一種預(yù)熔渣用螢石的脫硅提純方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于螢石提純技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)熔渣用螢石的脫硅提純方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 預(yù)熔渣是電渣重熔生產(chǎn)高品質(zhì)合金鋼所必需的原料。隨著對(duì)電渣冶煉產(chǎn)品質(zhì)量要 求的不斷提高，對(duì)所用的預(yù)熔渣的成分、性能等也提出了更高的要求。其中在電渣重熔冶煉 含Ti、Al等合金元素較高的鋼種或合金材料時(shí)，若預(yù)熔渣中Si(V#量超過(guò)0. 6%，則合金中 Ti、Al等合金元素極易燒損，大幅度降低了其成材率。因此，如何有效、低成本地將預(yù)熔渣 中Si(V#量降到0. 6%以下是現(xiàn)如今亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0003] 迄今為止，提高預(yù)熔渣脫硅效率的途徑主要集中在脫硅工藝改善及優(yōu)化等方面， 如公開(kāi)號(hào)為CN104152710A(發(fā)明名稱為"電渣重熔用精煉渣、它們的冶煉方法及其應(yīng)用"） 的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種能夠?qū)㈩A(yù)熔渣中SiO 2含量控制在0.001%以下的制備技術(shù)，脫 硅效果明顯，但其工藝較復(fù)雜，成本偏高，實(shí)用性不強(qiáng)。另外，通過(guò)分析表明，預(yù)熔渣中SiO 2 主要來(lái)源于原料螢石，故提高螢石脫硅效率，將螢石中Si(V#量降到0. 6%以下能極大地促 進(jìn)高質(zhì)量低硅預(yù)熔渣的生產(chǎn)與制備。當(dāng)前，已有的螢石脫硅方法存在著工藝復(fù)雜、環(huán)境污染 等嚴(yán)重問(wèn)題。例如，公開(kāi)號(hào)為CN102091673A(發(fā)明名稱為"低品位螢石降硅選礦工藝"）的 發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種通過(guò)粗選、至少5次精選、掃選工序的工藝，來(lái)改善浮選環(huán)境對(duì)低 品位螢石進(jìn)行選礦，脫硅效果顯著，但流程復(fù)雜，成本較高；公開(kāi)號(hào)為CN101913641A(發(fā)明 名稱為"一種低品位螢石的提純工藝"）的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種利用硫酸處理低品位螢 石的提純工藝，適用于提純低品位螢石，可有效地降低螢石中SiO 2的含量，但對(duì)設(shè)備要求較 高，且不適于處理高品質(zhì)低硅預(yù)熔渣所用的螢石原料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 現(xiàn)有的螢石脫硅工藝主要針對(duì)于低品位螢石礦，存在著效率低、成本高、流程復(fù) 雜、環(huán)保程度不高的缺點(diǎn)。針對(duì)這種情況，本發(fā)明提供了一種預(yù)熔渣用螢石的脫硅方法，從 經(jīng)濟(jì)環(huán)保的角度出發(fā)，建立了流程簡(jiǎn)單、能耗低、脫硅效果顯著、污染程度低、適用于推廣的 脫硅方法，有利于國(guó)內(nèi)高品質(zhì)低硅預(yù)熔渣的發(fā)展。
