本发明属于工业固废资源化利用，涉及一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法。
背景技术：
1、金属铬是重要的合金元素，主要用于制备高温合金、电阻合金、精密合金和其它非铁合金等。铝热法生产金属铬是用金属铝作为还原剂，将金属铬从三氧化二铬中还原出来。由于反应剧烈，在反应炉周边及除尘系统末端都会产生较大量的铝铬渣粉尘，此外对块状铝铬渣进行破碎过程中也会产生较大量的铝铬渣粉尘。铝铬渣中氧化铝含量较高并含有一定量的氧化铬，被广泛应用于耐火材料领域。在有色冶金领域，将铝铬渣经拣选破碎处理后，配以多种辅料压制烧成后可制备铬刚玉砖，应用于锌冶炼工业窑炉。在钢铁冶金领域以铝铬渣为原料可制备高炉出铁沟浇注料和中频炉捣打料以及透气砖等。目前铝铬渣应用于有色冶金和钢铁冶金领域，均取得了一定的成绩，但是使用过程也遇到了一些问题。上述过程产生的铝铬渣粉尘中含有较高的碱金属氧化物如na2o和k2o，这些碱金属氧化物的含量产过一定范围后就会严重影响耐火材料的质量，如耐火度、强度、使用寿命等。因而相关耐火材料生产企业对铝铬渣中na2o和k2o的含量都有严格的限制。这就导致这类含na2o和k2o超标的粉尘大量堆存而无法被消耗，对环境及人体造成持续危害，同时也影响了铬生产企业的经济效益与存储成本。因此如何低成本、高效率的对铝铬渣粉尘进行脱碱处理，成为扩大铝铬渣粉尘利用率的关键技术。
2、电石渣主要来源于电石法聚氯乙烯与醋酸乙烯生产。每生产1吨聚氯乙烯或醋酸乙烯耗电石约1.45吨，每吨电石水解后产生1吨多电石渣，故每生产1吨聚氯乙烯或醋酸乙烯需排出2吨多电石渣。电石渣数量大，不经处理排放会堵塞下水道，壅积河床，危害渔业生产。在陆地堆放则占用土地，污染环境。若能充分利用电石渣固废，同步脱除铝铬渣粉尘中的na和k，可为铝铬渣粉尘和电石渣的低污染排放和高值资源化提供了一条新途径，继而达到以废治废、多固废协同资源化的目的。
3、因此，如何研发一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，包括以下步骤：
4、(1)将铝热法制备金属铬产生的铝铬渣粉尘进行收集备用；
5、(2)将电石乙炔法制备聚氯乙烯或醋酸乙烯产品时所产生的电石废渣充分溶解于水中，制成电石渣水溶液；
6、(3)将步骤(1)中铝铬渣粉尘加入至步骤(2)电石渣水溶液中，充分混合均匀后转移至反应釜中；
7、(4)对反应釜进行持续搅拌升温，保温后，开通冷却水对反应料浆冷却降温；
8、(5)步骤(4)反应料浆降温后，趁热过滤、固液分离，并将得到的滤饼用热水进行洗涤，然后抽滤，烘干。
9、进一步，所述铝铬渣粉尘为铝热法制备金属铬过程中在炉口附近产生的扬尘灰、除尘系统收集得到的除尘灰或块状铝铬渣破碎过程中产生的粉尘中的一种或几种的混合物。
10、进一步，所述铝铬渣粉尘与电石废渣不需经过额外处理即满足所需粒度要求≤150目，可直接使用。
11、进一步，步骤(2)中所述电石渣水溶液的浓度为16～20wt％，步骤(3)中铝铬渣粉尘与电石渣水溶液的质量比为1:(5～7)。
12、采用上述进一步技术方案的有益效果：确保电石渣合适的浓度，保证后续处理效果与效率。
13、限定铝铬渣粉尘与电石渣水溶液的质量比，可确保铝铬渣粉尘与电石渣中带入的ca(oh)2浓度的合适比例。即可避免电石渣过多引入杂质成分超标，又可避免电石渣偏少，达不到对不溶性碱的高效置换。
14、进一步，所述铝铬渣粉尘的化学成分要求al2o3≥80wt％，cr2o3≥13wt％，cao≤0.30wt％，fe2o3≤0.30wt％，mgo≤0.30wt％，sio2≤0.30wt％，所述电石渣的化学成分要求cao≥70wt％，fe2o3≤0.30wt％，mgo≤0.30wt％，sio2≤1.30wt％。
15、采用上述进一步技术方案的有益效果：限定铝铬渣粉尘的化学成分要求可扩大处理的铝铬渣粉尘来源，并使其初始成分符合铬刚玉耐火材料使用要求。
16、限定电石渣的化学成分要求确保充足的钙源达到处理浓度要求，同时可以避免杂质成分超标，影响铬刚玉耐火材料质量。
17、进一步，步骤(4)中反应釜升温速率为5℃/min，升温至160～180℃，保温时间为90～120min，搅拌速率为200转/min，反应压力为0.20～0.40mpa。
18、采用上述进一步技术方案的有益效果：在该处理条件范围可高效破坏不溶性碱(钠和钾)的结构，使na和k进入溶液中。为后续去除提供前提保障。
19、进一步，步骤(5)中，将步骤(4)反应料浆降温至85～95℃时开始趁热过滤、固液分离，并将得到的滤饼用85～95℃的热水进行3～5次洗涤，然后抽滤、烘干至含水量小于3wt％。
20、采用上述进一步技术方案的有益效果：确保进入热水溶液中的钠和钾离子能够充分被洗涤带走，避免被吸附。因为水溶液温度较低时，溶液中的na和k会重新往生成不溶性碱的方向进行，影响去除效果。
21、进一步，所述步骤(5)中，每次洗涤所用热水与滤饼的质量比为(1.5～2.5):1。
22、进一步，对步骤(5)中固液分离后的液相及洗涤、抽滤后得到的液相进行统一收集，然后经过tulsimer t-42h强酸型阳离子交换树脂吸附后，液相可返回至步骤(2)或步骤(5)中循环利用。
