提钛尾渣脱氯耦合矿化封存CO2联产NH4Cl的方法及应用与流程

提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法及应用
技术领域
1.本发明涉及冶金行业技术领域，尤其涉及一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法及应用。


背景技术：

2.提钛尾渣是“高温碳化、低温氯化”高钛型高炉渣提钛处理工艺过程中产生的固体废弃物，主要含ca、mg、ti、si、al、c、cl等元素。提钛尾渣的有效利用是实现高钛型高炉渣提钛工艺全流程绿色化、清洁化发展的重要保证，但由于提钛尾渣中cl离子含量较高，应用于建材领域中会严重腐蚀材料，减少材料使用寿命。因此，必须寻求经济可行的提钛尾渣脱氯及资源化利用途径。
3.专利cn201610830339.3和专利cn201810167385.9将提钛尾渣和脱氯剂混合均匀后进行煅烧脱碳脱氯处理，得到的低氯提钛尾渣用作建材原料；专利cn201910188485.4将提钛尾渣和含碳物料混合后进行造粒，焙烧脱除提钛尾渣中的碳和氯后用作水泥或混凝土掺合料。以上过程虽能有效降低提钛尾渣中氯含量使其满足作为建材原料的需求，但氯元素均以氯化氢或氯气的方式排出，容易造成环境污染，且氯元素没有得到充分利用。专利cn201811180048.x在密闭容器中将提钛尾渣与水混合后进行加热处理，得到提钛尾渣浊液，经固液分离、干燥、粉磨细化后得到矿渣微粉用于制备建筑材料；专利cn202211020361.3向提钛尾渣中加入水和脱氯剂得到尾渣浆料，经水力旋流器分离后得到底流尾渣浆料和溢流石膏浆料，将溢流石膏浆料过滤得到石膏，两者均存在含氯废水处置和资源化利用的问题。专利cn201210126531.6将提钛尾渣进行破碎分离，然后将粗粒级提钛尾渣与盐酸进行浸出反应，经固液分离后得到铝溶出液；随后再将加热后的铝溶出液与细粒级提钛尾渣混合，经过调节ph、降温、冷却、过滤等操作后得到聚合氯化铝。该过程虽回收了提钛尾渣中的al和cl，但其他价值元素(ca、mg、ti、si等)并没有得到回收利用。因此，如何高效简洁地实现提钛尾渣的资源化利用，对助力“高温碳化、低温氯化”处理高钛型高炉渣的规模化进程和推动钢铁行业绿色、低碳、可持续发展具有重要意义。
4.基于此，现有技术仍然有待改进。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法及应用，以解决现有技术的提钛尾渣回收利用所存在的技术问题。
6.为解决上述技术问题，一方面，本发明一些实施例公开了一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法，包括以下步骤：
7.步骤一将提钛尾渣和盐酸混合搅拌进行浸出反应，得到第一反应物；
8.步骤二将所述第一反应物固液分离，得到浸出液和浸出渣；
9.步骤三向所述浸出液中加入氨水调节至预定ph值后，通入二氧化碳进行矿化反应，得到第二反应物；
10.步骤四将所述第二反应物进行固液分离，得到分离液和固体渣；
11.步骤五将所述分离液进行蒸发浓缩、冷却结晶处理后，得到nh4cl产品。
12.进一步地，步骤一中，加入盐酸的浓度为1-6mol/l；所述盐酸和提钛尾渣的液固比为(5-20)：1。
13.进一步地，步骤一中，浸出反应的反应温度为30-90℃；反应时间为2-7小时。
14.进一步地，步骤二中，所述浸出渣干燥后作为建材原料。
15.进一步地，步骤三中，所述预定ph值为9-12。
16.进一步地，以重量百分含量计，所述提钛尾渣中，各元素的含量为：
17.ca27.75％；mg8.71％；al9.18％；si11.98％；ti6.82％；c
18.3.79％；o25.06％；cl4.29％；其他2.42％。
19.进一步地，所述提钛尾渣的粒径为0.01～0.1mm。
20.进一步地，所述提钛尾渣中，各元素的存在形式包括：cao、mgo、tio2、al2o3、sio2、tic、cacl2和mgcl2。
21.进一步地，所述分离液的冷却结晶温度为0-30℃，时间为3-12小时。
22.进一步地，所述固体渣的干燥温度为80-120℃。
23.另一方面，本发明一些实施例还公开了一种由上述的方法制备得到的建材原料，由浸出渣干燥后得到。
24.本发明的一些实施例还公开了一种建筑材料，包括上述的建材原料。
25.采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
26.本发明提供的一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法及应用，有效回收了提钛尾渣中的氯元素，不仅可以实现提钛尾渣中价值元素的回收利用，助力“高温碳化、低温氯化”处理高钛型高炉渣的规模化进程，还可以在一定程度上减少co2排放，同时联产建材原料、caco3、mgco3及nh4cl等副产物，对推动钢铁行业绿色、低碳、可持续发展具有重要意义。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明一些实施例所公开的一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法的流程图。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
30.本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分
表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
31.需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是大于或等于两个；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
32.此外，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。
33.还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。
34.本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
35.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
36.如图1所示，本发明一些实施例公开了提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法。所述提钛尾渣组成如表1所示，主要成分包含ca、mg、ti、si、al、c、cl等元素，分别以cao、mgo、tio2、tic、cacl2和mgcl2等形式存在，其粒径为0.01～0.1mm。
37.表1提钛尾渣化学成分分析(wt.％)
[0038][0039]
