从矿渣中选择性浸出有价元素的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种从矿渣中选择性浸出有价元素的方法及装置。该方法包括：使矿渣与第一矿相重构剂的水溶液进行混合，得到重构矿物酸盐；将重构矿物酸盐与第二矿相重构剂进行低温焙烧，得到低温焙烧产物；将低温焙烧产物进行中温焙烧，得到中温焙烧产物；及对中温焙烧产物进行洗涤，得到含有有价元素的浸出液。在第一矿相重构剂的作用下，矿渣实现第一次重构；在第二矿相重构剂的作用下进行低温焙烧，使重构矿物酸盐实现第二次重构；经中温焙烧过程，使低温焙烧产物进行第三次重构；经洗涤得到含有有价元素的浸出液。通过三次矿相重构过程能够抑制焙烧过程中有价元素的热解过程，实现选择性浸出有价元素的目的。

Method and Device for Selective Leaching of Valuable Elements from Slag

The invention provides a method and device for selectively leaching valuable elements from slag. The method includes: mixing the slag with the water solution of the first mineral phase remodeling agent to obtain the reconstructed mineral salts; calcining the reconstructed mineral salts with the second mineral phase remodeling agent at low temperature to obtain the low-temperature roasting products; calcining the low-temperature roasting products at medium temperature to obtain the medium-temperature roasting products; and washing the medium-temperature roasting products to obtain the leaching solution containing valuable elements. The slag is reconstructed for the first time under the action of the first mineral phase reconstructor; the reconstructed mineral salts are reconstructed for the second time by roasting at low temperature under the action of the second mineral phase reconstructor; the products of low temperature roasting are reconstructed for the third time by roasting at medium temperature; and the leaching solution containing valuable elements is obtained by washing. The pyrolysis process of valuable elements in roasting process can be inhibited by the third mineral phase reconstruction process, and the purpose of selective leaching of valuable elements can be achieved.

【技术实现步骤摘要】
从矿渣中选择性浸出有价元素的方法及装置
本专利技术涉及湿法冶金有价元素回收领域，具体而言，涉及一种从矿渣中选择性浸出有价元素的方法及装置。
技术介绍
矿渣中有价元素回收的相关专利技术专利,较少，现有方法主要是采用直接酸浸法提取有价元素，这种方法通常对目标元素的选择性浸出不够强。矿渣中可溶于酸的元素都可或多或少溶于浸出液中，其中，硅元素对固液分离会造成极大地困难。在萃取、洗涤、反萃、提纯等后续环节中，杂质元素硅、铁、钛、铬等无疑将增加有价元素萃取分离难度。直接矿物酸浸出法酸耗量较高，且酸不可回收，萃余液和浸后渣还需中和处理。此外，浸出液中较高杂质元素导致萃取难度高。硅元素在浸出过程中可能由于硅酸的形成，使固液分离极其困难。因而现有方法对有价元素的提取效果还不够理想。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种从矿渣中选择性浸出有价元素的方法及装置，以解决采用现有的直接酸浸法对矿渣进行浸出时存在有价元素的浸出率较低的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术一方面提供了一种从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，该方法包括：使矿渣与第一矿相重构剂进行混合，得到重构矿物酸盐，第一矿相重构剂包括酸，有价元素包括钪、镍、钴、钇、镧、铯、钕和镝中的一种或多种；将重构矿物酸盐与第二矿相重构剂进行低温焙烧，得到低温焙烧产物，低温焙烧过程的温度为10～600℃，第二矿相重构剂包括碱金属无机盐和/或铵盐；将低温焙烧产物进行中温焙烧，得到中温焙烧产物，中温焙烧过程的温度为50～800℃；及对中温焙烧产物进行洗涤，得到含有有价元素的浸出液。