[0005] 本發(fā)明從制備預(yù)熔渣所需螢石的提純工藝入手，探索了一種合理、高效、較低成本 的螢石脫硅工藝，有效地降低螢石中SiO 2含量，有利于解決預(yù)熔渣中SiO2含量超標(biāo)問(wèn)題，為 國(guó)內(nèi)高品質(zhì)預(yù)熔渣的生產(chǎn)提供一條新途徑，同時(shí)也能有效地降低電渣鋼的生產(chǎn)成本，進(jìn)一 步提升高品質(zhì)預(yù)熔渣的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)國(guó)內(nèi)電渣產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。
[0006] 一種預(yù)熔渣用螢石的脫硅提純方法，包括以下具體步驟：
[0007] (1)酸浸過(guò)程
[0008] 將螢石破碎至100~250目，與濃度為1. 5~4. Omol/L的氫氟酸按固液比（公斤： 升）1:2.0~1:5.0在反應(yīng)槽中進(jìn)行浸出，浸出時(shí)間為8~13小時(shí)，浸出結(jié)束后得到浸出液、 浸出渣和廢氣，其中，螢石按質(zhì)量百分比計(jì)為：CaF 2S 95%、SiO2S I. 2%、Fe0彡0. 5%。
[0009] 在反應(yīng)槽中利用氫氟酸與螢石中的3102反應(yīng)生成51?4氣體從而達(dá)到提純目的，具 體反應(yīng)式如下：
[0010] 4HF+Si02= SiF4 丨 +2H20。
[0011] 此外，氫氟酸還能去除螢石原料中的酸溶物（如FeO等），具體反應(yīng)式如下：
[0012] FeO+2H+= H20+Fe2+。
[0013] ⑵干燥處理
[0014] 將步驟（1)得到的浸出渣用水壓為0. 4~I. 5MPa的去離子水沖洗10~20分鐘， 然后進(jìn)行烘干，從而得到最終的螢石產(chǎn)品，所得螢石產(chǎn)品按質(zhì)量百分比計(jì)包括CaF2S 97%、 SiO2S 0· 6%、FeO 彡 0· 2%。
[0015] (3)廢氣凈化處理
[0016] 將步驟⑴得到的廢氣通入盛有濃度為4~8mol/L的氫氧化鈉溶液的廢氣收集 槽中，待氫氧化鈉溶液的pH值降至12. 5~13. 8時(shí)，停止通入廢氣，將廢氣收集槽中的溶液 與析出物進(jìn)行過(guò)濾分離，得到濾液和固體氟化鈉，之后將濾液加熱濃縮，趁熱過(guò)濾得到固體 氟化鈉和液體水玻璃。
[0017] 廢氣的主要成分為所揮發(fā)的HF氣體和反應(yīng)生成的SiF4氣體，二者均溶于氫氧化 鈉溶液，其反應(yīng)如下：
[0018] SiF4+6NaOH = Na2Si03+4NaF+3H20，
[0019] HF+NaOH = NaF+H20〇
[0020] 在本發(fā)明所述的方法中，該步驟（3)中得到的固體氟化鈉可用作木材防腐劑等。
[0021] (4)酸液循環(huán)
[0022] 向步驟⑴所得浸出液中添加氟化氫含量為40%的工業(yè)級(jí)氫氟酸，配制成濃度為 1. 5~4. Omol/L的氫氟酸對(duì)下一批螢石進(jìn)行處理，依此可多次循環(huán)使用浸出液。
[0023] 本發(fā)明提出一種預(yù)熔渣用螢石的脫硅提純方法，其有益效果是：
[0024] (1)通過(guò)本發(fā)明的螢石提純工藝，能將其Si(V#量降至0. 6%以下，大幅度提高了 螢石的品位。
[0025] (2)本發(fā)明的螢石提純工藝，屬于全濕法流程，能耗低，工藝簡(jiǎn)單，循環(huán)利用率高， 經(jīng)濟(jì)環(huán)保，適用于推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下參照?qǐng)D1結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 將200公斤螢石破碎至100目，與濃度為I. 5mol/L的氫氟酸按固液比（公斤： 升）1:2. 0在2000L反應(yīng)槽中進(jìn)行浸出，浸出時(shí)間為9小時(shí)，浸出結(jié)束后得到浸出液、浸出渣 和廢氣；將浸出渣用水壓為〇. 5MPa的去離子水沖洗10分鐘，然后進(jìn)行烘干，得到最終的螢 石產(chǎn)品；廢氣通入盛有4000L濃度為4. 5mol/L氫氧化鈉溶液的9m3廢氣收集槽中，進(jìn)行無(wú) 害化處理；浸出液中添加去離子水168L和含有40wt%氟化氫的工業(yè)級(jí)氫氟酸溶液33L，配 制成濃度為2. Omol/L的氫氟酸對(duì)下一批螢石進(jìn)行處理。處理前和處理后的螢石化學(xué)成分 的百分含量如表1所不。