为了上述目的，本发明采用如下技术方案：将提钛尾渣和盐酸溶液按照一定比例混合、搅拌进行浸出反应，随后对反应物进行固液分离。在此过程中，ca、mg、cl元素被盐酸浸出形成含ca、mg、cl等离子的浸出液，而不与盐酸反应的tic、tio2、sio2及部分al2o3则形成了低氯浸出渣，经烘干后可作为建材原料。将氨水和co2通入浸出液中，根据加入的氨水量调节浸出液ph值，经固液分离得到的固体渣则为矿化产物caco3和mgco3，而分离液经蒸发浓缩、冷却结晶后即可得到nh4cl产品。
[0040]
上述过程中，所述盐酸溶液的浓度为1～6mol/l，液固比(盐酸：提钛尾渣)为＝5～20：1，浸出温度为30～90℃，浸出时间为2～7h，搅拌方式为磁力搅拌或机械搅拌，搅拌速率
为600～1000r/min，固液分离方式为抽滤、压滤或离心，浸出渣干燥温度为80～120℃，加入氨水后浸出液ph值为9～12，矿化后固体渣干燥温度为80～120℃，分离液冷却结晶温度为0～30℃，时间为3～12h。
[0041]
本发明所公开的提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法，盐酸浓度、液固比、浸出温度和浸出时间、搅拌速率等主要与提钛尾渣中ca、mg元素的浸出效率有关。在一定范围内，盐酸浓度、液固比、浸出温度、浸出时间、搅拌时间越高，ca、mg元素浸出的效率也越高。矿化过程的ph则与矿化效率有关，在一定范围内ph越高，越有利于co2与ca、mg离子反应。冷却结晶温度和时间也主要与结晶效率有关，在一定范围内温度越低、时间越长，结晶效率越高。
[0042]
实施例1
[0043]
一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法，其步骤包括：
[0044]
(1)将提钛尾渣和盐酸溶液按照一定比例混合、搅拌进行浸出反应。其中，提钛尾渣粒径为0.05～0.1mm，盐酸溶液浓度为4mol/l，混合后浆料的液固比为10:1，浸出温度为50℃，浸出时间为5h，采用磁力搅拌，搅拌速率为1000r/min。
[0045]
(2)采用抽滤的方式对步骤(1)得到的反应物进行固液分离，期间用去离子水洗涤3～5次以除去浸出渣表面吸附的ca、mg、cl离子，分别得到浸出液和浸出渣；
[0046]
(3)将步骤(2)得到低氯浸出渣在110℃下干燥12h，得到可作为制备建材的原料；
[0047]
(4)在步骤(2)得到的含ca、mg、cl离子的浸出液中加入氨水调节ph至10后通入co2进行矿化反应，随后采用抽滤的方式对反应产物进行固液分离；
[0048]
(5)将步骤(4)得到的固体渣在110℃下干燥12h后，获得矿化产物caco3和mgco3；
[0049]
(6)对步骤(4)得到的分离液进行蒸发浓缩、冷却结晶处理，得到nh4cl产品。其中，冷却结晶温度为10℃，时间为5h。
[0050]
实施例2
[0051]
一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法，其步骤包括：
[0052]
(1)将提钛尾渣和盐酸溶液按照一定比例混合、搅拌进行浸出反应。其中，提钛尾渣粒径为0.05～0.1mm，盐酸溶液浓度为1mol/l，混合后浆料的液固比为20:1，浸出温度为90℃，浸出时间为7h，采用磁力搅拌，搅拌速率为800r/min。
[0053]
(2)采用压滤的方式对步骤(1)得到的反应物进行固液分离，期间用去离子水洗涤3～5次以除去浸出渣表面吸附的ca、mg、cl离子，分别得到浸出液和浸出渣；
[0054]
(3)将步骤(2)得到低氯浸出渣在120℃下干燥8h，得到可作为制备建材的原料；；
[0055]
(4)在步骤(2)得到的含ca、mg、cl离子的浸出液中加入氨水调节ph至12后通入co2进行矿化反应，随后采用压滤的方式对反应产物进行固液分离；
[0056]
(5)将步骤(4)得到的固体渣在120℃下干燥8h后，获得矿化产物caco3和mgco3；
[0057]
(6)对步骤(4)得到的分离液进行蒸发浓缩、冷却结晶处理，得到nh4cl产品。其中，冷却结晶温度为0℃，时间为3h。
[0058]
实施例3
[0059]
一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法，其步骤包括：
[0060]
(1)将提钛尾渣和盐酸溶液按照一定比例混合、搅拌进行浸出反应。其中，提钛尾渣粒径为0.01～0.05mm，盐酸溶液浓度为6mol/l，混合后浆料的液固比为5:1，浸出温度为
30℃，浸出时间为5h，采用机械搅拌，搅拌速率为600r/min。
[0061]
(2)采用抽滤的方式对步骤(1)得到的反应物进行固液分离，期间用去离子水洗涤3～5次以除去浸出渣表面吸附的ca、mg、cl离子，分别得到浸出液和浸出渣；
[0062]
(3)将步骤(2)得到低氯浸出渣在80℃下干燥24h，得到可作为制备建材的原料；；
[0063]
(4)在步骤(2)得到的含ca、mg、cl离子的浸出液中加入氨水调节ph至11后通入co2进行矿化反应，随后采用抽滤的方式对反应产物进行固液分离；
[0064]
(5)将步骤(4)得到的固体渣在80℃下干燥24h后，获得矿化产物caco3和mgco3；
[0065]
(6)对步骤(4)得到的分离液进行蒸发浓缩、冷却结晶处理，得到nh4cl产品。其中，冷却结晶温度为30℃，时间为12h。
[0066]
实施例4
[0067]
一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法，其步骤包括：
[0068]
(1)将提钛尾渣和盐酸溶液按照一定比例混合、搅拌进行浸出反应。其中，提钛尾渣粒径为0.01～0.05mm，盐酸溶液浓度为3mol/l，混合后浆料的液固比为8:1，浸出温度为70℃，浸出时间为3h，采用机械搅拌，搅拌速率为1000r/min。
[0069]
(2)采用离心的方式对步骤(1)得到的反应物进行固液分离，期间用去离子水洗涤3～5次以除去浸出渣表面吸附的ca、mg、cl离子，分别得到浸出液和浸出渣；
[0070]
(3)将步骤(2)得到低氯浸出渣在105℃下干燥12h，得到可作为制备建材的原料；；
[0071]
(4)在步骤(2)得到的含ca、mg、cl离子的浸出液中加入氨水调节ph至9后通入co2进行矿化反应，随后采用离心的方式对反应产物进行固液分离；
[0072]
(5)将步骤(4)得到的固体渣在105℃下干燥12h后，获得矿化产物caco3和mgco3；
[0073]
(6)对步骤(4)得到的分离液进行蒸发浓缩、冷却结晶处理，得到nh4cl产品。其中，冷却结晶温度为20℃，时间为8h。
[0074]
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0075]
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

