一种用赤泥生产岩棉过程中产生的渣球废料提取稀有金属氧化物的工艺方法技术

本发明专利技术涉及对赤泥生产岩棉过程中产生的渣球废料的资源化利用，也是赤泥综合利用的技术领域，具体来说，是一种用赤泥生产岩棉过程中产生的渣球废料提取稀有金属氧化物的工艺方法。包括如下步骤：对渣球废料进行铁的彻底分离，采用磁选提铁的方法对渣球废料进行充分提铁处理；渣球碎料送入渣球碎料周转仓；将渣球碎料装入标准不锈钢网箱送入分离池；盐酸浸出液金属氧化物的提取；钛、硅氧化物在酸解池的分离。该工艺在用赤泥生产岩棉过程中产生高附加值的情况下，按一步步分离，分级富集的原则,能有效提取稀土元素，废水处理量少，符合节能和环保的要求，整个工艺过程不产生新的污染,且实现了赤泥的充分综合利用。

【技术实现步骤摘要】
一种用赤泥生产岩棉过程中产生的渣球废料提取稀有金属氧化物的工艺方法
本专利技术涉及对赤泥生产岩棉过程中产生的渣球废料的资源化利用，也是赤泥综合利用的
，具体来说，是一种用赤泥生产岩棉过程中产生的渣球废料提取稀有金属氧化物的工艺方法。本专利技术涉及在利用赤泥生产无机纤维(即岩棉)过程中，通过收集来自四辊离心机在离心纤维时甩出的落入地坑的渣球和集棉装置剔出的渣球，这些渣球废料是在通过电熔融炉将赤泥配料高温熔融过程中自然富集了赤泥中的钛、钪等稀有金属氧化物，对渣球废料再利用提取稀有金属氧化物，对大规模综合利用赤泥行业的发展能够产生积极的影响。
技术介绍
通过专利号：2015106684305和201710949843X“利用赤泥生产无机纤维的工艺方法”，在利用赤泥生产岩棉的生产过程中会产生渣球废料，这些废料里其中渣球占3％左右，主要来自集棉装置剔出来渣球、四辊离心机在离心纤维时甩出的落入地坑的渣球，一条生产线每年可产生千吨级的渣球废料，这些渣球废料无法降解，采用堆积或掩埋的方式进行处理，污染环境。目前，最有效的办法是通过专利号：2019216996504“一种岩棉渣球再利用系统”，能够将赤泥生产岩棉过程中产生的渣球废料与赤泥等混合到制球工段，制成球块状物料成为生产岩棉的原材料回收再利用。本专利技术的原料渣球是基于如下描述的赤泥生产无机纤维(岩棉)的方法中产生的渣球废料，对赤泥生产无机纤维(岩棉)的方法介绍如下，本方法通过自主研发的成套“利用赤泥生产无机纤维的工艺方法”，主要生产过程工艺方法步骤为：r>(1)“利用赤泥生产无机纤维的工艺方法”，利用赤泥、固化剂、酸度系数调节剂中的Si、Ca、Fe、Al、Na、Mg元素资源，以赤泥为主料生产无机纤维(即岩棉)，赤泥配比用量可达70％以上进行配料。(2)通过专利号：201721091999.0“一种用赤泥生产无机纤维过程中的制球系统”，包括配料机、破碎混料机、压球机和球仓箱体，配料机包括赤泥料仓和辅料料仓。将配料压制成球块，形成主料；(3)将制成球块主料通过集球块物料自然固化、储存、周转多功能于一体的专利号：201821987578.0“一种球块周转仓”，球块分区周转仓，通过完成球块的固化、周转、阴干、储存阶段，可以对其他整体料仓的生产周期错开，提高周转仓的使用效率，实现周转。球块周转仓中的赤泥球块物料，通过专利号：201920930289.5“一种用于电熔融炉的布料机构及布料系统”，提供的用于电熔融炉的布料机构，能够使物料较为均匀地分布在电熔融炉的三相电极周围、炉料预热均衡、给料量和给料位置具有较高的精度、还可以实现生产流程的手动控制和自动控制。通过定量适时合理给料，使三相电极电弧燃烧稳定、三相电流均衡，自动化操作节省人工、产品质量稳定、电熔融炉安全运行。(4)球块主料通过已公开的专利号：201910532713.5“一种电熔融炉、电熔融方法及电熔融赤泥生产岩棉的方法”和专利号：2019209302984“一种电熔融炉”高温融熔，利用电熔融炉代替冲天炉生产岩棉工艺过程的熔融工段，在使用电熔融炉利用赤泥为主料进行岩棉生产时，利用专利号：201920930354.4“一种用于电熔融炉的预热点火装置”，在三相石墨电极的尖端放电点附加大功率镍铬电阻丝预热，并作为点火装置，可对新电熔融炉炉内烘干、炉料预热、三相电极引燃电弧稳定过度。电熔融炉点电弧速度快，可平稳一次成功点弧，三相电流均衡，可自动或手动控制。三相石墨电极和岩棉熔融液工作层炉衬在长期高温、高碱熔融液条件下侵蚀下运行，每吨岩棉产品平均可有4-6kg碳被消耗在熔融液里，正好对炉料赤泥中的铁起到还原剂的作用，可在利用赤泥生产岩棉的同时还原出单质铁来。