烧结灰中银的回收利用 毕业论文.doc
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1、湘潭大学毕业论文题 目:烧结灰中银的回收利用 专 业: 化学工程与工艺 学 号: 姓 名: 指导教师: 完成日期: 2013-5-20 湘 潭 大 学毕业论文(设计)任务书论文题目: 烧结灰中银的回收利用 学号: 姓名: 专业:化学工程与工艺 指导教师: 系主任: 一、主要内容及基本要求(1)了解化工类网站和中外收索引擎,掌握文献收索方法。认真分析课题内容,通过多种途径查找并收集相关资料,对现阶段该课题的理论研究进展、实际应用情况有较全面的认识。从理论和实践上分析该项目的意义。通过技术分析和市场调研,确定可优化指标,初步设计课题研究方法。 (2)在文献整理阶段,撰写6000字左右的文献综述,并
2、将1篇与课题内容相关的英文文献翻译成中文。 (3)了解烧结灰的来源,掌握矿渣的预处理方法。学会运用物理和化学法分析样品组成及待分离组分的量。 (4)了解国内外主要的银、铜等金属离子的回收方法,重点掌握氨水浸银法和高浓度氯离子浸银法。 (5)在实验准备阶段,做好相关准备工作:实验装置和仪器、烧结灰样品、化学试剂等。确定实验方法,分析银的回收率的可能影响因素,设计提高其回收率的方案。 (6)在一定实验条件下,使用多种分离方法,测定银离子的回收率,并进行比较。 在确定分离方法下,改变操作条件(如物料浓度,操作温度,搅拌速度等),测定银离子的回收率。(7)记录实验现象和实验数据,并对其进行分析和处理。
3、 (8)通过经济衡算确定实际生产可行性,完成银的回收及利用研究。 二、重点研究的问题(1)烧结灰的预处理及化学成分分析; (2)银的回收方法; (3)银的溶解工艺及不同操作条件对银浸出率的影响; (4)银的还原工艺。 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅文献资料、归纳、整理3月1日3月10日2完成文献综述3月11日3月17日3实验准备工作3月18日3月22日4实验进行阶段3月25日5月10日5撰写毕业论文5月11日5月20日6毕业答辩5月27日四、主要参考文献1胡宪. 从含高铜铅氰化金泥中提取金、银、铜、铅全湿法工艺J. 选矿与冶炼, 2011, 32(7): 5657. 2沈庆峰.
4、 杨显万. 刘春侠. 谢克强. 硫酸亚铁还原银锰共生矿提取银的工艺研究N.昆明理工大学学报, 2006. 06. 31(1). 3李伟平. 堆浸法从含银氧化铁矿中提取银J. 贵金属, 2005, 26(1): 3438. 4高霞. 王晓松. 朱伯仲. 吴崇珍. 黄铁矿烧渣提取铁、金、银等工艺研究J. 河南科学,2005, 23(5): 672674. 5李元坤. 某含银高铅复杂多金属矿的分离提取J. 矿产综合利用, 2003, (5):38. 6张钦发. 龚竹青. 陈白珍. 李景升. 用硫代硫酸钠从分银渣中提取银J. 贵金属, 2003, 24(1): 58. 7张华. 从富银渣中回收银的方法
5、研究J. 四川有色金属, 2000, 1(1): 3236. 8李元坤. 寇建军. 铜铅锌银多金属矿湿法分离新工艺J. 有色金属, 2002( 3) . 9周全法. 贵金属深加工及其应用M. 北京: 化学工业出版社, 2002. 10V.I.E. Ajiwe*. I.E. Anyadiegwu. Recovery of silver from industrial wastes cassava solution effectsJ. Separation and Purification Technology, 2000, 18 : 8992. 目 录摘要1Abstract2第一章 文献综述3
