一種利用含鉀、氯離子的固廢物生產(chǎn)硫酸鉀的方法
【專利摘要】發(fā)明公開了一種利用含鉀、氯離子的固廢物生產(chǎn)硫酸鉀的方法，該方法是用水浸出含鉀、氯離子的固廢物，使其中的鉀、氯離子及其他可溶性雜質(zhì)離子進入到水中，形成含氯化鉀的混合溶液；向混合溶液中加入堿性物質(zhì)，調(diào)節(jié)溶液的pH值，進行第一次除雜；進一步向溶液中加入可溶性碳酸鹽，進行第二次除雜；固液分離；向濾液中加入硫酸銨，硫酸化反應(yīng)后；再加入醇，沉淀出硫酸鉀，硫酸鉀沉淀反應(yīng)后；固液分離；干燥濾渣即得到硫酸鉀產(chǎn)品；將濾液加入到濃縮結(jié)晶設(shè)備中進行濃縮、結(jié)晶，固液分離，濾渣即為含鉀氯化銨產(chǎn)品。通過上述方法可實現(xiàn)含氯化鉀的混合溶液中K2O在產(chǎn)品中的回收率不小于91％。
【專利說明】-種利用含鐘、氯離子的固廢物生產(chǎn)硫酸鐘的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鐘、氯離子的固廢物生產(chǎn)硫酸鐘的 方法，屬于循環(huán)經(jīng)濟廢水資源化領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】：
[0002] 國內(nèi)有關(guān)燒結(jié)除塵灰及瓦斯灰的綜合利用技術(shù)研究起步較晚，處理技術(shù)也相對落 后，尚不能滿足鋼鐵固廢資源高效循環(huán)利用的要求。目前大多數(shù)鋼鐵企業(yè)都采用將其直接 配入燒結(jié)料中的方式對其進行綜合利用。由于利用過程中未對燒結(jié)機頭電除塵灰中的堿金 屬和重金屬雜質(zhì)元素進行脫除，使雜質(zhì)元素在循環(huán)利用過程中被逐步富集，進而造成了一 系列新的環(huán)保問題和冶煉設(shè)備安全隱患事故，該些問題又反過來制約了燒結(jié)除塵灰的有效 利用，部分企業(yè)甚至因此直接將該部分燒結(jié)灰予W拋棄或填埋處理，造成了資源的浪費并 埋下重金屬污染（水體、±壤）隱患。
[000引 由于燒結(jié)灰中富含KCl、化Cl、CaCla、MgCla、PbCla、CdCla等可溶性氯化物，在對燒 結(jié)灰的綜合處理過程中除火法處理方法外，其他的處理方法都于水有關(guān)。因此，上述可溶性 氯化物大部分會溶入水中，使得廢水中富含氯離子。如果廢水在處理過程中循環(huán)使用，則廢 水中的氯離子濃度仍至?xí)_到ISOOOOmg^D
[0004] 通過對處理燒結(jié)灰產(chǎn)生的廢水的綜合利用技術(shù)，回收廢水中鐘、軸、氯及其他重金 屬離子，一方面能夠保護環(huán)境，變廢為寶，為企業(yè)帶來經(jīng)濟效益；另一方面又可W使得出來 燒結(jié)灰生產(chǎn)順暢進行，為實現(xiàn)鋼鐵廠燒結(jié)灰的資源化具有重要的現(xiàn)實意義和實際價值。
[0005] 目前對處理燒結(jié)灰產(chǎn)生的廢水的綜合利用技術(shù)主要是直接濃縮結(jié)晶制備氯化 鐘和利用復(fù)分解反應(yīng)制備硫酸鐘技術(shù)。北京科技大學(xué)郭占成等的發(fā)明專利（專利號： 200810101269)"利用鋼鐵企業(yè)燒結(jié)電除塵灰生產(chǎn)氯化鐘的方法"，該方法是室溫下，采用自 來水，加入適量的S孤在液固比2/1?1/1條件下浸出，浸出率可達95%?99. 5%。過濾 后的濾渣經(jīng)干燥后返回?zé)Y(jié)工序，浸出液加熱濃縮至原體積的3/5?4/5,緩慢冷卻分步結(jié) 晶氯化鐘和氯化軸產(chǎn)品，純度可達到95%?98%，巧鎮(zhèn)總量0.4%?3%，結(jié)晶母液返回用 W除塵灰的浸出。