CN109761514B - 铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***及工艺，利用铍渣在酸性条件下经过水洗可以形成硫酸铍溶液和固体渣，其中硫酸铍溶液与氨水反应后，生成氢氧化铍沉淀，将沉淀分离后用于回收氢氧化铍；而固体渣经过处理后送入***水泥窑高温煅烧，将固体渣中含有的铍固熔于水泥熟料晶格中，形成铁铍酸钙、铝铍酸钙和铍酸钙等矿物，水泥中铍含量达到微量，浸出溶度小于0.1μg/l，符合水泥原料要求，反应过程中产生的氨氮化合物转化成氨水或铵盐，可以作为水泥窑脱硝剂或返回铍冶炼厂作为助剂使用，完全可以消除残留，彻底消除毒害特性，实现铍渣资源化、无害化处理。

Description

铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***及工艺

技术领域

本发明属于铍金属提炼过程中废渣脱毒的处理方法，尤其涉及一种利用水泥窑协同资源化处理铍渣的***及方法。

背景技术

铍是一种灰白色的碱土金属，既能溶于酸也能溶于碱，是两性金属，铍及其化合物都具有剧毒，2017年国际世卫组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单将铍列为一类致癌物质。

铍是一种具有独特的、优良的物理、化学、机械及核性能的稀有轻金属，自从人类发现铍元素，铍的性质即引起科学家们的极大关注。随着科技的发展，铍的金属、合金和氧化物三种主要形态已广泛应用于原子能、火箭、导弹、卫星、航空、航天、电子、仪表、石化、陶瓷等行业。1926年开始人们就注意到在不同金属中加入少量铍，便可改善它们的性能。之后，铍相继获得各种应用，特别是近年来由于电子、航天技术的发展和需求，铍合金的研究工作更活跃也更为普遍。铍铜合金产品几乎已渗透到了所有的工业领域，近几年在民用领域的应用也在不断扩大。氧化铍主要用于铍铜合金的生产，小部分以金属铍形式应用，另有少量用作氧化铍陶瓷等，是一种高附加值基础材料。近年来随着高科技领域的迅猛发展，氧化铍及铍铜合金供不应求，市场潜力巨大，大力研发铍冶炼工业技术有巨大的社会经济效益，具有重要的战略意义。

自然界中含铍矿物有30多种，其中仅有绿柱石具有工艺价值，绿柱石是一种铍硅酸盐矿，其中BeO含量9-13％。从绿柱石中铍提取分离技术虽取得一定进展，目前有硫酸法、硫酸萃取法、氟化法等方式，但大规模工业应用方法很少，我国水口山六厂所采用的提铍生产流程是加熔剂熔炼法，其工艺流程为：铍矿石+方解石→熔炼→酸化浸出→蒸发结晶→中和除铁→沉淀→氢氧化铍→煅烧。金属总回收率为73％-75％，产品质量BeO为95％-99％。

铍渣是铍提取过程中产生的废渣，包括酸溶渣(也称铍渣)和沉矾渣(也称铝铵矾渣)，生产中每生产1吨铍产生100多吨酸溶渣和14-18吨铝铵矾渣，由于废渣中含有0.1-0.3％的铍，铍渣中的铍以BeO、Be(OH)₂、BeSO₄等化合物形式存在，在浸出时毒性远高于浸出毒性检验标准(小于0.1mg/l)，同时还有大量氨氮化合物，而被列入《国家危险废物名录》中HW20--含铍废物。目前技术条件下，铍渣没有有效的科学的处置方式，大都是直接倒入渣坝，当遇到雨水时，铍渣中的水溶性铍就会溶于水中，进入地表、农田及江河等，构成对人民生命财产的严重危害，造成严重的环境污染。

为减少有害固废对环境的危害、利用水泥窑协同处理技术对铍渣进行资源化、无害化处理，在回收铍资源的同时，将氨氮化合物转化成的氨水、硫酸铵可用于铍提炼工业也可以作为水泥窑脱硝剂处理，而其他杂质如SiO₂和钙、铝、铁等化合物完全可以作为水泥原料使用，从而实现铍渣脱毒与资源化处理。

