将钢渣或铁渣中的钙和/或镁元素转化为碳酸盐的方法技术

本发明专利技术提供一种将钢渣或铁渣中的钙和／或镁元素转化为碳酸盐的方法，该方法包括以下步骤：ａ．将２－４个碳原子数的有机酸和与该有机酸相混溶的有机溶剂混合，得到有机相；ｂ．向有机相中加入水，得到两相混合溶液；ｃ．用两相混合溶液在３０－１００℃浸渍钢渣或铁渣３０－１５０分钟，得到含有残渣的浸出液；ｄ．过滤所述的浸出液，去除残渣，并向去除残渣的浸出液中通入ＣＯ↓［２］气体，得到碳酸盐。本发明专利技术利用利用含有２－４个碳原子数的有机酸和与该有机酸相混溶的有机溶剂混合而成的有机相，同时在该有机相中混合水，形成的两相混合溶液对钢渣或铁渣中钙和／或镁元素进行选择性浸出，浸出过程中钙和／或镁元素全部被浸出。

The steel slag or slag of calcium and / or magnesium carbonate into the method

The invention provides a steel slag or slag of calcium and / or magnesium carbonate into the method. The method comprises the following steps: A., organic acid 2 to 4 carbon atoms and organic solvent mixed with the miscible organic acid, organic phase to the organic phase; B. added water. Get the two-phase solution; C. two-phase mixture at 30 - 100 DEG C or 30 slag slag soaking for 150 minutes, get the leaching liquid containing residue; leaching solution, D. filtering the removal of debris, and to remove the residue of leaching solution by adding CO to the lower 2 gas, carbon acid salt. The invention uses the organic acid containing 2 to 4 carbon atoms and the organic acid miscible organic solvent mixture of organic phase, while the mixed aqueous organic phase of steel slag or slag calcium and / or magnesium by selective leaching of two-phase solution formed by leaching of calcium all elements and / or magnesium leaching.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将钢渣或铁渣中的钾和/或镁元素转化为碳酸盐的方 法，属于冶金工业固体废渣资源化利用