該種方法生產(chǎn)由于生產(chǎn)成本的原因，至今都無法得到推廣應(yīng)用。湘潭大 學(xué)蔣新民的碩±論文"鋼鐵廠燒結(jié)機頭電除塵灰綜合利用"，該技術(shù)是加入與燒結(jié)灰質(zhì)量比 為2%的硫酸及2%。十六焼基漠化饋，可使燒結(jié)灰在水中良好分散，采用固/液比=1 ;4、浸 泡時間60min、浸泡溫度3(TC，攬拌轉(zhuǎn)速20化/min條件對燒結(jié)灰進行水洗脫鐘，鐘的洗脫率 可達98. 70%，水洗脫鐘溶液經(jīng)饑1扣0)3除雜、活性炭脫色凈化、硫酸饋復(fù)分解反應(yīng)、兩步蒸 發(fā)結(jié)晶可分別制得工業(yè)級硫酸鐘、農(nóng)用硫酸鐘和氯化鐘饋復(fù)合服，鐘資源的總回收率可達 95. 54%。該種技術(shù)由于工藝過程復(fù)雜，設(shè)備投入大，處理成本高等原因至今都無法得到推 廣應(yīng)用。
[0006] 對含鐘、氯離子的瓦斯灰處理的廢水利用技術(shù)目前未見報道。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0007] 針對上述技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是在于提供一種能將含鐘、氯離子的固 廢物中的鐘、氯離子從浸出廢水中高效分離出來，實現(xiàn)高效回收固廢物中鐘、氯離子生產(chǎn)硫 酸鐘的方法，且得到高質(zhì)量的硫酸鐘產(chǎn)品。
[0008] 本發(fā)明的方法，包括W下工藝步驟：
[0009] (1)浸出；用水浸出含鐘、氯離子的固廢物，使其中的鐘、氯離子及其他可溶性雜 質(zhì)離子進入到水中，形成含氯化鐘的混合溶液和浸出渣；
[0010] (2)第一次除雜；向含氯化鐘的混合溶液中加入占所述的混合溶液重量0. 08? 5%的堿性物質(zhì)，并調(diào)節(jié)溶液的抑值至11. 5?14,進行第一次除雜；
[0011] (3)第二次除雜；第一次除雜完成后，進一步向所述的混合溶液中加入占所述的 混合溶液重量0. 08?10%的可溶性碳酸鹽，進行第二次除雜；第二次除雜完成后，固液分 離得到濾液I和除雜渣；
[0012] (4)硫酸化反應(yīng)；向（3)步所得的濾液中加入硫酸饋進行硫酸化反應(yīng)；所述的硫酸 饋與氯化鐘的摩爾比為1. 5?2. 5 ;
[0013] (5)生成硫酸鐘沉淀：向硫酸化反應(yīng)完成后的溶液中加入占該溶液重量40? 100%的低級醇，沉淀出硫酸鐘，固液分離后得到濕硫酸鐘濾渣和濾液II，將濕硫酸鐘干燥， 得到硫酸鐘產(chǎn)品；將濾液II進行濃縮、結(jié)晶，固液分離，濾渣為含0. 1?5%馬0的氯化饋產(chǎn) 品；所述的低級醇為C1-C4的醇；
[0014] 所述的含鐘、氯離子的固廢物為鋼鐵企業(yè)所產(chǎn)生的燒結(jié)機頭電除塵灰和/或瓦斯 灰。
[0015] 通過本發(fā)明的方法可實現(xiàn)含氯化鐘的混合溶液中馬0在產(chǎn)品中的回收率不小于 91%。
[0016] 所述的含鐘、氯離子的固廢物為鋼鐵企業(yè)所產(chǎn)生的燒結(jié)機頭電除塵灰及瓦斯灰。
[0017] 瓦斯灰是高爐在煉鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高爐煤氣中含有的粉塵，經(jīng)干法除塵器 (如電收塵器）收集的固體廢棄物。
[001引所述的含氯化鐘的混合溶液主要包括W下組分；馬0 > 0.8%、化20 > 0. 1%、 CF > 1. 0%。
[0019] 所述的堿性物質(zhì)為氨氧化軸、氨氧化鐘、碳酸軸、碳酸鐘、碳酸氨軸、碳酸氨鐘、生 石灰、熟石灰中的一種或幾種。