目前处理铍渣过程主要存在处置成本高、能耗大、无法实现无害化处理以及造成二次污染的问题：

(1)经过洗涤后的固体渣中仍然存在微量的铍，直接排放后仍然会对环境以及人体健康造成严重威胁。

(2)铍渣的洗涤脱毒过程中产生的氮氧化物以及反应过程中产生的氨气直接排放后也会对环境造成污染。

(3)处理过程中产生大量的废液，这些废液中也存在一定数量的金属铍及其他重金属离子，直接排放后既浪费资源又污染环境。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供了一种铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***及工艺，铍渣在酸性条件下经过反复多次水洗涤后，实现固液分离，铍进入液相，再通过去渣和沉铍得到Be(OH)₂，同时利用水泥窑协同处理固体废物和液体废物，从而实现与铍渣无害化处理。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明解决技术问题的思路和原理如下：

首先，利用湿法球磨机对铍渣进行循环磨浸和洗涤，使铍渣在酸性条件下形成BeSO₄进入溶液，通过不少于两次搅拌洗涤工艺实现液体(BeSO₄溶液和(NH₄)₂SO₄溶液)和固体渣的有效分离，其中固体渣中铍的含量减少到微量(小于0.1mg/kg)，符合水泥原料的要求。

其次，铍渣反应过程中产生的BeSO₄溶液和(NH₄)₂SO₄溶液加入氨水后生成Be(OH)₂固体和(NH₄)₂SO₄、氨水溶液，Be(OH)₂固体返回铍冶炼厂作为铍提炼原料制备氧化铍。

再次，当洗涤酸溶渣(铍渣)时，洗涤后的泥浆为SiO₂、CaSO₄、MgSO₄，经过处理后可以作为水泥原料，当洗涤沉矾渣(铝铵矾渣)时，洗涤后的泥浆为NH₄Al(SO₄)₂，加入Ca(OH₂)反应后生成液体和固体，其中液体为(NH₄)₂SO₄和氨水，固体为CaSO₄和Al(OH)₃，其中液体可以作为铍渣洗涤液，储存备用，固体可以用作水泥原料。

最后，水泥窑协同处理，处理过程中产生的SiO₂、CaSO₄、MgSO₄和Al(OH)₃可以送入水泥窑高温煅烧将微量的铍固熔于水泥熟料晶格中，形成铁铍酸钙、铝铍酸钙和铍酸钙等矿物；反应过程中产生的(NH₄)₂SO₄溶液可以作为水泥窑脱硝剂使用，反应过程中产生的气体通过集中收集，并将气体引入水泥窑高温带处理。

本发明的具体解决方案如下：

一种铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺，包括以下步骤：

S1：通过危险废物专用运输车辆运输的酸溶渣和沉矾渣直接卸进储存库内储存，所述储存库内酸溶渣与沉矾渣分别堆放；

S2：将酸溶渣或沉矾渣用抓斗吊送至储存库内的稳流仓内，通过板式喂料机将酸溶渣或沉矾渣运送到计量皮带秤计量后通过皮带输送机输送至湿法球磨机内进行研磨和洗涤，用硫酸铵溶液调节和PH值为3-5后用水调节为适宜使用浓度，将搅拌混合均匀的泥浆进行分离，其中粗料进行第二次研磨，细料进入洗涤库进行洗涤；

S3、将S2中洗涤后的细料进行分离，得到溶液A和泥浆B，其中溶液A用于分离回收铍，泥浆B经过处理后用于送入水泥窑配料***，经水泥窑高温煅烧后制备成水泥熟料；

S4、将步骤S3中的溶液A加入氨水调节PH值为9-11后，溶液A与氨水反应后得到固体C和液体D，其中固体C经过处理后返回铍冶炼厂备用，液体D加入硫酸溶液，反应后得到液体E，所述液体E作为水泥窑脱硝剂、铍提炼药剂或蒸发结晶成高浓度溶液备用。

进一步地，当物料为酸溶渣时，所述S3中泥浆B通过过滤设备进行固液分离，得到液体F和固体G，分离后的液体F进行静置沉降，分离后固体G送入水泥窑配料***。

进一步地，当物料为沉矾渣时，所述S3中泥浆B加入氢氧化钙溶液，反应后泥浆通过过滤设备进行固液分离，得到液体H和固体I，分离后液体H进行静置沉降，分离后固体I送入水泥窑配料***。