6、1.1引言31.2烧结灰概述41.2.1烧结灰来源41.2.2烧结灰的化学成分51.3银回收利用方法的介绍61.3.1电解法回收银71.3.2氰化法提银81.3.3无毒氯盐体系提银法91.3.4氨浸法和硫代硫酸钠提银法101.4课题研究的主要内容11第二章 实验材料与方法132.1实验原料与设备132.1.1实验原料132.1.2实验设备132.2实验方法142.2.1烧结灰的化学成分分析142.2.2银的溶解工艺152.2.3银的还原工艺16第三章 实验结果与讨论183.1烧结灰中银定量分析的结果183.2浸银量的结果与讨论183.2.1搅拌时间的影响183.2.2氨水浓度的影响203.3银
7、单质回收结果和讨论21第四章 结论与展望234.1 结论244.2 展望24参考文献26致 谢27附 录28烧结灰中银的回收利用摘要:以烧结灰为原料,通过定量分析确定烧结灰定样品中含有Ag、Fe、K、Pb、Cu、Zn等金属,综合回收其中的有价金属具有重要的意义。本论文研究了利用氨水浸出银,将样品中的固态银转移到溶液中的银溶解工艺和以甲醛为还原剂,通过银氨溶液与甲醛发生的银镜反应将溶液中的银以单质形式提出的银还原工艺。实验考查了氨水浓度和搅拌时间两个主要因素对银浸出效果的影响,结果表明当氨水浓度为50%,搅拌时间为20 min时,浸银量最大。在最佳实验条件下,银的溶解工艺中银的浸出率达到80%;
8、提银工艺中,银的最大回收率达到98.6%。关键词:烧结灰 银 浸出 还原 Recycling Silver From Sintered AshAbstract: With the sintered ash as raw material, it was determined to contain Ag, Fe, K, Pb, Cu, Zn, and other metals by quantitative analysis. Comprehensively recycling valuable metals is of great significance. In this thesis, w
9、e studied the use of ammonia leaching of silver, a process which the solid silver in the sample is transferred to the silver dissolved in the solution. And to get silver in elemental form, we make use of the reaction of silver mirror between ammoniacal silver and formaldehyde when formaldehyde serve
10、 as the reducing agent. The experiment examined the influence of the concentration of ammonia water and stirring time, two major factors of silver leaching effect. The results show that when the ammonia concentration was 50%, and the stirring time was 20min, we would get the maximum amount of the im