[0030] 表1實(shí)施例1中產(chǎn)品分析結(jié)果（Wt% )
[0031]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種預(yù)熔渣用螢石的脫硅提純方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行： (1)酸浸過(guò)程：將螢石破碎至100~250目，與濃度為1. 5~4.Omol/L的氫氟酸按固液 比為1:2.0~1:5.0在反應(yīng)槽中進(jìn)行浸出，浸出時(shí)間為8~13小時(shí)，浸出結(jié)束后得到浸出 液、浸出渣和廢氣，其中，螢石按質(zhì)量百分比計(jì)為：CaF2S95%、Si02<I. 2%、FeO彡0. 5%; ⑵干燥處理：將步驟（1)得到的浸出渣用水壓為0.4~1.5MPa的去離子水沖洗 10~20分鐘，然后進(jìn)行烘干從而得到螢石產(chǎn)品，其中，所述螢石產(chǎn)品按質(zhì)量百分比計(jì)為 CaF2^ 97%,SiO0. 6%,FeO^ 0. 2% ； (3) 廢氣凈化處理：將步驟（1)得到的廢氣通入盛有濃度為4~8mol/L的氫氧化鈉溶 液的廢氣收集槽中，待氫氧化鈉溶液的pH值降至12. 5~13. 8時(shí)，停止通入廢氣，將廢氣收 集槽中的溶液與析出物進(jìn)行過(guò)濾分離，從而得到濾液和固體氟化鈉，之后將濾液加熱濃縮， 趁熱過(guò)濾得到固體氟化鈉和液體水玻璃； (4) 酸液循環(huán)：向步驟（1)所得浸出液中添加含有40wt%氟化氫的工業(yè)級(jí)氫氟酸溶液， 配制成濃度為1. 5~4.Omol/L的氫氟酸對(duì)下一批螢石進(jìn)行處理，從而能夠多次循環(huán)使用浸 出液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熔渣用螢石的脫硅提純方法，其特征在于：步驟（3)中得 到的固體氟化鈉能夠用作木材防腐劑使用。
【專(zhuān)利摘要】一種預(yù)熔渣用螢石的脫硅提純方法，屬于螢石提純技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括將SiO2≤1.2％的螢石與氫氟酸混合浸出8～13小時(shí)，得到浸出液、浸出渣和廢氣；用去離子水沖洗浸出渣，然后烘干得到螢石產(chǎn)品；將廢氣通入盛有4～8mol/L氫氧化鈉溶液中進(jìn)行無(wú)害化處理；向浸出液中添加含有40wt％氟化氫的工業(yè)級(jí)氫氟酸溶液配制成酸浸過(guò)程所需濃度以循環(huán)使用。本發(fā)明的螢石提純工藝流程簡(jiǎn)單能耗低，循環(huán)利用率高，所得螢石產(chǎn)品按質(zhì)量百分比計(jì)為CaF2≥97％、SiO2≤0.6％、FeO≤0.2％，為高質(zhì)量預(yù)熔渣的生產(chǎn)提供了優(yōu)質(zhì)原料，適用于推廣。
【IPC分類(lèi)】B27K3-30, C01F11-22
【公開(kāi)號(hào)】CN104692440
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510066968
【發(fā)明人】李花兵, 姜周華, 馮浩, 張樹(shù)才, 劉國(guó)海, 任翠東, 朱紅春, 王 琦, 周恩澤, 李恒
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日