进一步地，所述S2中包括一次洗涤和二次洗涤，所述一次洗涤后得到的溶液A用于分离回收铍，所述二次洗涤后回收的清液用于湿法球磨机研磨用水。

进一步地，所述一次洗涤用水为二次洗涤后回收的清液，所述二次洗涤用水为外部引入的清水。

进一步地，所述二次洗涤后回收的清液储存于第一清液池内。

进一步地，所述液体F和液体H进行静置沉降后，得到上清液收集于第一清液池内，沉降的固体返回二次洗涤库内。

进一步地，所述S4中固体C进行过滤处理，过滤后的固体通过低温带式蒸发机干燥后返回铍冶炼厂，过滤后的液体收集于第二清液池内。

进一步的，上述洗涤工艺中，根据固体渣中含铍情况，进行不少于两次的反复洗涤分离，以达到洗涤要求。

一种用于铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺的***，其特征在于，包括依次连接的储存库、预处理***、洗涤***和铍分离***；

所述储存库为带智能抓斗吊车的密封式调车库，所述储存库按照危险品暂存库要求进行设计，所述储存库底部设置有稳流仓，储存库采取集中通风方式，库内抽吸后的气体送入水泥窑***作为篦冷机高温段用风使用；

所述预处理***包括湿法球磨机、搅拌池、旋流分离器，所述湿法球磨机的出料口与搅拌池进料口相连，所述搅拌池的出料口与旋流分离器进料口相连，所述旋流分离器底部粗料出口与湿法球磨机进料口相连，所述旋流分离器上部细料出口与一次洗涤库上部进料口相连，所述湿法球磨机进料口与二次洗涤后分离的水溶液管道相连；

所述洗涤***包括顺次相连的一次洗涤库、二次洗涤库、多次洗涤库和回收装置，其中每个洗涤库均设有进料口、中部溢流口、出料口、顶部排气口及压缩空气进气管；

所述铍分离***包括铍分离库、过滤机、第二清液池和低温带式蒸发机，所述铍分离库设有进料口、中部溢流口、出料口，所述铍分离库出料口与过滤设备进料口相连，所述过滤设备液体出料口与第二清液池相连，所述过滤设备固体出料口与低温带式蒸发机相连。

进一步地，所述一次洗涤库出料口与二次洗涤库进料口相连，所述一次洗涤库中部溢流口与铍分离库进料口相连，所述二次洗涤库中部溢流口与第一清液池相连，所述第一清液池与一次洗涤库进料口相连，所述二次洗涤库出料口与过滤设备相连。

进一步地，所述回收装置包括固体回收装置和液体回收装置，所述固体回收装置包括皮带传输机和固体渣均化储存棚，所述皮带传输机进料端与过滤设备固体出料口相连，所述皮带传输机出料端与固体渣均化储存棚相连，所述液体回收装置包括收集池，所述收集池包括进料口、中部溢流口、出料口，所述进料口与过滤设备液体出料口相连，所述中部溢流口与第一清液池相连，所述出料口与二次洗涤库进料口相连。

进一步地，所述洗涤库和铍分离库设置气力搅拌装置，通过管道与空压机站相连，或采用机械搅拌方式进行洗涤。

进一步地，所述洗涤库和铍分离库的顶部排气口设置有抽吸机，通过抽吸机将气体统一输出并引入水泥窑高温带处理。

进一步地，所述过滤机为离心机、板框压滤机、带式过滤机、碟螺旋过滤机中的一种。

进一步地，所述湿法球磨机为开流球磨机、立式砂磨机、卧式砂磨机的一种或几种组合，采用耐酸介质，一般为高铝质陶瓷材料。

经过洗涤的固体渣其铍含量小于万分之一，在日产3500吨水泥熟料生产线中若每天处理70吨铍渣，掺入量为2％，熟料中铍含量将达到5μg/kg级要求，不会产生毒性。同时铍渣通过水泥窑高温煅烧形成水泥熟料，进入水泥熟料玻璃体中，浸出液中铍含量将小于1μg/l级要求，更消除了浸出毒性危险。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明所处理有毒铍渣经过洗涤脱毒，基本达到水泥原料要求，只有微量的铍及其化合物进入水泥熟料，通过高温煅烧，铍及其化合物固熔于水泥熟料中，其浸出毒性完全可以达到环境保护要求，从而实现了铍渣的无害化处置，而且从铍渣处置过程中可以回收战略物资氧化铍，一般每处理1吨铍渣可以回收Be(OH)₂10-30kg，真正实现了资源循环利用。

(2)处理过程中产生的氨氮化合物转化成氨水或铵盐，可以作为水泥窑脱硝剂或返回铍冶炼厂作为药剂使用，完全可以消除残留，彻底消除毒害特性；

(3)处理过程中溶液通过结晶浓缩会产生水蒸气，水蒸气冷凝后返回用于铍渣洗涤，不对外排放。所需的热量采取低温蒸发，利用水泥厂的低温余热作为处置蒸发结晶热源，节约了处置能耗。

