冶金行業(yè)燒結(jié)機頭電除塵灰提取鉀鹽的方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，同時也屬于化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從冶金行業(yè)燒結(jié)機頭電除塵灰中提取鉀鹽的方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]冶金行業(yè)是我國經(jīng)濟高速發(fā)展的一個重要支柱產(chǎn)業(yè)，但同時也是高能耗和高污染的產(chǎn)業(yè)之一。其中，燒結(jié)過程中產(chǎn)生的大量粉塵是冶金行業(yè)的主要污染源之一。據(jù)統(tǒng)計，我國每年產(chǎn)生的燒結(jié)機頭電除塵灰(簡稱燒結(jié)灰)高達1500萬噸左右，其含有大量的鐵、鈣、硅、碳、鉀、鈉、氯等元素，同時還含有少量的鉛、鋅、銅等重金屬元素。因此，如何合理處置燒結(jié)灰，并合理利用其有效資源，對于環(huán)境保護和冶金行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展均具有重要的意義。
[0003]由于燒結(jié)灰中富含易溶于水的鉀、鈉鹽及具有危害性的重金屬元素，因此，不宜對其進行堆存或填埋處理。目前，對于燒結(jié)灰的綜合處理，國內(nèi)冶金行業(yè)大多將其直接返回原工序進行重新配料、燒結(jié)，以回收利用其中含有的鐵和殘余碳等有用元素。雖然此方法在一定程度上實現(xiàn)了對燒結(jié)灰的處理和資源化利用，但在不斷循環(huán)返回燒結(jié)的過程中，燒結(jié)灰中含有的鉀、鈉、鋅、鉛等有害元素會不斷富集。尤其是鉀、鈉等堿金屬元素的富集，不僅會對高爐本體及輔助設(shè)備造成腐蝕毀損，嚴重影響原工序的正常運行，還會降低電除塵器的除塵效率和運行穩(wěn)定性。同時，直接返回燒結(jié)也造成了其中部分金屬元素的資源浪費。因此，如何更合理的資源化利用燒結(jié)灰，受到了越來越多的關(guān)注。
[0004]檢測分析表明，燒結(jié)電除塵灰中含有較多的鉀元素，并以氯化鉀、硫酸鉀等形式存在。作為農(nóng)業(yè)大國的中國，鉀肥資源缺乏且分布不均，需大量進口。因此，從燒結(jié)灰中提取鉀鹽，既能有效解決堿金屬富集對冶金工序正常運行會產(chǎn)生不利影響的問題，又能有效的緩解我國鉀肥緊缺的現(xiàn)狀，具有重要的意義和廣闊的前景。
[0005]專利CN101428832公開了一種從燒結(jié)除塵灰中提取硫酸鉀及其制備的方法。該發(fā)明采用常溫浸泡3天的方式對燒結(jié)除塵灰進行浸提硫酸鉀，耗時長，且浸取效率低；此外，該方法通過加入大量的有機溶劑甲酰胺，來提高硫酸鉀的結(jié)晶產(chǎn)率，但未采取有效措施去除浸出液中含有的其它雜質(zhì)金屬離子，以致影響最后得到的硫酸鉀產(chǎn)品純度。
[0006]此外，CN101234766公開了一種利用鋼鐵廠燒結(jié)電除塵灰來生產(chǎn)氯化鉀的方法。該方法采用的是振蕩浸取，且通過自然沉降的方式來實現(xiàn)固液分離，耗時長，效率低，尤其是對粒徑較小的燒結(jié)灰，難以達到高效的固液分離；此外，該發(fā)明采用緩慢冷卻、分步結(jié)晶，耗時長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種從冶金行業(yè)燒結(jié)機頭電除塵灰中提取鉀鹽的方法及設(shè)備，以解決現(xiàn)有工序中燒結(jié)灰返回燒結(jié)工序時，其含有的鉀、鈉等堿金屬元素因不斷富集而對原工序會產(chǎn)生嚴重不利影響的問題，同時使提取出的鉀鹽滿足農(nóng)業(yè)用品的要求，緩解我國鉀鹽短缺的現(xiàn)狀。
[0008]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)解決方案實現(xiàn):燒結(jié)機頭電除塵灰中鉀元素是以氯化鉀、硫酸鉀等形式存在，采用直接加水溶解，便可使燒結(jié)灰中的鉀鹽溶解而轉(zhuǎn)入液相中。但由于在溶解的過程中，燒結(jié)灰中含有的鐵、鈣、鎂、銅、鋅、鋁、錳、鉛等金屬元素，也會發(fā)生部分溶解進入液相，形成Fe3+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Al3+、Mn2+、Pb2+等。因此，為高效去除燒結(jié)灰浸取液中的不溶成分及雜質(zhì)金屬離子，得到高純度鉀鹽，本發(fā)明采用了攪拌浸取、化學方法沉淀、機械離心分離和蒸發(fā)結(jié)晶等操作。其中，化學沉淀操作通過加入氫氧化鉀、碳酸鉀等堿性物質(zhì)或硫化物來實現(xiàn)，機械離心分離單元則為臥式螺旋卸料沉降離心機。