11、mersion silver. Under the optimum experimental conditions, silver leaching rate is 80% in the dissolution of silver process; and silver recovery rate can be 98.6% in the extracting craft.Key words:sintered ash, silver, extract, reduce第一章 文献综述1.1引言钢铁工业是国家重要的基础产业,对我国经济建设的发展有着巨大的作用。进入21世纪后,我国生铁产量增长速度迅速
12、加快,年均增长速度已超过20%1。由于钢、铁产量的增长需要市场需求拉动,而我国GDP增长速度加快,建设投资规模迅速扩大,使得国内市场对钢铁产品的需求日趋强劲。根据国际钢铁协会对全球个主要产钢国的统计,2010年全球粗钢总产量超过9亿吨。中国更是钢铁生产的大国,从1996年起一直稳居世界钢产量排名第一的位置。2008年中国粗钢产量达到了5亿吨,超过位居第二位到第八位的国家的粗钢产量的总和。就普遍钢铁生产过程而言,其特点是流程长、工序多、设备规模大、资源密集、能源消耗巨大、环境污染严重。它在制造产品过程中伴随着大量的、各种不同形式的排放物,由此带来严重的环境负荷。相应地,我国产钢量大,钢铁厂的废渣
13、量、粉尘量也就远远多于其他国家,环境污染更为严重。以1吨生铁产生290 kg高炉渣,1吨粗钢产生110 kg钢渣计算,若我国每年生产5亿吨生铁和5亿吨粗钢,则钢铁渣的年产量在2亿吨左右2。一般钢铁企业粉尘的产生量为钢产量的8%15%,则我国钢铁企业每年粉尘的产生量在5000万t左右。然而,目前我国对工厂固体废物的利用率非常低,这些数量巨大的废渣、粉尘造成了严重的资源浪费,并且成为了环境污染源的主要内容之一。在资源短缺、能源枯竭、环境污染日益严重的今天,发展低碳循环经济,科学利用二次资源有着重要的战略意义。低碳循环经济作为当今国际社会推进的一种新型实践模式,有利于社会的可持续性发展。它强调最有效
14、地利用资源和保护环境,表现为“资源产品再生资源”的经济增长方式,要做到生产和消费“污染排放最小化”,并以最小成本获得最大的经济效益以及环境效益3。近年来,为解决资源和环境问题,使经济发展与资源、环境承载力相协调,我国钢铁企业以“减量化、再利用、资源化”为原则,以“低消耗、低排放、高效率”为特征,正逐步改变着之前“大量生产、大量消耗、大量废弃”的传统增长模式。发展循环经济,实现可持续发展已成为不可阻挡的趋势。在国家宏观调控政策、相关行业政策和环境保护政策的实施下,众多钢铁企业也越来越重视和推广对固体废物资源的控制和综合利用。其中,综合回收利用钢铁冶金生产过程中产生的除尘灰是国家倡导的节能减排,实
15、现资源循环利用的重要要体现,也是实现企业可持续发展的一项重要内容。1.2烧结灰概述1.2.1烧结灰来源钢铁冶炼基本生产过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁,再以生铁为原料用不同方法炼成钢,再铸成钢锭。我国钢铁冶炼以“烧结(球团)和焦化一高炉一转炉”的流程为主(如图1.l所示)。因为75%以上的高炉炉料来源于烧结矿,故而烧结生产在铁前原料制备方面起着非常重要的作用。炼铁烧结炼钢采矿选矿 图 1.1 钢铁冶金工艺流程简单示意图烧结就是将各种粉状含铁原料造块,是为高炉提供精料的一种方法。主要过程为在:在铁矿粉中混合适宜的燃料和熔剂后,将混合物放于烧结设备上点火烧结。利用燃料产生高热和一系列物理化学变化的
16、作用,使部分混合物料表面发生软化和融化,产生一定量的液相,并使其它未熔化的矿石颗粒处于湿润状态。当混合物料冷却后,液相将矿粉颗粒粘结成烧结矿4(见图1-2)。烧结工艺一般可分为原料准备、配料混合、点火烧结、冷却及整粒筛分五个工序。钢铁生产的烧结工艺流程通常包括:原燃料的接收、贮存,溶剂和燃料的准备,配料,混合。造粒,布料,点火烧结,热矿粉碎,热矿筛分,热矿冷却,铺底料,冷矿筛分,成品烧结矿和返矿的贮存、运输等工艺环节5。在高炉炼铁工艺为主的情况下,烧结生产具有至关重要的地位。它为高炉提供粒度均匀且还原性好、化学成分稳定、冶金性能优良的优质烧结矿,也为高炉优质、高产量、低耗、长寿创造良好了条件。