[0020] 所述的可溶性碳酸鹽為碳酸軸、碳酸鐘、碳酸氨軸、碳酸氨鐘、碳酸饋、碳酸氨饋中 的一種或幾種。
[0021] 所述的低級醇優(yōu)選為甲醇、己醇、正丙醇、異丙醇中的一種或幾種。
[0022] 本發(fā)明最優(yōu)選的方案是；所述（1)步中采用0.08?2%的生石灰，并調(diào)節(jié)溶液的 抑值至11. 5?12 ;所述做步中采用0. 08?1%的碳酸饋；所述（4)步中硫酸饋與氯化 鐘的摩爾比為1. 8?2. 2 ;所述巧）中加入70?80%的低級醇。
[0023] 本發(fā)明的工藝作為一個整體工藝方法，各個步驟及參數(shù)都是環(huán)環(huán)相扣，互相依存。 在研究過程中發(fā)明人通過設(shè)定有兩次除雜的過程；且在第一次除雜時，發(fā)明人在研究之初， 也不知應(yīng)如何讓兩次除雜有效配合進行，且可W有利于后續(xù)的相關(guān)反應(yīng)，應(yīng)控制什么參數(shù) 才對后續(xù)的產(chǎn)品，及后續(xù)的處理有利，通過反復(fù)試驗，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在第一次除雜時就應(yīng)有效 的控制和調(diào)節(jié)溶液的抑值至11. 5?14,才能有效保證后面所有反應(yīng)為堿性環(huán)境，同時保證 第一、二次除雜的高效運行；而在第二次除雜過程，發(fā)明人通過可溶性碳酸饋的足量加入， 保證除雜的完全，從而保證了后續(xù)硫酸鐘的質(zhì)量；另外，本發(fā)明在上述處理的基礎(chǔ)上，發(fā)明 人通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，需要將硫酸饋進行有控制的適量加入，即保證硫酸鐘的回收率，又 保證反應(yīng)時的堿性環(huán)境，進而保證硫酸鐘的質(zhì)量；且發(fā)明人反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硫酸按加入量 過大超過本發(fā)明所確定的范圍時，既得不到符合質(zhì)量的硫酸鐘產(chǎn)品，氧化鐘的回收率也得 不到保證；本發(fā)明的整體工藝的最后階段通過巧妙設(shè)置低級醇的加入，可直接高效的提高 了氧化鐘的最終回收率；同時，還可通過醇的精制、回用，既在保證了硫酸鐘產(chǎn)品的質(zhì)量的 同時，又可降低了生產(chǎn)成本。也正是通過W上各步驟的高效配合運行，才使得本發(fā)明的工藝 可W在工業(yè)化應(yīng)用中取得突破性進展；按本發(fā)明方法已成功建成年處理六萬噸鋼鐵廠燒結(jié) 除塵灰廢水中生產(chǎn)合格的硫酸鐘產(chǎn)品的生產(chǎn)線。
[0024] 本發(fā)明的一種利用含鐘、氯離子的固廢物生產(chǎn)硫酸鐘的方法，具體的實施步驟 為：
[0025] (a)用水浸出含鐘、氯離子的固廢物，使其中的鐘、氯離子及其他可溶性雜質(zhì)離子 進入到水中，得到含氯化鐘的混合溶液和浸出渣；
[002引 化）向步驟（a)中的混合溶液加入占所述混合溶液重量0. 08?5%的堿性物質(zhì)， 并調(diào)節(jié)溶液的抑值至11. 5?14,進行第一次除雜，攬拌除雜5?300min ;
[0027] (C)向步驟（b)中的混合溶液加入溶液重量0. 08?5%的可溶性碳酸鹽，進行第 二次除雜，攬拌除雜5?300min ;
[0028] (d)從步驟（C)中出來的料漿采用分離設(shè)備進行固液分離，固液分離所得到的除 雜渣另行處理，濾液I進行步驟（e);
[002引 （e)向步驟（d)所得到濾液I中加入硫酸饋，硫酸饋與氯化鐘的摩爾比為1. 5? 2. 5,硫酸化反應(yīng)10?eOOmin ;