[0009]本發(fā)明中對燒結(jié)灰進行浸取、分離、提純鉀鹽的方法，包括如下步驟。
[0010](I)加入工業(yè)水，對燒結(jié)灰在攪拌的條件下進行浸取，浸取完成后，將形成的懸濁液輸送至一級壓濾單元進行固液分離；分離產(chǎn)生的富含鉀鹽的富液進入到富液儲存箱，而濾餅則進入到濾渣浸出池，進行再次浸取。
[0011](2)濾餅在濾渣浸出池中進行攪拌浸取后，用泵將其輸送至二級壓濾單元進行過濾，產(chǎn)生的濾渣經(jīng)干燥后直接返回原工序，進行重新配料、燒結(jié)，而濾液則返回燒結(jié)灰浸出池，用作燒結(jié)灰的浸取液。
[0012](3)儲存于富液儲存箱中的富液，用泵轉(zhuǎn)送至化學沉淀罐后，加入氫氧化鉀、碳酸鉀等堿性物質(zhì)，將化學沉淀罐內(nèi)富液的pH值調(diào)節(jié)為8~9 ;此時，在溶液中將發(fā)生如下反應(yīng):
Fe3+ + 30F = Fe (OH) 3 ICu2+ + 20F = Cu (OH) 2 IAl3+ + 30F = Al (OH)3 IZn2+ + 20F = Zn (OH) 2 IMn2+ + 20F = Mn (OH) 2 IPb2+ + 20F = Pb (OH) 2 I
在pH值調(diào)節(jié)為8~9后，溶液中的大部分雜質(zhì)金屬離子均可以通過反應(yīng)生成沉淀而進入固相。
[0013](4) pH調(diào)節(jié)完成后，將溶液輸送至機械離心分離單元進行沉淀去除。
[0014](5)通過機械離心分離單元中臥式螺旋卸料沉降離心機的作用，可以高效分離出溶液中金屬氫氧化物沉淀等不溶成分，即便是粒徑較小的顆粒物，也能實現(xiàn)有效的分離。
[0015](6)實現(xiàn)固液分離后富含鉀鹽的富液進入到后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶單元中，進行鉀鹽的生產(chǎn)；離心分離過程中產(chǎn)生的濾渣則進入到濾渣浸出池中進行再次浸取，以提取其中仍可能含有的少量鉀鹽。
[0016]一種從冶金行業(yè)燒結(jié)機頭電除塵灰中提取鉀鹽的設(shè)備，燒結(jié)灰浸出池依次連接一級壓濾單元、富液儲存箱、化學沉淀罐、機械離心分離單元、蒸發(fā)結(jié)晶單元。
[0017]所述一級壓濾單元還連接濾渣浸出池，濾渣浸出池連接二級壓濾單元。
[0018]所述機械離心分離單元是臥式螺旋卸料沉降離心機。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明使用工業(yè)水對燒結(jié)機頭電除塵灰進行直接浸取提鉀鹽，采用機械分離的方法對浸取后形成的懸濁液進行固液分離，較專利CN101234766中采用自然沉降的方式進行固液分離更為高效、可行；通過化學方法使浸取液中的雜質(zhì)金屬離子快速、穩(wěn)定的形成沉淀而進入固相，與專利CN101234766中最后得到的產(chǎn)品比較，雜質(zhì)金屬元素更少，產(chǎn)品純度更高；同時采用臥式螺旋卸料沉降離心機對沉淀后的溶液進行高效固液分離，即便是粒徑較小的顆粒物，也能實現(xiàn)有效的分離；此外，本發(fā)明中，采用加入工業(yè)水和蒸發(fā)結(jié)晶單元返回的冷凝水對濾渣進行二次浸取，并將二級壓濾和離心分離單元產(chǎn)生的貧液返回用作燒結(jié)灰浸取液，既保證了燒結(jié)灰中鉀鹽最大限度的提取，也保證了整個系統(tǒng)浸取液的合理分配，無廢水外排。整個浸取分離裝置結(jié)構(gòu)簡單易行，經(jīng)濟可靠，能高效提取并分離出燒結(jié)灰中的鉀鹽，通過蒸發(fā)結(jié)晶干燥后，可獲得高純度的鉀鹽產(chǎn)品，對有效解決我國鉀鹽短缺的現(xiàn)狀和堿金屬富集會產(chǎn)生不利影響的問題均有積極意義。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0022]一種從冶金行業(yè)燒結(jié)機頭電除塵灰中提取鉀鹽的方法，步驟包括:攪拌浸取、化學沉淀、機械離心分離和蒸發(fā)結(jié)晶。
[0023]所述攪拌浸取步驟包括:
(I)加入工業(yè)水，對燒結(jié)灰在攪拌的條件下進行浸取，浸取完成后，將形成的懸濁液輸送至一級壓濾單元進行固液分離；分離產(chǎn)生的富含鉀鹽的富液進入到富液儲存箱，而濾餅則進