技术特征：
1.一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存co2联产nh4cl的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一将提钛尾渣和盐酸混合搅拌进行浸出反应，得到第一反应物；步骤二将所述第一反应物固液分离，得到浸出液和浸出渣；步骤三向所述浸出液中加入氨水调节至预定ph值后，通入二氧化碳进行矿化反应，得到第二反应物；步骤四将所述第二反应物进行固液分离，得到分离液和固体渣；步骤五将所述分离液进行蒸发浓缩、冷却结晶处理后，得到nh4cl产品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，加入盐酸的浓度为1-6mol/l；所述盐酸和提钛尾渣的液固比为(5-20)：1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，浸出反应的反应温度为30-90℃；反应时间为2-7小时。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中，所述浸出渣干燥后作为建材原料。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中，所述预定ph值为9-12。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提钛尾渣的粒径为0.01～0.1mm。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离液的冷却结晶温度为0-30℃，时间为3-12小时。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固体渣的干燥温度为80-120℃。9.一种权利要求1-8任意一项所述的方法制备得到的建材原料，其特征在于，由浸出渣干燥后得到。10.一种建筑材料，其特征在于，包括权利要求9所述的建材原料。

技术总结
本发明公开了一种提钛尾渣脱氯耦合矿化封存CO2联产NH4Cl的方法及应用，将提钛尾渣和盐酸混合搅拌进行浸出反应，得到第一反应物；将所述第一反应物固液分离，得到浸出液和浸出渣，浸出渣可作为建筑原料使用。向所述浸出液中加入氨水调节至预定pH值后，通入二氧化碳进行矿化反应，得到第二反应物；将所述第二反应物进行固液分离，得到含NH4Cl的分离液和固体渣(CaCO3和MgCO3)；将所述分离液进行蒸发浓缩、冷却结晶处理后，得到NH4Cl产品。本发明不仅可以实现提钛尾渣中价值元素的回收利用，还可以在一定程度上减少CO2排放，同时联产建材原料、CaCO3、MgCO3及NH4Cl等副产物，对推动钢铁行业绿色、低碳、可持续发展具有重要意义。可持续发展具有重要意义。可持续发展具有重要意义。


技术研发人员：皇甫林 邱正秋 任艳丽 姜洋
受保护的技术使用者：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/4