(4)处理过程中全部设置密闭容器，通过集中收集气体，并将气体引入水泥窑高温带处理，可实现低成本处置和实现零排放。

(5)高温煅烧过程中，重金属被固熔于硅酸盐矿物中，形成不溶于水的矿物，消除了其浸出危害。处理过程中少量氨氮废气收集进入水泥***，废水循环使用，没有对外排放，采用湿法工艺不会产生粉尘排放，处置工艺环境友好，不会产生二次污染。

(6)本工艺采用的成熟设备和设施，构造简单、操作方便、采用负压操作、节能环保、占地少、设备造价低。

附图说明

图1为铍渣脱毒处理工艺原理图；

图2为铍渣脱毒处理***示意图；

11、稳流仓；12、板式喂料机；13、计量皮带秤；

21、湿法球磨机；22、搅拌池；23、泥浆泵；24、旋流分离器；

311、进料口；312、中部溢流口；313、出料口；314、顶部排气口；315、压缩空气进气管；316、抽吸机；

321、第一清液池；322、污水泵；323、泥浆泵；324、过滤设备；325、皮带传输机；326、收集池

41、进料口；42、中部溢流口；43、出料口；44、污泥泵；45、过滤机；46、第二清液池；47、低温带式蒸发机；48、抽吸机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图2所示，本发明提供了一种铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***，包括依次连接的储存库、预处理***、洗涤***和铍分离***；

铍渣采用危险废物专用运输车辆运输进厂后，直接卸入所述储存库内，所述储存库为带智能抓斗吊车的密封式调车库，所述储存库按照危险品暂存库要求进行设计，采取集中通风方式，库内抽吸后的气体送入水泥窑***作为篦冷机高温段用风使用，所述储存库内设置有稳流仓11。

利用抓斗将铍渣吊送至铍渣储存库内的稳流仓11内，所述稳流仓11仓底与板式喂料机12相连，通过板式喂料机12运送到计量皮带秤13上，通过计量后利用皮带输送机将铍渣送入湿法球磨机内21。

所述预处理***包括顺次连接的湿法球磨机21、搅拌池22、泥浆泵23、旋流分离器24，所述湿法球磨机21为开流球磨机，采用耐酸介质，一般采用高铝质陶瓷材料，铍渣从湿法球磨机21出料口进入搅拌池22，搅拌池22池底出料口与泥浆泵23进料口相连，泥浆泵23出口与旋流分离器24进料口相连，所述旋流分离器24底部粗料出口与湿法球磨机21进料口相连，所述旋流分离器24上部细料出口与一次洗涤库上部进料口相连，所述湿法球磨机11进料口同时二次洗涤后分离的水溶液管道相连。

所述洗涤***包括包括顺次相连的一次洗涤库、二次洗涤库、多次洗涤库和回收装置，其中每组洗涤库设置有3个洗涤罐，用以实现洗涤、沉淀和出料的交替作业，每个洗涤库均设有进料口311、中部溢流口312、底部出料口313及顶部排气口314及压缩空气进气管315，其中洗涤库采取气力搅拌形式，通过设置空压机站供给搅拌用空气，洗涤库的顶部排气口设置有抽吸机316，通过抽吸机316将气体统一输出并引入水泥窑高温带处理。

所述一次洗涤库中部溢流口312通过管道与铍分离库进料口41相连，底部出料口313与二次洗涤库进料口311相连，二次洗涤库中部溢流口312与第一清液池321相连，第一清液池321通过污水泵322和管道与一次洗涤库进料口311相连，二次洗涤库出料口313通过泥浆泵323与压滤机324相连，通过压滤使得泥浆固液分离。

所述回收装置包括固体回收装置和液体回收装置，所述固体回收装置包括皮带传输机325和固体渣均化储存棚，所述皮带传输机325进料端与过滤设备324固体出料口相连，所述皮带传输机325出料端与固体渣均化储存棚相连，通过皮带传输机325输出固体渣，所述液体回收装置包括收集池326，所述收集池326包括进料口、中部溢流口、出料口，所述进料口与过滤设备324液体出料口相连，所述中部溢流口与第一清液池321相连，所述出料口与二次洗涤库进料口311相连。