进一步地，第一矿相重构剂中酸的浓度为0.5倍分析纯浓度以上，每克矿渣所需的第一矿相重构剂的体积为0.2～1.5mL；优选地，第一矿相重构剂中酸的浓度为0.5倍分析纯浓度以上，每克矿渣所需的第一矿相重构剂体积为0.5～1mL。进一步地，每克矿渣所需的第二矿相重构剂的重量为0.01～1g；优选地，每克矿渣所需的第二矿相重构剂的重量为0.1～0.5g。进一步地，第一矿相重构剂中的酸选自HCl、HNO3和H2SO4中的一种或多种；优选地，第二矿相重构剂中的碱金属无机盐选自Na2SO4、K2SO4、NaCl、KCl、NaNO3、KNO3、CaO、CaSO4和CaCl2中的一种或多种；优选地，第二矿相重构剂中的铵盐选自(NH4)2SO4和/或NH4HSO4。进一步地，中温焙烧过程为变温过程，优选地，中温焙烧过程中的变温速率为2～15℃/min。进一步地，低温焙烧过程的时间为1～240min，中温焙烧过程的时间为10～240min。进一步地，中温焙烧过程为负压焙烧过程，优选地，焙烧压力为-8MPa～-0.08MPa。进一步地，低温焙烧过程为变温过程；优选地，低温焙烧过程中的升温速率为0.1～15℃/min。进一步地，洗涤过程包括：在搅拌作用下，采用洗涤剂对中温焙烧物料依次进行浸出及分离处理的步骤；优选地，洗涤剂为pH2.5～3.2酸液，每克中温焙烧物料对应的酸液的用量为2～15mL，浸出时间为10～240min，搅拌强度为100～400rpm。进一步地，洗涤处理过程的温度为15～90℃。进一步地，上述矿渣选自红土矿、红土镍矿、铌钛钪矿和赤泥中的一种或多种。本申请另一方面还提供了一种从矿渣中选择性浸出有价元素的装置，该有价元素包括钪、镍、钴、钇、镧、铯、钕和镝中的一种或多种，上述装置包括：混料单元、焙烧单元和洗涤单元，混料单元具有矿渣进口、第一矿相重构剂进口、第二矿相重构剂进口和重构矿物酸盐出口，混料单元用于将矿渣在第一矿相重构剂的作用下进行第一次矿相重构以得到重构矿物酸盐，其中第一矿相重构剂进口用于供应酸作为第一矿相重构剂，第二矿相重构剂进口用于供应碱金属无机盐和/或铵盐作为第二矿相重构剂；焙烧单元与重构矿物酸盐出口相连，焙烧单元用于依次对重构矿物酸盐与第二矿相重构剂的混合物进行第一次焙烧和第二次焙烧，第一次焙烧用于使重构矿物酸盐进行第二次矿相重构，第二次焙烧用于使第一次焙烧产生的第一焙烧产物进行第三次矿相重构；洗涤单元与焙烧单元的出口相连，用于对第二次焙烧产生的第二焙烧产物进行洗涤，得到含有有价元素的浸出液。进一步地，混料单元包括：第一反应装置、第一加料装置、第二加料装置和第三加料装置，第一反应装置具有矿渣进口、第一矿相重构剂进口、第二矿相重构剂进口和重构矿物酸盐出口，第一反应装置用于向第一次矿相重构提供反应场所；第一加料装置与矿渣进口相连，用于提供矿渣；第二加料装置与第一矿相重构剂进口相连，用于提供第一矿相重构剂；以及第三加料装置与第二矿相重构剂进口相连，用于提供第二矿相重构剂。进一步地，混料单元还包括第一搅拌装置，第一搅拌装置设置在第一反应装置内。进一步地，焙烧单元包括第二反应装置和第一加热装置，与重构矿物酸盐出口相连，用于向第二次矿相重构和第三次矿相重构提供反应场所；第一加热装置用于对第二反应装置进行加热。进一步地，第二反应装置用于向第二次矿相重构提供反应场所以产生第一焙烧产物，焙烧单元还包括：第三反应装置和第二加热装置，第三反应装置与第二反应装置相连，用于向第三次矿相重构提供反应场所；第二加热装置用于对第三反应装置进行加热。进一步地，焙烧单元还包括控压装置，控压装置用于调节第三反应装置内的压力。进一步地，第三反应装置还具有再生重构剂出口，焙烧单元还包括矿相重构剂回收装置，矿相重构剂回收装置分别与再生重构剂出口和第二矿相重构剂进口相连，用于回收第三反应装置产生的再生重构剂并将其返回至混料单元中作为至少一部分第二矿相重构剂。进一步地，第三反应装置还具有尾气出口，焙烧单元还包括尾气回收装置，尾气回收装置与尾气出口相连，用于回收第三反应装置产生的尾气。进一步地，洗涤单元包括：第四反应装置、第二搅拌装置和第四加料装置，第四反应装置与焙烧单元的出口相连，第四反应装置具有洗涤剂进口；第二搅拌装置置于第四反应装置内；以及第四加料装置与洗涤剂进口相连，用于向第四反应装置中提供酸。进一步地，洗涤单元还包括第三加热装置，第三加热装置用于调节第四反应装置内的温度。应用本专利技术的技术方案，矿渣与第一矿相重构剂混合后，转变为对应的重构矿物酸盐的过程，实现第一次矿渣中矿相第一次重构，同时也是为第二次和第三次重构做准备。低温焙烧过程中，使第二矿相重构剂中的碱金属离子或氨根离子进入铁/铝氧四面体或六面和其他酸难转变矿物晶体中，并与之形成复盐，实现第二次重构。接着在中温焙烧过程中，复盐进行热解，复盐热解之后，杂质金属盐再继续热解为对应的氧化物矿相，实现第三次重构过程。最后经洗涤得到含有有价元素的浸出液。在复盐的热解和杂质金属盐热解过程中，吸收大量热量，该过程抑制了其周围钪镍钴元素形成的复盐的热解发生或抑制简单矿物盐(如钪硫酸盐)的继续热解，这使得能够实现有价元素的选择性浸出。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的一种优选的实施方式提供的从矿渣中选择性浸出有价元素的方法的工艺流程图；图2示出了根据本专利技术的另一种优选的实施方式提供的从矿渣中选择性浸出有价元素的方法中采用的装置的结构框图。其中，上述附图包括以下附图标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，其特征在于，所述方法包括：使所述矿渣与第一矿相重构剂进行混合，得到重构矿物酸盐，所述第一矿相重构剂包括酸，所述有价元素包括钪、镍、钴、钇、镧、铯、钕和镝中的一种或多种；将重构矿物酸盐与第二矿相重构剂进行低温焙烧，得到低温焙烧产物，所述低温焙烧过程的温度为10～600℃，所述第二矿相重构剂包括碱金属无机盐和/或铵盐；将所述低温焙烧产物进行中温焙烧，得到中温焙烧产物，所述中温焙烧过程的温度为50～800℃；及对所述中温焙烧产物进行洗涤，得到含有有价元素的浸出液。