17、 铁矿石烧结作为钢铁生产炉料准备的重要工序,其烧结产生的烟气经电除尘器收集后形成烧结机头电除尘灰,即烧结灰。它的产量与组成由钢产量、生产工艺和铁矿石种类等决定。图1.2 典型烧结工艺示意图 1.2.2烧结灰的化学成分钢铁厂的含铁粉尘主要包括原料粉尘、高炉尘泥、烧结粉尘、炼钢尘泥、粒铁、轧钢铁屑以及各种含铁烧渣等。各种粉尘的量与原料、工艺流程、管理水平及装备水平的不同而有所差异。其中烧结粉尘的成分与烧结原料(铁矿石)、熔剂、燃料还有燃烧工艺等有关。矿石以土状或块状的赤铁矿、褐铁矿为主,其次是少量的铅铁矾、针铁矿、菱锌矿、水锌矿、铅矾、偏锰酸矿和锡石。还有含少量氧化残留的硫化矿物:铁闪锌矿、方铅矿
18、、磁黄铁矿、黄铁矿和黄铜矿。矿石中还可以见到极少的独立银矿物,如自然银、辉银矿、硫铜银矿和黝锑银矿。另外,还分布有白云石、粘土、方解石、绿泥石与岩石碎块等。因而当钢铁企业所采用的矿石原料不相同,粉尘成分也就不一样。比较国内几家钢铁厂:莱钢铁烧结厂的烧结机头电除尘灰的含铁量低,波动大(TFe:l8%42%),含有害杂质Na、K、Cl-(氯化物或氧化物)较高。高炉瓦斯灰含有Na、K、Zn、Pb等有害元素6。宝钢烧结进行回收及利用的冶金粉尘与副产品主要包括:原料处理过程中产生的杂矿粉,炼焦、烧结和高炉冶炼过程产生的粉尘;炼钢产生的转炉尘泥、钢渣;还有轧钢过程产生的氧化铁泥。这些粉尘和副产品,一般都含
19、有较高的K、Fe、Zn、CaO、MgO和固定碳等成分。它们能够作为烧结原料的替代物加以利用。而八钢炼钢厂烧结除尘系统的回收系排出的粉尘属低锌灰,其中碱金属及铅含量略高7。废弃系统排出的粉尘中碱金属及铅、锌含量高。其烧结灰中主要成分有:CaO 、SiO2、 Al2O3、 MgO、 FeO、 S、 P、 Zn、 K、 Na、 Pb等。平均含铁量为43.79。由于矿石中一般都含有较高的K、Na、Zn、Pb等元素,尽管烧结灰成分有所不同,其差异更多的表现在各成分含量上。钢铁生产工艺流程对烧结灰成分的影响集中表现在烧结工艺和燃烧条件方面。比如高炉干法除尘灰中钾含量为0.76%,碳含量高达34.0%,锌含
20、量也高达到16.6%;转炉污泥和转炉细灰含铁品位较高,分别为58.2%和52.3%。其中转炉细灰中的碱金属含量高于一般除尘灰的含量,钾、钠含量分别为1.01%和1.67%;烧结三电场除尘灰的碱金属含量最高,钾达到15.88%,钠为1.08%;电炉灰中碱金属和锌的含量也较高,其成分随加入废钢的不同而产生变化8。当烧结烟气温度在800以上时,烧结矿中的金属元素会以钾盐、钠盐、ZnO、PbCl2等化合物形式蒸发并随烟气进入烧结机头电除尘器中。由于各种除尘灰粒度细、品质差别较大,并含有锌、铅、钾、钠、氯等有害元素,容易易使烧结机风机挂泥,而锌等有害元素则容易在高炉内富集。烧结灰成分中大多可通过处理进行
21、有效地回收利用,而对环境或企业设备造成不利影响的,也必须及时除去。钢铁企业的粉尘中含有铁、氧化铁、SiO2、CaO和MgO等可利用的成分。其中含铁粉尘的品位比较高,经过烧结可以作为高炉原料再加以利用;石灰粉尘中的CaO和MgO经过粗加工也可以作为烧结添加剂;煤尘则可作为烧结的固体原料。除铁后的粉尘和湿泥是制备玻璃和陶瓷的主要原料9。烧结灰中有害元素钾、铅的含量高,因此不适宜直接返回烧结配料。Na、Zn在高炉中的循环富集对高炉的危害非常大,容易易造成高炉煤气流不稳、悬料、崩料、结瘤以及炉况不顺、燃料比升高等有害影响,不利于高炉顺利运行。可采用烧结灰水洗脱钾、磁选选铁及氯化提铅等综合利用工艺,既可
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