23、采用上述进一步技术方案的有益效果：节约用水成本，达到水的循环利用。
24、进一步，步骤(5)中烘干后所得到的铝铬渣化学成分为al2o3≥80wt％，cr2o3≥13wt％，cao+mgo≤4.50wt％，fe2o3≤0.45wt％，sio2≤0.50wt％，na2o≤0.25wt％，k2o≤0.75wt％，达到铬刚玉高级耐火材料使用成分要求。
25、采用上述进一步技术方案的有益效果：确保达到高级别铬刚玉耐火材料使用成分要求。
26、本发明的有益效果是：本发明利用电石渣低温低压水热法同步脱除铝铬渣粉尘中的na2o和k2o，其优点在于，本发明温度和压力条件较为温和，可充分利用电石渣固废，使铝铬渣粉尘中na2o降到0.25以下，k2o降到0.75以下，达到铬刚玉高级耐火材料使用要求。同时反应介质水溶剂可在体系中循环利用，工业实施可操作性强、操作成本低。此工艺过程实现了节能减耗和铝铬渣粉尘的高价值利用，是一种具有低成本、大规模工业化应用前景的脱碱处理工艺。na2o的脱除率达到90％以上，k2o的脱除率达到70％以上。
27、本发明的技术构思为：铝铬渣粉尘中的钾和钠的存在形式有不溶性碱和可溶性碱。其中可溶性碱通过水浸去除，而不溶性碱却基本很难通过水浸去除，并且是铝铬渣粉尘中na和k的主要存在形式。电石渣中含有丰富的钙资源，在溶液中可连续提供ca2+，钙离子可与碱性阴离子形成沉淀，从而将不溶性碱中的钠离子和钾离子置换出来，释放到溶液中，通过固液分离和多次洗涤去除掉。其置换效果与ca2+离子浓度(电石渣加入量、电石渣溶液与铝铬渣粉尘质量比)、温度、体系压力、洗涤方式等因素密切相关。本发明在温和的水热反应条件下，即温度范围160～180℃，保温时间90～120min，体系反应压力0.20～0.40mpa，洗涤用热水温度85～95℃，以电石渣固废为钙源，即可有效消纳电石渣固废，又可去除铝铬渣粉尘中的钾和钠，达到了多种固废的协同高价值利用。
1.一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，其特征在于，所述铝铬渣粉尘为铝热法制备金属铬过程中在炉口附近产生的扬尘灰、除尘系统收集得到的除尘灰或块状铝铬渣破碎过程中产生的粉尘中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，其特征在于，所述铝铬渣粉尘与电石废渣不需经过额外处理即满足所需粒度要求≤150目，可直接使用。
4.根据权利要求1所述的一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，其特征在于，步骤(2)中所述电石渣水溶液的浓度为16～20wt％，步骤(3)中铝铬渣粉尘与电石渣水溶液的质量比为1:(5～7)。
5.根据权利要求1所述的一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，其特征在于，所述铝铬渣粉尘的化学成分要求al2o3≥80wt％，cr2o3≥13wt％，cao≤0.30wt％，fe2o3≤0.30wt％，mgo≤0.30wt％，sio2≤0.30wt％，所述电石渣的化学成分要求cao≥70wt％，fe2o3≤0.30wt％，mgo≤0.30wt％，sio2≤1.30wt％。
6.根据权利要求1所述的一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，其特征在于，步骤(4)中反应釜升温速率为5℃/min，升温至160～180℃，保温时间为90～120min，搅拌速率为200转/min，反应压力为0.20～0.40mpa。
7.根据权利要求1所述的一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，其特征在于，步骤(5)中，将步骤(4)反应料浆降温至85～95℃时开始趁热过滤、固液分离，并将得到的滤饼用85～95℃的热水进行3～5次洗涤，然后抽滤、烘干至含水量小于3wt％。
8.根据权利要求7所述的一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，每次洗涤所用热水与滤饼的质量比为(1.5～2.5):1。
9.根据权利要求7或8所述的一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，其特征在于，对步骤(5)中固液分离后的液相及洗涤、抽滤后得到的液相进行统一收集，然后经过tulsimer t-42h强酸型阳离子交换树脂吸附后，液相可返回至步骤(2)或步骤(5)中循环利用。
10.根据权利要求1所述的一种电石渣温和水热法同步脱除铝铬渣粉尘中钠和钾的方法，其特征在于，步骤(5)中烘干后所得到的铝铬渣化学成分为al2o3≥80wt％，cr2o3≥13wt％，cao+mgo≤4.50wt％，fe2o3≤0.45wt％，sio2≤0.50wt％，na2o≤0.25wt％，k2o≤0.75wt％，达到铬刚玉高级耐火材料使用成分要求。