所述铍分离***包括铍分离库、过滤机、第二清液池和低温带式蒸发机，所述铍分离库设有进料口41、中部溢流口42、出料口43，所述铍分离库出料口43通过通过污泥泵44与过滤机45进料口相连，所述过滤机45液体出料口与第二清液池46相连，所述过滤机45固体出料口与低温带式蒸发机47相连，过滤后的固体通过低温带式蒸发机47输出。所述铍分离库设计与洗涤库一致，包括3个洗涤罐，用以实现洗涤、沉淀和出料的交替作业，所述铍分离库采取气力搅拌形式，通过设置空压机站供给搅拌用空气或者采取机械搅拌方式进行洗涤，在铍分离库的顶部排气口设置有抽吸机48，通过抽吸机48将气体统一输出连同洗涤库抽吸出的气体一起引入水泥窑高温带处理，其中过滤机45为离心机、板框压滤机、带式过滤机、碟螺旋过滤机中的一种。

本发明所采用的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***，所有***间的连接管道和容器拟采用耐腐蚀的不锈钢制作，所有液体管道和各个洗涤分离库均采用智能检测仪表和控制仪表，全生产线实现自动化控制和无人操守。

铍渣包括酸溶渣和沉矾渣，如图1所示，将酸溶渣或沉矾渣湿法研磨后通过旋流分离器进行分离，分离后的细料进行洗涤过滤，过滤分离后得到溶液A和泥浆B，其中溶液A加入氨水反应后得到固体C和液体D，其中固体C经过处理后返回铍冶炼厂备用，液体D加入硫酸溶液后反应得到液体E。

当物料为酸溶渣时，泥浆B通过固液分离后得到液体F和固体G，当物料为沉矾渣时，泥浆B加入氢氧化钙溶液，反应后泥浆通过固液分离，得到液体H和固体I，其中固体G和固体I用作水泥原料，液体E和液体H用作水泥窑脱硝剂使用。

运用铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***进行铍渣处理，具体如下：

实施例一

酸溶渣(铍渣)的处理

步骤一：酸溶渣的运输与储存

通过危险废物专用运输车辆运输的酸溶渣运输进厂后，直接卸进储存库内储存，其中储存库为带智能抓斗吊车的密封式调车库，库内按照危险品暂存库要求进行设计，采取集中通风方式，将库内抽吸后的气体送入水泥窑***作为篦冷机高温段用风使用。

步骤二：酸溶渣洗涤脱毒

将酸溶渣用抓斗吊送至储存库内的稳流仓内，稳流仓仓底与板式喂料机相连，板式喂料机与计量皮带秤相连，计量皮带秤通过皮带输送机与湿法球磨机进料口相连，利用板式喂料机将铍渣计量后通过皮带输送机输送至湿法球墨机内进行研磨和洗涤。

经过研磨的泥浆从湿法球墨机磨尾卸出后进入搅拌池中，用硫酸铵溶液调节浓度和PH值为3-5后再用水调节泥浆至适宜浓度，在搅拌池内搅拌混合均匀后的泥浆从搅拌池池底出料口通过泥浆泵进入旋流分流器内，通过旋流分流器分离后，粗料旋流分离器底部粗料出口进入湿法磨机内进行二次研磨，细料从旋流分离器上部细料出口进入一次洗涤库内进行洗涤。

经研磨好的酸溶渣泥浆采用两段洗涤方式，确保洗涤效果，分别通过一次洗涤库、二次洗涤库或多次洗涤进行洗涤，每组洗涤库设置3个洗涤罐，用以实现洗涤、沉淀和出料的交替作业，实现铍渣泥浆的洗涤过程，其中一次洗涤库通过第一清液池收集的清液进行洗涤，二次洗涤库通过外部接入的清水进行洗涤，当泥浆进入一次洗涤库后，其中含铍液从一次洗涤库中部溢流口通过管道进入铍分离库内，剩余泥浆从一次洗涤库出料口进入二次洗涤库内，在二次洗涤库内完成洗涤后，上清液从二次洗涤库中部溢流进入第一清液池内，剩余泥浆通过二次洗涤库底部出料口通过泥浆泵作用进入过滤设备内，通过过滤设备使得泥浆固液分离，其中固体渣通过皮带送到水泥原料棚储存，液体通过收集池进行静置沉淀，静置后的上清液通过收集池中部溢流口进入第一清液池内，静止后的沉淀返回二次洗涤库内。