球块主料经高温电熔融炉，形成熔融液，熔融液上部为无机纤维溶液，无机纤维溶液经离心机甩丝处理，形成无机纤维，最终制成各类岩棉制品。熔融液下部为铁溶液，提铁处理。(5)通过专利号：201920930312.0“一种电熔融炉炉门”，设计炉门框和与流体出口位置匹配的可升降的炉门盖，使岩棉熔融液和铁液出口流量可控，从而能够保持炉内熔融液面降幅控制在能保持连续岩棉生产的合理高度范围内，使岩棉熔融液缓缓流出，岩棉熔融液通过四辊离心机可使岩棉长期稳定生产；由于铁液与岩棉的密度不同，此时岩棉液在上，铁液在下，当铁液达到一定程度可同时提出单质铁，铁液出口低于岩棉熔融液出口，使放铁可控，从而实现“出铁时能产棉，产棉时能出铁”，无须停产，可使电熔融炉三相电极均匀电弧放电功率保持不变，维持恒温发热，以保证电网不受负荷变化的影响和在放铁过程中电熔融炉稳定运行；通过炉门框和炉门盖的配合对溶体流口可随时进行封堵，以避免跑孔现象导致熔融液外泄的现象出现。(6)电熔融炉熔融的岩棉熔融液通过高速离心机甩丝处理，经专利号：201921702405.4“一种电热风循环固化岩棉板的系统”进行固化，该装置采用电能为热源，具有升温、降温快，无延时性的特点，固化分区热风温度可根据需要分别可调，具有余热充分利用、恒温、连续、稳定的效果，可固化生产出质量稳定的岩棉系列制品。利用赤泥生产岩棉采用高效电融熔炉、电热固化炉专利技术，热效率高达75％以上，每吨岩棉产品综合能耗为117.4千克标准煤。以赤泥为主料利用电熔融炉进行岩棉生产，投资成本、运行成本、环保成本、节能减排、产品质量等方面均优于冲天炉和其他熔融炉、固化炉生产岩棉制品。(7)整个生产工艺流程，每吨赤泥配料可生产岩棉70％以上、3％的棉尘、边角废料可充分重复利用、10％的单质铁、12％的烧失量、3％左右的渣球废料。3％左右的渣球废料在通过电熔融炉将赤泥高温熔融过程中，自然富集了赤泥中的钛、钪等镧系稀有金属氧化物，将再对渣球废料中的稀有金属氧化物进行进一步的提取，可实现赤泥资源综合利用率达到100％。对环境没有二次污染，达到对赤泥吃干榨净之目的。钪、钛、镧系元素物理化学性质、资源：(1)钪、钛、镧系元素资源：钪是典型的稀散金属元素，在稀土元素中仅低于镧、铈、铷、钇，为居第五位，比一些常见的金属如铅、汞、钼、金、银等还要高，但它的地质分布却极其分散。已知含钪的矿物有很多种，其中大都以类质同像置换形式存在。而作为钪的独立矿物却很少，仅有钪钇石、水磷钪石、硅钪矿和钛硅酸稀土矿等少数几种，并且矿源较小，在自然界中罕见，往往不能用作提取钪的工业原料。因此，工业上获得钪是经过综合处理有色稀有金属矿石，回收伴生元素钪来实现的。赤泥是氧化铝生产过程排放的固体废弃物,其排放量大,呈强碱性,包含多种成分,其中含有大量有价金属,尤其是稀土金属元素,有很大的回收利用价值。全世界2000万t的钪储量中有75％-80％是伴生在铝土矿中，在生产氧化铝过程中，铝土矿在碱溶时，Fe、Ca、Si、Mg、Ti、Sc等镧系元素由于氧化铝的大量溶解而留在赤泥中得到富集，铝土矿中98％以上的Ti、Sc等镧系元素富集于赤泥中，其TiO2、Sc2O3等镧系元素的氧化物含量可达100g/t以上,甚至有的高达200g/t。赤泥虽是氧化铝厂的工业废渣,但其中钛、钪等镧系元素的含量较高,接近工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用赤泥生产岩棉过程中产生的渣球废料提取稀有金属氧化物的工艺方法，其特征在于，步骤如下：/n步骤一，对渣球废料进行铁的彻底分离，采用磁选提铁的方法对渣球废料进行充分提铁处理；/n步骤二，渣球碎料送入渣球碎料周转仓；/n步骤三，将渣球碎料装入标准不锈钢网箱送入分离池；/n步骤四，盐酸浸出液中钪及镧系稀土元素金属氧化物的提取；/n步骤五，钛、硅氧化物在酸解池的分离。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用赤泥生产岩棉过程中产生的渣球废料提取稀有金属氧化物的工艺方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一，对渣球废料进行铁的彻底分离，采用磁选提铁的方法对渣球废料进行充分提铁处理；
步骤二，渣球碎料送入渣球碎料周转仓；
步骤三，将渣球碎料装入标准不锈钢网箱送入分离池；
步骤四，盐酸浸出液中钪及镧系稀土元素金属氧化物的提取；
步骤五，钛、硅氧化物在酸解池的分离。