技术介绍
钢铁冶金工业所产生的固体废物如高炉渣、钢渣、铁合金渣和尘泥等， 占固体废物总量的18%。渣中含有各种有用元素如钙、镁、铁等有价元素， 是一项可再利用的二次资源。虽然目前大部分钢铁冶金工业所产生的固体 废渣已得到了利用，但缺乏全量和高附加值的利用技术。高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。它由铁矿石中的脉石、 燃料中的灰分和熔剂(一般是石灰石)中的非挥发组分形成的固体废物。 每生产一吨生铁要副产0.3-0.6吨高炉渣。钢渣是炼钢过程产生的废渣。它,. 是在除去生铁中碳、硅、磷和硫等杂质的过程中，造渣材料和冶金反应物 以及熔融的炉衬材料所形成的融合物。每生产一化净且钢要副产0.13 -屯钢 渣。随着我国钢铁产量不断提高，钢渣或铁渣的排放量也不断增多。目前 高炉渣利用率在80%左右，主要用作生产矿渣硅酸盐水泥，然而增加矿渣 掺量将引起水泥强度明显下降，从而影响该品种水泥的适用范围。钢渣的 利用率在35%左右，主要用作代替石灰石、白云石、铁矿石等冶炼熔剂返 回烧结、返回高炉和返回转炉以及用作建筑和筑路材料，但其用量有限， 并且还受到许多限制，如CaO和MgO的存在使钢渣的体积不稳定、Ca2Si04 由a相向y相的转变使钢渣容易粉化。上述钢渣或铁渣的利用方式也会造成钩、镁元素资源的浪费。利用钢 渣或铁渣中的钙、镁元素能够与温室气体C02进行碳酸化反应，从而将 co2以稳定的碳酸盐化合物形式固定起来，因此综合利用钢渣或铁渣中的 钙、镁元素资源，也具有较好的环境效益。中国专利号为CN200610112792.7 中公开了 一种矿物碳酸化固定co2联产碳酸盐产品的工艺，主要是利用酸 性媒质将钢渣或铁渣中钩、镁元素浸出，然后通过碳酸化过程将钾、镁元素转化为高附加值碳酸盐产品。由于钢渣或铁渣被酸性媒质浸出过程中，钙、镁、铁元素同时被浸出，从而需要加入碱性物，调节浸出溶液的pH 值，从而实现钙、镁、铁元素的分离，并且酸性媒质的回收需要通过减压 精馏，因此整个工艺流程较长、经济性不好。
技术实现思路
下文中的术语钢渣指的是生铁炼钢后得到的固体残渣，铁渣 指的是用铁矿石炼铁后得到的固体残渣。本专利技术的目的是提供将钢渣或铁渣中的4丐和/或镁元素转化为碳酸盐 的方法。本专利技术提供了一种将钢渣或铁渣中的钙和/或镁元素转化为碳酸盐的 方法，该方法包括以下步骤a. 将2-4个石友原子数的有机酸和与该有机酸相混溶的有才几溶剂混合， 得到有机相；b. 向有机相中加入水，得到两相混合溶液；c. 用两相混合溶液在30-10(TC浸渍钢渣或铁渣30-150分钟，得到含 有残渣的浸出液；d. 过滤所述的含有残渣的'浸出液，去除残渣，并向去除残渣的浸出i中通入C02气体，得到碳酸盐。优选地，还在所述的步骤b和步骤c之间将所述的钢渣或铁渣粉碎成 粒径为50-200目的钢渣或铁渣。优选地，2-4个碳原子数的有机酸选自草酸、乙酸、柠檬酸、丙酸和 丁酸中的一种或几种。优选地，所述的与该有机酸相混溶的有才几溶剂选自正辛醇、苯、曱苯、 磷酸三丁酯和三辛基氧磷中的一种或几种。优选地，有机相和7jc的体积比为0.5-5: 1。优选地，所述的水是纯水或含钩和/或^:离子的硬水。优选地，所述的含钩和/或镁离子的硬水中4丐、镁离子的总浓度小于 2mo1/1 。优选地，所述的有4几酸在有机相中的浓度为0.5-2mol/l。 优选地，步骤c中的钢渣或铁渣和有机酸的质量比为0.5-5: 1。 本专利技术的另 一方面还提供了 一种，该方法包括以下步骤a. 将2-4个碳原子数的有机酸和与该有才几酸相混溶的有机溶剂混合，得到有机相；b. 向有机相中加入水，得到两相混合溶液；c. 用两相混合溶液在30-100。C浸渍钢渣或铁渣30-150分钟，得到含有残渣的浸出液；d. 将所述的含有残渣的浸出液静置，分离为含有残渣的水层和有机层；e. 过滤含有残渣的水层，收集残渣，再将去除残渣后的水层和有机层混合；f. 向步骤e得到的混合溶液中通入C02气体，得到碳酸盐。优选地，还在所述的步骤b和步骤c之间将所述的钢渣或铁渣粉碎成粒径为50-200目的钢渣或4失渣。优选地，2-4个碳原子数的有机酸选自草酸、乙酸、丙酸、乳酸、柠檬酸和丁酸中的一种或几种。优选地，所述的与该有机酸相混溶的有机溶剂选自正辛醇、苯、曱苯、磷酸三丁酯和三辛基氧磷中的一种或几种。优选地，所述有才几相和水的体积比为0.5-5: 1。优选地，所述的水是纯水或含4丐和/或镁离子的硬水。优选地，所述的含4丐和/或镁离子的硬水中钙、镁离子的总浓度小于2mo1/1 。优选地，所述的有才几酸在有机相中的浓度为0.5-2mol/l。优选地，步骤c中的钢渣或铁渣和有机酸的质量比为0.5-5: 1。本专利技术所用对象为钢铁生产过程产生的难处理固体废渣，主要含有钙、镁、铁、铝、硅等有价元素，其中钢渣中还含有大量游离的氧化钙，从而使得钢渣不稳定，容易吸收空气中的水和C02使自身体积发生膨胀。钢渣或铁渣中高含量氧化钙正好可以作为矿物碳酸化固定温室气体C02的最佳原料。利用酸性媒质浸出时，除了钙、镁元素以外，钢渣或铁渣中的铁、铝、硅等杂质离子也一同被浸出，因而需要加入一些添加剂，以便将这些杂质离子先沉淀出来。本专利技术采用2-4个碳原子数的有机酸和与该有机酸相混溶的有机溶剂混合而成的有机相，同时在该有机相中混合水，形成两相混合溶液。本专利技术釆用两相混合溶液替代现有技术的采用2-4个碳原子数的有机酸，进行钢渣或铁渣中钙、镁元素选择性浸出。浸出过程是在两相混合溶液加热到30-100。C的条件下进行的，2-4个碳原子数的有机酸是逐步的从有机溶剂中释放出来，与钢渣或铁渣中的钙、镁、铁、铝、硅组分发生反应，因而可以有效的控制钙、镁、铁、铝、硅元素的浸出动力学。并且铁、铝、硅元素可在一定酸性条件下(pH<7)水解形成沉淀析出。因此，与现有技术不同，本专利技术不需要另外添加含钙的碱性物，也不需要将含钾离子浸出液的pH调节到7-8,就可以通过有效控制工艺条件使得钢渣或铁渣中钓和/或镁元素选择性浸出，同时含酸性媒质的有机溶剂也被钙、镁元素反萃而再生。本专利技术的有益效果是利用含有2-4个碳原子数的有机酸和与该有机酸相混溶的有机溶剂混合而成的有机相，同时在该有机相中混合水，形成的两相混合溶液对钢渣或铁渣中钩和/或镁元素进行选择性浸出，浸出过程中钙和/或镁元素几乎全部被浸出，而钢渣或铁渣中其它有价元素如铁、铝、硅则先被浸出后逐渐水解形成沉淀重新留在渣中。此外浸出后所得的两相混合溶液通过碳酸化反应后，可以重新生成含有有机酸的有机溶剂，即有机相,续进行钢渣或铁渣中钩和/或镁元素选择性,浸出。如果釆用现有技术的方^,由于采用多步提取钢渣或铁渣中的钙和/k镁元素，并且在提取中还用了含钙的碱性物，所以难以将碳酸化后的有机相直接回收循环使用。通过以上方法可以使得钢铁冶炼过程中产生的大量难处理钢渣或铁渣得到资源化利用，特别是将钢渣或铁渣中的钙和/或镁有价元素得到有效回收。本专利技术所用的含酸性媒质的有机溶剂都可以回收循环使用。在钢渣或铁渣中钧和/或镁元素选择性浸出过程中，4丐和/或镁元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将钢渣或铁渣中的钙和／或镁元素转化为碳酸盐的方法，该方法包括以下步骤：　ａ．将２－４个碳原子数的有机酸和与该有机酸相混溶的有机溶剂混合，得到有机相；　ｂ．向所述的有机相中加入水，得到两相混合溶液；　ｃ．用所述的两相混合 溶液在３０－１００℃浸渍钢渣或铁渣３０－１５０分钟，得到含有残渣的浸出液；　ｄ．过滤所述的含有残渣的浸出液，收集残渣，并向去除残渣的浸出液中通入ＣＯ↓［２］气体，得到碳酸盐。