第一清液池中收集的清液通过污水泵和管道进入湿法球磨机和一次洗涤库内用于研磨用水和一次洗涤库用水，上述洗涤过程根据固体渣中含铍量确定洗涤次数，以达到洗涤要求。

步骤三：铍的分离与回收

将一次洗涤库洗涤沉降分离后的含铍溶液加入NH₄OH溶液调节PH值，使得库内的BeSO₄溶液变成Be(OH)₂沉淀，得到Be(OH)₂固体渣和(NH₄)₂SO₄溶液，经过铍分离库作用后，其中液体((NH₄)₂SO₄溶液和氨水)通过铍分离库中部溢流口进入第二清液池内，Be(OH)₂沉淀从铍分离库的出料口通过污泥泵进入过滤设备内，过滤后的固体通过低温带式蒸发机蒸发作用后，利用专用车辆返回铍冶炼厂作为铍提炼原料制备BeO，过滤后的液体收集于第二清液池内。

步骤四：水泥窑***资源化处理

酸溶渣洗涤过程中产生的固体渣主要为SiO₂、CaSO₄和MgSO₄，这些原料可以送入水泥窑高温煅烧将微量的铍固熔于水泥熟料晶格中，反应过程中产生的(NH₄)₂SO₄溶液可以作为水泥窑脱硝剂使用或者浓缩成高浓度的(NH₄)₂SO₄溶液应用，反应过程中产生的气体通过集中收集，并将气体引入水泥窑高温带处理。

实施例二

沉矾渣(铵矾渣)的处理

步骤一：沉矾渣的运输与储存

通过危险废物专用运输车辆运输的沉矾渣运输进厂后，直接卸进储存库内储存，其中储存库为带智能抓斗吊车的密封式调车库，库内按照危险品暂存库要求进行设计，采取集中通风方式，将库内抽吸后的气体送入水泥窑***作为篦冷机高温段用风使用。

步骤二：酸溶渣洗涤脱毒

由于铵矾渣的主要成分是硫酸铝铵，一般采取纤维袋包装，因此，在入磨前增加破包机，将玻纤袋分离，玻纤带直接送人水泥窑内焚烧处理。将铵矾渣计量后通过皮带输送机与湿法球磨机进料口相连，利用板式喂料机将铍渣计量后通过皮带输送机输送至湿法球墨机内进行研磨和洗涤。

经过研磨的泥浆从湿法球磨机磨尾卸出后进入搅拌池中，用硫酸铵溶液调节浓度和PH值为3-5后再用水调节泥浆至适宜浓度，在搅拌池内搅拌混合均匀后的泥浆从搅拌池池底出料口通过泥浆泵进入旋流分流器内，通过旋流分流器分离后，粗料旋流分离器底部粗料出口进入湿法磨机内进行二次研磨，细料从旋流分离器上部细料出口进入一次洗涤库内进行洗涤。

经研磨好的铵矾渣泥浆采用两段洗涤方式，确保洗涤效果，分别通过一次洗涤库和二次洗涤库进行洗涤，每组洗涤库设置3个洗涤罐，用以实现洗涤、沉淀和出料的交替作业，实现铍渣泥浆的洗涤过程，其中一次洗涤库通过第一清液池收集的清液进行洗涤，二次洗涤库通过外部接入的清水进行洗涤，当泥浆进入一次洗涤库后，其中含铍液从一次洗涤库中部溢流口通过管道进入铍分离库内，剩余泥浆从一次洗涤库出料口进入二次洗涤库内，在二次洗涤库内完成洗涤后，上清液从二次洗涤库中部溢流进入第一清液池内，剩余泥浆通过二次洗涤库底部出料口通过泥浆泵作用进入过滤设备内，通过过滤设备使得泥浆固液分离，其中固体渣通过皮带送到水泥原料棚储存，液体通过收集池进行静置沉淀，静置后的上清液通过收集池中部溢流口进入第一清液池内，静止后的沉淀返回二次洗涤库内。

第一清液池种收集的清液通过污水泵和管道进入湿法球磨机和一次洗涤库内用于研磨用水和一次洗涤库用水，上述洗涤过程根据固体渣中含铍量确定洗涤次数，以达到洗涤要求。

步骤三：铍的分离与回收

将一次洗涤库洗涤沉降分离后的含铍溶液加入NH₄OH溶液调节PH值，使得库内的BeSO₄溶液变成Be(OH)₂沉淀，得到Be(OH)₂固体渣和(NH₄)₂SO₄溶液，经过铍分离库作用后，其中液体((NH₄)₂SO₄溶液和氨水)通过铍分离库中部溢流口进入第二清液池内，Be(OH)₂沉淀从铍分离库的出料口通过污泥泵进入过滤机内，过滤后的固体通过低温带式蒸发机蒸发作用后，利用专用车辆返回铍冶炼厂作为铍提炼原料制备BeO，过滤后的液体收集于第二清液池内。