[0030] 訊向步驟（e)所得到溶液中加入溶液重量40?100%的醇，沉淀出硫酸鐘，硫酸 鐘沉淀反應(yīng)10?600min ;
[0031] (g)從步驟（f)中出來的料漿采用分離設(shè)備進行固液分離，固液分離所得到的濕 硫酸鐘濾渣進行步驟化)，濾液II進行步驟（i);
[0032] 化）將步驟（g)所得到的濕硫酸鐘濾渣加入到干燥設(shè)備中干燥，得到硫酸鐘產(chǎn)品； [003引 a)將步驟（g)所得到的濾液II加入到濃縮結(jié)晶設(shè)備中進行濃縮、結(jié)晶；
[0034] (j)從步驟（i)中出來的料漿采用分離設(shè)備進行固液分離，固液分離所得到的濾 液III返回到浸出工序，濾渣為含0. 1?5%馬0的氯化饋產(chǎn)品。
[00巧]所述的固液分離包括過濾、離也或濃密。
[0036] 所述的干燥設(shè)備包括常壓干燥器和真空干燥器。
[0037] 所述的濃縮結(jié)晶設(shè)備包括薄膜蒸發(fā)器，單效、雙效、多效外循環(huán)蒸發(fā)器，升降膜蒸 發(fā)器，膜過濾設(shè)備，真空巧式干燥機、結(jié)晶器等。
[0038] 本發(fā)明的有益效果；一是本發(fā)明過程簡單，易于連續(xù)操作，操作安全性好，回收的 硫酸鐘產(chǎn)品質(zhì)量好，其產(chǎn)品質(zhì)量超過了 GB20406- 2006硫酸鐘標(biāo)準(zhǔn)中的優(yōu)級品標(biāo)準(zhǔn)。二是 生產(chǎn)成本低廉、投資小、經(jīng)濟效益好、對環(huán)境友好。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0039] 圖I.為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝圖。
[0040] 具體實施方法：
[0041] W下實施例旨在對本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進一步的說明，而不是限制本發(fā)明的保護范圍。
[0042] 實施例1
[0043] 1、除雜
[0044] 向含鐘、氯離子固廢物的浸出廢水（主要成分；馬0含量為4. 7%、Cl離子含量為 5.8% )中加入石灰（加入量為溶液重量的0.08% )調(diào)節(jié)溶液的抑值=11. 5,攬拌除雜 60min后，再向溶液中加入碳酸饋（加入量為溶液重量的0. 08% )，攬拌除雜60min后，過 濾，濾液進入緩沖槽備用。
[0045] 2、硫酸化反應(yīng)
[0046] 將緩沖槽中溶液加入反應(yīng)槽，同時加入溶液重量5. 2%的硫酸饋（硫酸饋與氯化 鐘的摩爾比=1.85)，攬拌ISOmin后，溶液進入硫酸鐘沉淀工序。
[0047] 3、硫酸鐘沉淀
[0048] 將完成硫酸化反應(yīng)后的溶液加入硫酸鐘沉淀槽，同時向其中加入溶液重量100% 的甲醇，攬拌60min后，過濾，濾渣進入硫酸鐘干燥工序，濾液進入氯化饋濃縮結(jié)晶工序。
[0049] 4、硫酸鐘干燥
[0050] 將濾渣加入到閃蒸干燥器內(nèi)，進行干燥，得到硫酸鐘產(chǎn)品（硫酸鐘產(chǎn)品質(zhì)量見表 1. 1)。
[0051] 5、氯化饋濃縮結(jié)晶
[0052] 將濾液加入到H效降膜蒸發(fā)器中，進行濃縮，再加入到結(jié)晶器中進行結(jié)晶，過濾， 濾渣即為含鐘氯化饋產(chǎn)品（含鐘氯化饋產(chǎn)品質(zhì)量見表1. 2)，濾液返回至固廢物浸出工序。
[0053] 表1. 1為實施例1生產(chǎn)的硫酸鐘產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)