【技术特征摘要】
1.一种将钢渣或铁渣中的钙和/或镁元素转化为碳酸盐的方法，该方法包括以下步骤a.将2-4个碳原子数的有机酸和与该有机酸相混溶的有机溶剂混合，得到有机相；b.向所述的有机相中加入水，得到两相混合溶液；c.用所述的两相混合溶液在30-100℃浸渍钢渣或铁渣30-150分钟，得到含有残渣的浸出液；d.过滤所述的含有残渣的浸出液，收集残渣，并向去除残渣的浸出液中通入CO2气体，得到碳酸盐。2. —种将钢渣或铁渣中的钧和/或镁元素转化为碳酸盐的方法，该方 法包括以下步骤a. 将2-4个碳原子数的有机酸和与该有机酸相混溶的有机溶剂混合， 得到有机相；b. 向有机相中加入水，得到两相混合溶液；c. 用两相混合溶疼在30-100。C浸渍钢渣或铁渣30-150分钟，J寻到含 有残渣的浸出液；d. 将所述的含有残渣的浸出液静置，分离为含有残渣的水层和有机层；e. 过滤所述的含有残渣的水层，收集残渣，再将去除残渣后的水层 和所述的有机层混合；f. 向步骤e得到的混合溶液中通入C02气体，得到碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会泉，包炜军，张懿，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]