步骤四：水泥窑***资源化处理

铵矾渣洗涤过程中产生的固体渣主要为CaSO₄和Al(OH)₃，这些原料可以送入水泥窑高温煅烧将微量的铍固熔于水泥熟料晶格中，反应过程中产生的(NH₄)₂SO₄溶液可以作为水泥窑脱硝剂使用或者浓缩成高浓度的(NH₄)₂SO₄溶液应用，反应过程中产生的气体通过集中收集，并将气体引入水泥窑高温带处理。

经过洗涤的固体渣其铍含量小于0.1mg/kg要求。这些原料可以送入水泥窑高温煅烧将微量的铍固熔于水泥熟料晶格中，形成铁铍酸钙、铝铍酸钙和铍酸钙等矿物；在日产3500吨水泥熟料生产线中若每天处理70吨铍渣，掺入量为2％，熟料中铍含量将达到小于1μg/kg要求，消除毒性危害。同时铍渣通过水泥窑高温煅烧形成水泥熟料，进入水泥熟料玻璃体中，浸出液中铍含量将小于1μg/l级要求，更消除了浸出毒性危险。

本发明公布的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***及工艺，经过洗涤脱毒后铍渣基本达到水泥原料要求，只有微量剧毒的铍及其化合物进入水泥熟料，通过高温煅烧，铍及其化合物固熔于水泥熟料中，形成不溶于水的矿物，消除了其浸出危害。水泥厂的低温余热作为处置蒸发结晶热源，节约能源。处理过程中少量氨氮废气收集进入水泥***，废水循环使用，没有对外排放，采用湿法工艺不会产生粉尘排放，不会产生二次污染，一般处置一吨铍渣可回收10-30kg的Be(OH)₂，同时可以回收200kg左右铵盐，其他原料可以作为水泥原料使用，节约水泥原材料，真正实现了资源化、能源化处置，有利于节能、节约资源和发展循环经济。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、酸溶渣和沉矾渣运输后采用专用储存库储存并分别堆放；

S2、将酸溶渣或沉矾渣计量后通过湿法球磨机进行洗涤研磨，用硫酸铵溶液调节pH值为3-5后再用水调节浓度，将搅拌均匀的泥浆进行分离，其中粗料返回湿法球磨机进行循环研磨，细料进入洗涤库进行洗涤；

S3、将S2中洗涤后的细料进行分离，得到溶液A和泥浆B，其中溶液A用于分离回收铍，泥浆B经过处理后用于送入水泥窑配料***，经水泥窑高温煅烧后制备成水泥熟料；

S4、将步骤S3中的溶液A加入氨水调节pH值为9-11，且与氨水反应后得到固体C和液体D，其中固体C经过处理后返回铍冶炼厂备用，液体D加入硫酸溶液后反应得到液体E，所述液体E作为水泥窑脱硝剂、铍提炼药剂或蒸发结晶成高浓度溶液备用；

采用上述处理工艺的***，包括：依次连接的储存库、预处理***、洗涤***和铍分离***；

所述储存库为带智能抓斗吊车的密封式调车库，底部设置有稳流仓，且设置有集中通风装置；

所述预处理***包括湿法球磨机、搅拌池、旋流分离器，所述湿法球磨机的出料口与搅拌池进料口相连，所述搅拌池的出料口与旋流分离器进料口相连，所述旋流分离器底部粗料出口与湿法球磨机进料口相连，所述旋流分离器上部细料出口与一次洗涤库上部进料口相连，所述湿法球磨机进料口与二次洗涤后分离的水溶液管道相连；

所述洗涤***包括顺次相连的一次洗涤库、二次洗涤库、多次洗涤库和回收装置，其中每个洗涤库均设有进料口、中部溢流口、出料口、顶部排气口及压缩空气进气管；

所述铍分离***包括铍分离库、过滤机、第二清液池和低温带式蒸发机，所述铍分离库设有进料口、中部溢流口、出料口，所述铍分离库出料口与过滤机进料口相连，所述过滤机液体出料口与第二清液池相连，所述过滤机固体出料口与低温带式蒸发机相连。

