利用鹽酸處理爐渣獲取有價(jià)資源的再循環(huán)技術(shù)
把鋼材在酸洗過(guò)程中產(chǎn)生的廢鹽酸稀釋后，將磁選后的爐渣加入稀鹽酸溶解槽中，在pH＝2-3時(shí)進(jìn)行溶解反應(yīng)。渣中除有游離CaO之外，鐵酸鈣和硅酸鈣等復(fù)合氧化物也較多，但只有Ca成分在數(shù)分鐘內(nèi)就選擇性溶解成CaCl2，而渣中Fe、Si、Mg等其他金屬 氧化物則不溶于稀鹽酸，故殘?jiān)蠪e含量高即作為鐵源留下來(lái)。用水洗去殘?jiān)械穆瘸煞趾螅涂捎米鳠掕F原料進(jìn)行再循環(huán)。
溶解試驗(yàn)表明，若鹽酸濃度小于1%，渣中鈣的溶出量就少；若鹽酸濃度大于5%，除鈣以外的鐵、硅溶出量就會(huì)增多；鹽酸濃度為2%-4%時(shí)，鈣的溶出量多而鐵和硅的溶出受到抑制。
圖1 爐渣溶于稀鹽酸后的兩種Ca(OH)2回收法
如圖1上部所示，將分離出的CaCl2溶液直接電解，在陽(yáng)極上產(chǎn)生Cl2，同時(shí)在陰極上生成H2和Ca(OH)2，Cl2和H2通過(guò)反應(yīng)易生成HCl，被稀釋后能反復(fù)參與爐渣的溶解反應(yīng)而被再利用。
圖1下部所示為在分離出的CaCl2溶液中加入NaOH溶液，進(jìn)行Ca(OH)2化的技術(shù)。通過(guò)加入NaOH溶液，將pH值緩慢地從酸性調(diào)整為堿性，即pH＝3-4時(shí)沉淀出Fe(OH)3，pH＝5-6時(shí)沉淀出Al(OH)3和Cr(OH)3，pH＝8-9時(shí)沉淀出Fe(OH)2，pH＝9-10時(shí)沉淀出Mn(OH)2，pH＝9.5-10.5時(shí)沉淀出Mg(OH)2。故可分階段將以上沉淀物過(guò)濾后，在pH＝11-13時(shí)獲得溶解性低的Ca(OH)2。再用電解處理回收Ca(OH)2后的NaCl溶液，回收NaOH和Cl2（與H2反應(yīng)為HCl），進(jìn)行再利用。此技術(shù)的特征：一是每次加入少量NaOH時(shí)，利用渣中Fe、Al、Cr、Mn、Mg的氫氧化物析出的pH區(qū)域不同，較易實(shí)現(xiàn)更細(xì)的成分分離；二是Ca(OH)2的回收率高；三是將Ca(OH)2分離后的NaCl溶液進(jìn)行電解，由于回收再利用NaOH和Cl2時(shí)的電解電壓低，基本上不能在離子滲透膜上形成附著物。
利用3.6%稀鹽酸溶解2mm以下渣粒，調(diào)查爐渣的成分選擇和溶解時(shí)間之間的關(guān)系。結(jié)果表明，10min后渣中Ca成分的溶解比例約達(dá)68%，而Ca之外的金屬僅有少量溶解。
將投入稀鹽酸中的渣粒直徑分別控制在0.125mm以下、0.250mm以下、0.500mm以下、5.00mm以下，以相同液固比和反應(yīng)時(shí)間溶解后，求出利用加入NaOH而析出Ca(OH)2的回收率。結(jié)果表明，在渣粒徑最大的0.500-5.00mm范圍，Ca(OH)2回收率低至50%-60%，但其粒徑細(xì)化到0.250mm和0.125mm時(shí)，Ca(OH)2回收率卻快速提高到70%和80%。為了避免僅因微細(xì)渣的分級(jí)對(duì)其處理量的限定，有必要在處理渣的破碎成本與Ca(OH)2回收率之間尋找最佳平衡點(diǎn)。
本技術(shù)分離回收的Ca(OH)2粉的粒度很細(xì)，D50為20μm左右，可以推定1μm以下的實(shí)際比例達(dá)50%以上，較之市售的消石灰和生灰石，其粒度尺寸要小1-2位數(shù)。將回收的Ca(OH)2粉作為燒結(jié)黏結(jié)劑，無(wú)論是在圓盤(pán)式或是在滾筒式造球機(jī)上的成球比例都很高。