2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，在步骤一中，对渣球废料采用两次磁选提铁的处理方法。


3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，在步骤三中，渣球碎料送入渣球碎料周转仓后，然后通过计量称重后进入标准不锈钢网箱，再送入分离池。


4.根据权利要求1或2或3所述的工艺方法，其特征在于，步骤一对渣球废料进行铁的彻底分离，详细步骤为：
(1)用铲车将收集好的渣球废料送入渣球废料待处理料仓，然后渣球废料通过自动皮带输送机送入磁选机进行第一次提铁粗选；实现了第一次铁和渣球的分离，铁从磁性物料出口自动分离出来，用铲车进行堆放待售，渣球废料通过磁选机磁选除铁后，剩下的渣球废料从磁选机非磁性物料出口自动分离出来；
(2)将第一次磁选后的渣球废料，再通过自动皮带输送机送入双级锤式破碎机的料斗，由双级锤式破碎机对渣球废料进行破碎，颗粒度控制在1.8-2.2毫米，得到渣球碎料；进一步的优选，双级锤式破碎机具体操作为，渣球废料从双级锤式破碎机的料斗的进料口进入破碎腔内，第一组锤头逆时针不断向下翻动，对物料进行拍打，互相粉碎，达到锤粉料，料粉料的效果，再进入第二组锤头进行反复拍打，两组锤头对物料进行高速拍打式粉碎，当物料粉碎到一定细度后从锤头缝隙中排出，从而保证出料粒度的细度；
(3)第二次磁选提铁，通过自动皮带输送机将破碎好的含少量铁的渣球碎料送入超强干式磁选机的料仓精选；进一步的优选，具体操作为，渣球碎料经料仓落入匀速给料装置，通过给料装置将物料在没有进入磁选区之前，用振动的方式对物料和磁性物质通过重力和振动，使粘连或包裹的磁性物质基本实现分散状态，并能够均匀的送到磁选区域，在设备的磁选区受到重力和磁场力的作用下，利用物料的磁性差异有不同的运动轨迹实现分离，磁性物质被吸附在磁辊表面旋转到达精矿区，毛刷将吸附在磁辊表面上的磁性物料刷脱，铁从磁性物料出口自动分离出来，含有钛、钪及镧系元素氧化物的渣球碎料从超强干式磁选机非磁性物料出口自动分离出来，落入自动皮带输送机进料端的上方，经自动皮带输送机将这些渣球碎料送入渣球碎料周转仓待用。


5.根据权利要求1或2或3所述的工艺方法，其特征在于，步骤二，渣球碎料送入渣球碎料周转仓，详细步骤如下：两次提铁后的渣球碎料送入渣球碎料周转仓，通过自动皮带输送机从上面上料，渣球碎料周转仓下面有渣球碎料周转仓出料口，渣球碎料周转仓出料口与单管式螺旋送料机进料口接通，该单管式螺旋送料机不锈钢网箱对接；进一步优选，通过对单管式螺旋送料机的调控，实现周转仓下面均匀出料，采用单管螺旋送料机根据使用要求设计成水平输送，倾斜输送，垂直输送。


6.根据权利要求1或2或3所述的工艺方法，其特征在于，步骤三，将渣球碎料装入标准不锈钢网箱送入分离池；具体步骤如下：
将渣球碎料周转仓中的渣球碎料通过单轴螺旋输送机将渣球碎料装入不锈钢网箱自动称重，后通过行车式电子吊钩秤吊钩吊起不锈钢网箱，送入带有盐酸浸出液的分离池，将钛、硅和钙、镧系稀土元素进行分级分离；进一步的优选，分离池中盐酸浸出液与渣球碎料液固比L/S＝3-5:1,进一步优选,分离池中盐酸浸出液与渣球碎料液固比L/S＝5:1；进一步的优选，该分级分离过程中，前期用盐酸浸出钪、镧系稀土元素的过程反应所需温度为60-90℃；中期氯化钙的提取，所需温度为升至240-280℃，进一步优选，所需温度为升至260℃；后期盐酸浸出液加入氢氧化钠溶液生成钪、镧系稀土元素的氢氧化沉淀物，去除盐的水合物后，钪、镧系稀土元素的氢氧化沉淀，经600-800℃温度灼烧氢氧化沉淀物，就可分离稀有金属氧化物；进一步的优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，张涛，刘晓明，张欣，张银国，
申请(专利权)人：北京金亚润环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11