37.第一溶出步驟
38.將粉碎後的物料用水溶出，得到第一溶出渣和第一溶出液。
39.在本發明中，所用水可以為自來水、去離子水、純淨水或蒸餾水，優選為去離子水。溶出溫度可以為15～40℃。溶出時間可以為0.5～3h。
40.粉碎後的物料與水的質量體積比為1g:(2～10)ml，優選為1g:(2～9)ml，更優選為1g:(3～5)ml。
41.第一溶出液即為含硫酸鉀的溶液。第一溶出渣為含有鋁、鈣、鎂、矽元素的固體。
42.硫酸鉀的獲得步驟(即第一溶出液的處理步驟)
43.將第一溶出液蒸髮結晶，得到硫酸鉀。
44.將第一溶出液蒸發濃縮至原體積的2/5～3/5，冷卻結晶，離心分離，得到硫酸鉀。其中的蒸發冷凝水及結晶母液可以返回至步驟(3)的溶出工序中循環利用。
45.第一溶出渣的處理步驟
46.將第一溶出渣用碳酸鈉溶液溶出，得到第二溶出渣和第二溶出液。
47.在某些具體的實施方案中，將第一溶出渣用碳酸鈉溶液溶出，過濾，得到第二溶出渣和第二溶出液。碳酸鈉溶液的濃度可以為15～50wt％，優選為15～40wt％，更優選為20～35wt％。溶出溫度可以為70～90℃，優選為75～90℃，更優選為80～90℃。溶出時間可以為1～4h，優選為1～3h，更優選為2～3h。
48.第二溶出渣為含矽鈣鎂元素的固體，可以作為矽鈣鎂土壤調理劑。
49.將第二溶出液經過除雜、碳分轉型得到氫氧化鋁沉澱和碳酸鈉溶液。在本發明中，可以將氫氧化鋁沉澱進一步煅燒，得到氧化鋁。
50.在本發明中，可以將第二溶出液採用氧化鈣進行除雜(主要為脫矽)，得到除雜後的溶出液。氧化鈣的量可以以第二溶出液中的矽含量為基準，以化學計量比計算而得。將除
雜後的溶出液進行碳分轉型。
51.在本發明中，所述碳分轉型包括：向除雜後的溶出液中通入二氧化碳。通入二氧化碳時的溫度可以為40～80℃，優選為50～70℃。使得鋁酸鈉生成氫氧化鋁沉澱和可溶性碳酸鈉。然後，可以通過過濾獲得氫氧化鋁沉澱和碳酸鈉溶液。
52.《c1～c6烷基醇在協同處理富鉀板巖與稀土冶煉白渣中的用途》
53.本發明還提供一種c1～c6烷基醇在協同處理富鉀板巖與稀土冶煉白渣中的用途。所述c1～c6烷基醇選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或正丁醇中的一種或多種。具體步驟如前文所述，在此不做贅述。
54.以下實施例中，所述富鉀板巖取自白雲鄂博礦區；白渣取自稀土冶煉分公司華美公司，是處理硫酸鎂廢水得到的廢渣。
55.實施例1
56.將從白雲鄂博礦區採集到的富鉀板巖塊樣進行破碎，球磨至-100目，得到富鉀板巖粉末。將富鉀板巖粉末與稀土冶煉白渣按質量比為1:2配料後並添加無水乙醇混合均勻，然後在15mpa的壓力下壓塊。其中，無水乙醇的質量與富鉀板巖粉末和稀土冶煉白渣質量之和的比為0.8:100。
57.將上述壓塊在1100℃下焙燒30min。取出樣品，自然冷卻後粉碎至-80目，得到粉碎後的物料。
58.向粉碎後的物料中加入去離子水進行攪拌溶出0.5h，過濾，得到第一溶出渣和第一溶出液。其中，粉碎後的物料與去離子水的質量體積比為1g:3ml。
59.將第一溶出液蒸發，經蒸發2/5體積後，冷卻結晶，得到硫酸鉀。冷凝水、母液返回與去離子水合併作為初始溶出劑，循環利用。
60.將第一溶出渣用碳酸鈉溶液溶出，過濾得到第二溶出渣和第二溶出液。第二溶出渣可直接用作矽鈣鎂土壤調理劑。將第二溶出液加入氧化鈣進行除雜，然後將除雜後的溶出液通入二氧化碳，得到氫氧化鋁沉澱和碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液可返回到浸出工序用作浸出劑，達到循環利用。氫氧化鋁沉澱經高溫灼燒得到氧化鋁副產品。
61.實施例2
62.將從白雲鄂博礦區採集到的富鉀板巖塊樣進行破碎，球磨至-100目，得到富鉀板巖粉末。將富鉀板巖粉末與稀土冶煉白渣按質量比為1:3配料後並添加無水乙醇混合均勻，然後在15mpa的壓力下壓塊。其中，無水乙醇的質量與富鉀板巖粉末和稀土冶煉白渣質量之和的比為0.8:100。
63.將上述壓塊在1200℃下焙燒60min。取出樣品，自然冷卻後粉碎至-80目，得到粉碎後的物料。
64.向粉碎後的物料中加入去離子水進行攪拌溶出0.5h，過濾，得到第一溶出渣和第一溶出液。其中，粉碎後的物料與去離子水的質量體積比為1g:5ml。
65.將第一溶出液蒸發，經蒸發2/5體積後，冷卻結晶，得到硫酸鉀。冷凝水、母液返回與去離子水合併作為初始溶出劑，循環利用。
66.將第一溶出渣用碳酸鈉溶液溶出，過濾得到第二溶出渣和第二溶出液。第二溶出渣可直接用作矽鈣鎂土壤調理劑。將第二溶出液加入氧化鈣進行除雜，然後將除雜後的溶出液通入二氧化碳，得到氫氧化鋁沉澱和碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液可返回到浸出工序用作
浸出劑，達到循環利用。氫氧化鋁沉澱經高溫灼燒得到氧化鋁副產品。
67.實施例3
68.將從白雲鄂博礦區採集到的富鉀板巖塊樣進行破碎，球磨至-100目，得到富鉀板巖粉末。將富鉀板巖粉末與稀土冶煉白渣按質量比為1:4配料後並添加無水乙醇混合均勻，然後在15mpa的壓力下壓塊。其中，無水乙醇的質量與富鉀板巖粉末和稀土冶煉白渣質量之和的比為1:100。
69.將上述壓塊在1300℃下焙燒60min。取出樣品，自然冷卻後粉碎至-80目，得到粉碎後的物料。
70.向粉碎後的物料中加入去離子水進行攪拌溶出1h，過濾，得到第一溶出渣和第一溶出液。其中，粉碎後的物料與去離子水的質量體積比為1g:3ml。
71.將第一溶出液蒸發，經蒸發2/5體積後，冷卻結晶，得到硫酸鉀。冷凝水、母液返回與去離子水合併作為初始溶出劑，循環利用。
72.將第一溶出渣用碳酸鈉溶液溶出，過濾得到第二溶出渣和第二溶出液。第二溶出渣可直接用作矽鈣鎂土壤調理劑。將第二溶出液加入氧化鈣進行除雜，然後將除雜後的溶出液通入二氧化碳，得到氫氧化鋁沉澱和碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液可返回到浸出工序用作浸出劑，達到循環利用。氫氧化鋁沉澱經高溫灼燒得到氧化鋁副產品。
73.表1
[0074][0075]
本發明並不限於上述實施方式，在不背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員可以想到的任何變形、改進、替換均落入本發明的範圍。