[發明專利]一種從高溫氯化冶金煙氣中分離和回收有價金屬氯化物與氯化氫的方法

有效

• 申請號: 201110400545.8
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102416288A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 胡啟陽;李新海;郭華軍;王志興
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;C22B7/00;C01B7/07
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明涉及從低含量有色金屬復雜物料中提取有價金屬的過程，特別涉及一種處理氯化冶金煙氣的方法。

背景技術

目前，我國主要金屬材料的年產量均居世界首位。龐大的金屬材料生產規模，加速了不可再生性礦產資源的枯竭；為了解決越來越嚴重的資源短缺問題，我國大力推動境外礦產資源投資，依靠礦產進口，緩解資源不足。同時，依靠技術進步，處理低品位難處理礦產資源；大力發展二次資源回收利用，增加自然資源礦產的利用率。

低品位難處理礦產資源和二次資源，具有有價金屬含量低、資源來源豐富多樣且不確定、成分復雜且含量波動大等特點，從而導致現有經典冶金方法無法滿足處理此類物料所要求的經濟性、生態性、高效性和綜合性等方面的基本要求。各種金屬及其氧化物、硫化物和其他復雜化合物，在一定條件下，絕大多數均能與化學活性很高的氯形成具有性能明差異性的金屬氯化物，從而可通過金屬氯化物進行金屬提取和分離。這種氯化冶金方法，在處理低品位難處理金屬物料具有極大優勢。

在處理低含量有色金屬復雜物料的高溫氯化工藝中，一般采用固體氯化劑。通過固體氯化劑在一定條件下產生氣體氯化劑(Cl₂；HCl)而實現有價金屬的氯化過程。工業上常用固體氯化劑為NaCl和CaCl₂；CaCl₂常用于較高溫度下的高溫氯化焙燒工藝；而NaCl常用于較低溫度下的中溫氯化焙燒工藝，也用于高溫氯化焙燒工藝中。

大量的研究表明，在高溫氯化焙燒過程中，固體氣化劑通過酸性氧化物促進產生氣態氯化劑：

2NaCl+SiO₂+1/2O₂＝＝Na₂SiO₃+Cl₂

CaCl₂+SiO₂+1/2O₂＝＝CaSiO₃+Cl₂

當高溫體系中有水分存在時，將發生下列反應：

Cl₂+H₂O＝＝2HCl+1/2O₂

水分的存在可大大促進固體氯化劑轉化為HCl；由于過程采用含氫燃料(燃燒后生成水)、且原料中含水，因此在這種含水分的高溫體系中，有價金屬是通過與HCl反應而被氯化的。

氯化冶金方法是在近年來在解決了設備材料、技術方案實施難點等問題后而被重視起來，有望成為未來重要的有色金屬冶煉方法。高溫氯化揮發是處理低品位有色金屬物料(極低品位礦及二次資源)的重要方法，通過高溫氯化使有價金屬形成氣相氯化物進入煙氣，再進行回收；為了得到較高的金屬回收率，氯化劑用量是過量的，從而高溫體系中會產生過量的氯化氫。因此在高溫氯化揮發法處理低品位有色金屬物料時，在煙氣中除含氮氣、二氧化碳、水汽和氧氣等無價成分外，含有價金屬氯化物和氯化氫；目前典型的氯化揮發冶金過程高溫煙氣中主要成分為：氮氣50～65％，二氧化碳15～25％，水汽5～10％，氯化氫3～5％，金屬氯化物0.5～2％。

目前通過用水溶液洗滌、吸收煙氣中的氯化物和氯化氫的方法回收有價金屬化合物。但有價金屬氯化物與氯化氫氣體同時被吸收進入溶液，得到鹽酸濃度較高的有價金屬氯化物溶液，給后續處理帶來困難。因此研究開發一種可用于規模、經濟地分離和回收煙氣中金屬氯化物和氯化氫的方法，對采用高溫氯化揮發法處理各種低含量有色金屬復雜物料具有極其重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于：針對高溫氯化揮發法處理各種低含量有色金屬復雜物料過程中產生的煙氣中的有價金屬化合物和氯化氫，而提供一種可以實現規模和經濟地分離和回收有價金屬化合物和氯化氫的技術方案。

本發明的技術方案包括以下工藝步驟為：

1)煙氣冷卻：將700～800℃高溫氯化冶金煙氣冷卻至不高于80℃的溫度；有價金屬氯化物部分冷凝成塵埃，以及液霧和/或液滴；

2)洗脫有價金屬氯化物：用高價金屬氯化物溶液與冷卻煙氣接觸，洗滌有價金屬氯化物塵埃，以及液霧和/或液滴，吸收氣態金屬氯化物，從煙氣中脫除有價金屬氯化物；所述高價金屬氯化物為除一價堿金屬氯化物以外的、可溶于水的金屬氯化物；高價金屬氯化物溶液中金屬氯化物濃度為3.0～4.0mol/L和HCl濃度為0.1～1.0mol/L；

3)氯化氫吸收：經2)步洗脫后的煙氣用水或稀鹽酸吸收氯化氫，脫除煙氣中的氯化氫，制得鹽酸；