2.根据权利要求1中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺，其特征在于，当物料为酸溶渣时，所述S3中泥浆B通过过滤设备进行固液分离，得到液体F和固体G，分离后的液体F进行静置沉降，分离后固体G送入水泥窑配料***。

3.根据权利要求1中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺，其特征在于，当物料为沉矾渣时，所述S3中泥浆B加入氢氧化钙溶液，反应后泥浆通过过滤设备进行固液分离，得到液体H和固体I，分离后液体H进行静置沉降，分离后固体I送入水泥窑配料***。

4.根据权利要求1中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺，其特征在于，所述S2中包括一次洗涤和二次洗涤，所述一次洗涤后得到的溶液A用于分离回收铍，二次洗涤后回收的清液用于湿法球磨机研磨用水，通过每次洗涤后固体渣中铍含量多少确定洗涤次数。

5.根据权利要求4中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺，其特征在于，一次洗涤用水为二次洗涤后回收的清液，二次洗涤用水或最后一次洗涤用水为外部引入的清水。

6.根据权利要求5中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺，其特征在于，所述二次洗涤后回收的清液储存于第一清液池内。

7.根据权利要求2或3中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺，其特征在于，所述液体F和液体H进行静置沉降后，得到上清液收集于第一清液池内，沉降的固体返回二次洗涤库内。

8.根据权利要求1中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺，其特征在于，所述S4中固体C进行过滤处理，过滤后的固体通过低温带式蒸发机干燥后返回铍冶炼厂，过滤后的液体收集于第二清液池内。

9.一种采用权利要求1-8任一所述的用于铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理工艺的***，其特征在于，包括依次连接的储存库、预处理***、洗涤***和铍分离***；

所述储存库为带智能抓斗吊车的密封式调车库，底部设置有稳流仓，且设置有集中通风装置；

所述预处理***包括湿法球磨机、搅拌池、旋流分离器，所述湿法球磨机的出料口与搅拌池进料口相连，所述搅拌池的出料口与旋流分离器进料口相连，所述旋流分离器底部粗料出口与湿法球磨机进料口相连，所述旋流分离器上部细料出口与一次洗涤库上部进料口相连，所述湿法球磨机进料口与二次洗涤后分离的水溶液管道相连；

所述洗涤***包括顺次相连的一次洗涤库、二次洗涤库、多次洗涤库和回收装置，其中每个洗涤库均设有进料口、中部溢流口、出料口、顶部排气口及压缩空气进气管；

所述铍分离***包括铍分离库、过滤机、第二清液池和低温带式蒸发机，所述铍分离库设有进料口、中部溢流口、出料口，所述铍分离库出料口与过滤机进料口相连，所述过滤机液体出料口与第二清液池相连，所述过滤机固体出料口与低温带式蒸发机相连。

10.根据权利要求9中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***，其特征在于，一次洗涤库出料口与二次洗涤库进料口相连，一次洗涤库中部溢流口与铍分离库进料口相连，二次洗涤库中部溢流口与第一清液池相连，第一清液池与一次洗涤库进料口相连，二次洗涤库出料口与过滤设备相连。

11.根据权利要求9中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***，其特征在于，所述回收装置包括固体回收装置和液体回收装置，所述固体回收装置包括皮带传输机和固体渣均化储存棚，所述皮带传输机进料端与过滤设备固体出料口相连，所述皮带传输机出料端与固体渣均化储存棚相连，所述液体回收装置包括收集池，所述收集池包括进料口、中部溢流口、出料口，所述进料口与过滤设备液体出料口相连，所述中部溢流口与第一清液池相连，所述出料口与二次洗涤库进料口相连。

12.根据权利要求9中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***，其特征在于，所述洗涤库和铍分离库设置气力搅拌装置，通过管道与空压机站相连，或采用机械搅拌方式进行洗涤。

13.根据权利要求9中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***，其特征在于，所述洗涤库和铍分离库的顶部排气口设置有抽吸机。

14.根据权利要求9所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***，其特征在于，所述过滤机为离心机、板框压滤机、带式过滤机、叠螺旋过滤机中的一种。

15.根据权利要求9中所述的铍渣脱毒与水泥窑协同资源化处理***，其特征在于，所述湿法球磨机为开流球磨机、立式砂磨机、卧式砂磨机的一种或几种组合，采用耐酸介质，为高铝质陶瓷材料。

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