【技术特征摘要】
1.一种从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，其特征在于，所述方法包括：使所述矿渣与第一矿相重构剂进行混合，得到重构矿物酸盐，所述第一矿相重构剂包括酸，所述有价元素包括钪、镍、钴、钇、镧、铯、钕和镝中的一种或多种；将重构矿物酸盐与第二矿相重构剂进行低温焙烧，得到低温焙烧产物，所述低温焙烧过程的温度为10～600℃，所述第二矿相重构剂包括碱金属无机盐和/或铵盐；将所述低温焙烧产物进行中温焙烧，得到中温焙烧产物，所述中温焙烧过程的温度为50～800℃；及对所述中温焙烧产物进行洗涤，得到含有有价元素的浸出液。2.根据权利要求1所述的从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，其特征在于，所述第一矿相重构剂中所述酸的浓度为0.5倍分析纯浓度以上，每克所述矿渣所需的所述第一矿相重构剂的比例为0.2～1.5mL；优选地，所述第一矿相重构剂中所述酸的浓度为0.5倍分析纯浓度以上，每克所述矿渣所需的所述第一矿相重构剂的体积为0.5～1mL。3.根据权利要求1或2所述的从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，其特征在于，每克所述矿渣所需的所述第二矿相重构剂的重量比为0.01～1g；优选地，每克所述矿渣所需的所述第二矿相重构剂的重量为0.1～0.5g。4.根据权利要求1所述的从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，其特征在于，所述第一矿相重构剂中的所述酸选自HCl、HNO3和H2SO4中的一种或多种；优选地，所述第二矿相重构剂中的所述碱金属无机盐选自Na2SO4、K2SO4、NaCl、KCl、NaNO3、KNO3、CaO、CaSO4和CaCl2中的一种或多种；优选地，所述第二矿相重构剂中的所述铵盐为(NH4)2SO4和/或NH4HSO4。5.根据权利要求1至4中任一项所述的从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，其特征在于，所述中温焙烧过程为变温过程，优选地，所述中温焙烧过程中的变温速率为2～15℃/min。6.根据权利要求1所述的从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，其特征在于，所述低温焙烧过程的时间为1～240min，所述中温焙烧过程的时间为10～240min。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述中温焙烧过程为负压焙烧过程，优选地，焙烧压力为-8MPa～-0.08MPa。8.根据权利要求7所述的从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，其特征在于，所述低温焙烧过程为变温过程；优选地，所述低温焙烧过程的升温速率为0.1～15℃/min。9.根据权利要求1所述的从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，其特征在于，所述洗涤过程包括：在搅拌作用下，采用洗涤剂对所述中温焙烧物料依次进行浸出及分离处理的步骤；优选地，所述洗涤剂为pH2.5～3.2酸液，每克所述中温焙烧物料对应的所述酸液的用量为2～15mL，浸出时间为10～240min，搅拌强度为100～400rpm；优选地，所述洗涤过程的温度为15～90℃。10.根据权利要求9所述的从矿渣中选择性浸出有价元素的方法，其特征在于，所述矿渣选自红土矿、红土镍矿、铌钛钪矿和赤泥中的一种或多种。11.一种从矿渣中选择性浸出有价元素的装置，其特征在于，所述有价元素包括钪、镍、钴、钇、镧、铯、钕和镝中的一种或多种，所述装置包括：混料单元(10)，所述混料单元(10)具有矿渣进口、第一矿相重构剂进口、第二矿相重构剂进口和重构矿物酸盐出口，所述混料单元(10)用于将矿渣在第一矿相重构剂的作用下进行第一次矿相重构以得到重构矿物酸盐，其中所述第一矿相重构剂进口用于供应酸作为所述第一矿相重构剂，所述第二矿相重构剂进口用于供应碱金属无机盐和/或铵盐作为第二矿相重构剂；焙烧单元(20)，所述焙烧单元(20)与所述重构矿物酸盐出口相连，所述焙烧单元(20)用于依次对所述重构矿物酸盐与所述第二矿相重构剂的混合物进行第一次...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘召波，王玮玮，李诺，杜尚超，付国燕，孙宁磊，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11