[发明专利]利用钢铁企业烧结电除尘灰生产氯化钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用钢铁企业烧结电除尘灰生产氯化钾的方法，属钾盐生产技术。也属于钢铁企业固体废弃物资源化处理技术。

背景技术

氯化钾是一种重要的无机化工原料，主要用于农用钾肥的生产以及其它含钾产品的制备。工业上生产氯化钾的主要方法为冷分解正浮选法、反浮选冷结晶法、热熔法、兑卤法等，主要原料为钾石盐矿、光卤石、卤水等。利用钾石盐矿和光卤石生产氯化钾，需要先将原料破碎、浮选，然后再经一系列的分解、除杂、多次蒸发结晶等工序，得到氯化钾产品，生产工艺流程长。而且有些方法如热熔法，腐蚀设备严重。一般地，钾石盐矿、光卤石、卤水中氯化钾含量均不超过20％。生产原料中氯化钾钾含量低，运行成本高，而从苦卤中提取氯化钾，除了成本高以外，还存在氯化钾收率偏低的问题。潘明亮等人利用烧结法熟料窑窑灰生产氯化钾(CN 101066768A)，该窑灰氯化钾含量高达29％，采用蒸馏水浸出，浸出液采用脱硫剂进行脱硫，脱硫后的溶液进行多次蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化钾产品。该方法利用氧化铝窑灰生产氯化钾，变废为宝，有积极的意义。但是，该工艺在60～90℃条件下浸出，另外多次蒸发浓缩，耗能较大。

众所周知，钢铁工业被视为当今社会的“污染大户”，烧结工序的电除尘灰，作为污染物之一，目前一直被直接返回烧结工序以利用其中的Fe和C，但是碱金属如K和Na的存在对于该工序的负面影响不可忽视，已经产生生产能力低下，烧结矿质量差等问题。烧结过程K和Na由于其熔点低，尤其是K，在烧结过程中由于挥发而富集在电除尘灰中。其中第三级电除尘灰中氯化钾含量高达40％。

发明内容

本发明提供了一种利用钢铁企业烧结工序产生的电除尘灰生产氯化钾的方法，不仅可以缓解我国钾资源短缺的现状，而且可以避免钾和钠在烧结过程中影响该工序的正常进行。

烧结工序电除尘灰中氯化钾含量高达30％～40％，氯化钠含量为氯化钾含量的1/8～1/7，钾钠含量的差异有利于二者的分离。

本发明以钢铁企业烧结工序产生的含有氯化钾的电除尘灰为原料，室温下采用自来水，同时添加SDD浸出，浸出液蒸发浓缩至原体积的3/5～4/5，缓慢冷却，分步结晶得到氯化钾。

进一步地，所述的自来水及循环结晶母液之和与所述的含有氯化钾的电除尘灰之比为2∶1～1∶1，浸出液中氯化钾浓度接近饱和。

进一步地，所述的SDD含量为0.5％～4％。

本发明中，关于浸出温度的确定，在其它条件相同的情况下，分别在20℃和80℃条件下浸出。发现钾的浸出率在95％～99.5％，说明温度对该粉尘中钾的浸出率影响不大，所以本发明中的浸出实验在室温下进行即可。

浸出实验分别在10min，20min，30min，40min，50min，60min，120min下进行，发现浸出过程超过30min后，钾的浸出率基本不变，所以浸出时间大于30min即可。

浸出液固比为2/1～1/1，液固比太小，浸出过程电除尘灰和水混合不好，搅动状况太差，严重影响氯化钾的浸出率；液固比太大，虽然能够得到较高的氯化钾的浸出率，但是浸出液中钾离子的浓度太低，需要多次循环浸出才能够使氯化钾溶液接近饱和，浪费时间，影响工作效率。合适的液固比选择为2/1～1/1，既保证较高的浸出率95％～99.5％，又使浸出液中氯化钾浓度很快接近饱和，有利于下一步结晶过程的顺利进行。液固比2/1时，连续浸出多次，直至浸出液中氯化钾的浓度基本接近饱和。例如对于氯化钾含量为40％的粉尘，第一次用新水浸出电除尘灰，第二次浸出，即固液分离后的浸出液浸出相同量的新鲜的粉尘时，同时添加0.5％～4％的SDD，用以抑制杂质的浸出。

之所以要在浸出过程中加入杂质抑制剂，是因为浸出液中含有一定量的钙、镁、铅、铜等杂质离子，如果直接将该浸出液蒸发结晶，势必会降低产品氯化钾的含量，而且含有重金属，产品质量不能达标。

SDD，易溶于水，主要用于工业废水处理、化学工业、重金属沉淀剂、杀菌剂、阻聚剂、橡胶硫化促进剂等。最佳工作pH≥7.0。本发明中浸出液pH在8.0～8.7，适宜采用SDD来抑制铅、铜等重金属元素和钙镁元素的浸出。当加入0.5％SDD时，浸出液呈浅蓝色，经分析发现其中铅铜离子浓度较高，说明SDD加入量不够。进一步优化后，发现当SDD加入量为1％～4％时，浸出液中铅、铜的浓度均可降至0.001ppm以下，钙镁含量均低于0.4％。