[0054]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用含鉀、氯離子的固廢物生產(chǎn)硫酸鉀的方法，其特征在于，包括以下工藝步 驟： (1) 浸出：用水浸出含鉀、氯離子的固廢物，使其中的鉀、氯離子及其他可溶性雜質(zhì)離 子進入到水中，形成含氯化鉀的混合溶液和浸出渣； (2) 第一次除雜：向含氯化鉀的混合溶液中加入占所述的混合溶液重量0. 08?5%的 堿性物質(zhì)，并調(diào)節(jié)溶液的pH值至11. 5?14,進行第一次除雜； (3) 第二次除雜：第一次除雜完成后，進一步向所述的混合溶液中加入占所述的混合 溶液重量0. 08?10%的可溶性碳酸鹽，進行第二次除雜；第二次除雜完成后，固液分離得 到濾液I和除雜渣； (4) 硫酸化反應(yīng)：向（3)步所得的濾液中加入硫酸銨進行硫酸化反應(yīng)；所述的硫酸銨與 氯化鉀的摩爾比為1. 5?2. 5 ; (5) 生成硫酸鉀沉淀：向硫酸化反應(yīng)完成后的溶液中加入占該溶液重量40?100%的 低級醇，沉淀出硫酸鉀，固液分離后得到濕硫酸鉀濾渣和濾液II，將濕硫酸鉀干燥，得到硫 酸鉀產(chǎn)品；將濾液II進行濃縮、結(jié)晶，固液分離，濾渣為含〇. 1?5% K20的氯化銨產(chǎn)品；所 述的低級醇為C1-C4的醇； 所述的含鉀、氯離子的固廢物為鋼鐵企業(yè)所產(chǎn)生的燒結(jié)機頭電除塵灰和/或瓦斯灰。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含氯化鉀的混合溶液主要包括以 下組分：Κ20 彡 0· 8%、Na20 彡 0· l%、Cr 彡 1. 0%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的堿性物質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、 碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、生石灰、熟石灰中的一種或幾種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的可溶性碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸鉀、 碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸銨、碳酸氫銨中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的低級醇為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙 醇中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的（2)步中采用0.08?5%的碳酸 銨。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述（5)中加入50?100%的低級醇。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述（1)步中采用0.08?2%的生石灰， 并調(diào)節(jié)溶液的pH值至11. 5?12 ;所述（3)步中采用0. 08?1%的碳酸銨；所述（4)步中 硫酸銨與氯化鉀的摩爾比為1. 8?2. 2 ;所述（5)中加入70?80%的低級醇。
【文檔編號】C01D5/08GK104261433SQ201410493734
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】莫紅兵, 陳志 , 周念 申請人:湘潭市天志科技有限公司