[發明專利]一種綜合利用含鐵物料和含鍺褐煤的系統和方法

在審

• 申請號: 201710379527.3
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107058728A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 劉占華;丁銀貴;陳文亮;李勝利;曹志成;吳道洪
• 申請（專利權）人: 江蘇省冶金設計院有限公司
• 主分類號: C22B1/245
• 分類號: C22B1/245;C22B41/00
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙)11446
• 代理人: 項榮,冷文燕

技術領域

本發明涉及冶金技術領域，具體涉及一種綜合利用含鐵物料和含鍺褐煤的系統和方法。

背景技術

鍺是一種化學元素，化學符號為Ge，原子序數是32，原子量72.64。鍺在化學元素周期表中位于第4周期、第IVA族。鍺單質是一種灰白色類金屬，有光澤，質硬，屬于碳族，化學性質與同族的錫與硅相近，不溶于水、鹽酸、稀苛性堿溶液，溶于王水、濃硝酸或硫酸，具有兩性，故溶于熔融的堿、過氧化堿、堿金屬硝酸鹽或碳酸鹽，在空氣中比較穩定。自然界中，鍺共有五種同位素：70、72、73、74、76，在700℃以上與氧作用生成GeO₂，在1000℃以上與氫作用，細粉鍺能在氯或溴中燃燒。鍺是優良半導體，可作高頻率電流的檢波和交流電的整流用。此外，鍺金屬還可用于紅外光材料、精密儀器、催化劑。鍺的化合物可用于制造熒光板和各種折射率高的玻璃。

鍺、錫和鉛在元素周期表中同屬一族，錫和鉛早被古人們發現并利用，而鍺長時期以來都沒有實現工業規模的開采。這并不是因為鍺在地殼中的含量少，而是因為鍺是地殼中最分散的元素之一，含鍺礦石較少。

現有技術中關于從褐煤或煉鋅渣中提取鍺元素的方法，存在能耗成本高的問題，且未能實現能源與元素的綜合利用。

發明內容

本發明旨在提供一種綜合利用含鐵物料和含鍺褐煤的系統和方法。利用本發明的系統在實現褐煤中鍺回收的同時，還能夠實現含鐵物料的還原和其中有價元素的回收，實現含鐵物料和含鍺褐煤的綜合利用。

本發明提供了一種綜合利用含鐵物料和含鍺褐煤的系統，包括混合單元、壓球裝置、轉底爐、熔分裝置、含鍺煙塵處理單元；

所述混合單元具有含鐵物料入口、含鍺褐煤入口、工業純堿入口、膨潤土入口、次氯酸鈣溶液入口、濕混料出口。

所述壓球裝置具有濕混料入口、生球出口。所述濕混料入口與所述混合單元的濕混料出口連接。

所述轉底爐為圓盤式結構，包括依次連接的預熱區、中溫區、高溫區、冷卻區。所述預熱區設置有生球入口，所述中溫區設置有含鍺煙塵出口，所述含鍺煙塵出口處設有布袋收塵裝置，所述冷卻區設置有金屬化球團出口。所述生球入口與所述壓球裝置的生球出口連接。

所述熔分裝置具有金屬化球團入口、塊狀蘭炭入口、鐵水出口、熔分渣出口。所述金屬化球團入口與所述轉底爐的金屬化球團出口連接。

所述含鍺煙塵處理單元具有含鍺煙塵入口、濃鹽酸入口、進水口、二氧化鍺出口。所述含鍺煙塵入口與所述轉底爐的布袋收塵裝置連接。

優選的，所述混合單元包括干混裝置和濕混裝置；所述干混裝置具有所述含鐵物料入口、所述含鍺褐煤入口、所述工業純堿入口、所述膨潤土入口、干混料出口；所述濕混裝置具有干混料入口、所述次氯酸鈣溶液入口、所述濕混料出口；所述干混裝置的干混料出口與所述濕混裝置的干混料入口連接。

進一步的，所述含鍺煙塵處理單元包括氯化裝置、精餾裝置、水解裝置；

所述氯化裝置具有所述含鍺煙塵入口、所述濃鹽酸入口、四氯化鍺溶液出口；

所述精餾裝置具有四氯化鍺溶液入口、精餾四氯化鍺出口；所述四氯化鍺溶液入口與所述氯化裝置的四氯化鍺溶液出口連接；

所述水解裝置具有精餾四氯化鍺入口、所述進水口、所述二氧化鍺出口；所述精餾四氯化鍺入口與所述精餾裝置的精餾四氯化鍺出口連接。

本發明還提供了一種根據上述系統綜合利用含鐵物料和含鍺褐煤的方法，包括步驟：

A、將含鐵物料、含鍺褐煤、工業純堿、膨潤土按照質量比為100：(10～20):(1～3):(1～3)混合，并加入次氯酸鈣溶液，混合均勻后，得到濕混料；

B、所述濕混料在所述壓球裝置中進行壓球，得到生球；

C、將所述生球送入所述轉底爐中進行還原焙燒，得到金屬化球團和含鍺煙塵；

D、將所述金屬化球團和塊狀蘭炭送入所述熔分裝置中，經熔分反應，得到鐵水和熔分渣；

E、將所述含鍺煙塵送入所述含鍺煙塵處理單元，得到二氧化鍺。

進一步的，步驟E包括：將所述含鍺煙塵和濃鹽酸送入所述氯化裝置中，所述含鍺煙塵經氯化處理，得到四氯化鍺溶液；所述四氯化鍺溶液經所述精餾裝置進行精餾提純處理，得到精餾四氯化鍺；所述精餾四氯化鍺在所述水解裝置中經水解處理，得到二氧化鍺，所述水解處理過程優選高純水。

優選的，步驟A中，所述次氯酸鈣溶液的質量濃度為15～25％；所述次氯酸鈣溶液與所述含鐵物料的質量比為：(6～10)：100；所述濕混料的含水量≤6wt％。