[發明專利]一種從鋼鐵冶金燒結灰中溶劑析晶分離回收氯化鉀的方法

在審

• 申請號: 202111576881.8
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN114044528A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 楊運泉;楊濤;喬治強;李文松;李正科;王威燕;黃艷平;仵奎;王婉茹;劉文英
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C01D3/14
• 分類號: C01D3/14;C01D3/18
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發明公開一種從鋼鐵冶金燒結灰中溶劑析晶分離回收氯化鉀的方法。本發明以鋼鐵冶金過程產生的含氯化鉀鹽的燒結灰為原料，對其進行二級連續逆流水洗，再對水洗懸浮液進行過濾分離，棄去濾渣，濾液經活性炭去色、碳酸鉀沉淀去雜和固液分離，然后對凈化液進行蒸發濃縮，再加入有機溶劑使溶液中氯化鉀產生晶析，靜置、過濾，濾渣經干燥得到高純氯化鉀產品，濾液經減壓蒸餾回收有機溶劑，補充后循環用于晶析過程，減壓蒸餾的剩余母液循環用于蒸發濃縮或直接蒸發制備融雪劑產品氯化鈉。本發明在實現回收燒結灰中氯化鉀產品和副產工業融雪劑的同時，還能使有機溶劑得到有效回收和循環利用，顯著降低氯化鉀產品的生產成本，提高其生產過程的經濟性。

技術領域

本發明屬于化工和有機溶劑析晶領域，具體涉及一種從鋼鐵冶金燒結灰中溶劑析晶分離回收氯化鉀方法。

背景技術

根據世界鋼鐵協會數據顯示，2020年全球粗鋼產量達到18.78億噸，而中國的鋼鐵產量位居全球第一，粗鋼產量約為10.65億噸。鐵礦石燒結是鋼鐵冶金生產過程的重要環節，也是鋼鐵生產過程煙氣、粉塵排放量最大的工序，該工序排放的粉塵量占到了整個鋼鐵生產粉塵量的40％以上。目前，鐵礦石燒結過程中排放的粉塵主要是采用燒結機頭電除塵器進行捕集。這類粉塵常被稱為鋼鐵冶金燒結機頭電除塵灰或簡稱燒結灰。燒結灰中除主要含有氧化鐵和工業焦炭粉外，通常還含有大量的堿金屬、重金屬等其他雜質金屬元素化合物，如鉀、鈉、鐵、鋅、鉛的氯化物或氧化物等，其中的雜質金屬元素種類及含量主要取決于燒結原料來源、燒結工藝條件和除塵電場工藝參數等因素。根據實際測定和相關文獻報道，燒結灰中的鉀元素主要以氯化鉀的形式存在，其鉀元素的含量高達20％～30％，是制備鉀鹽的良好原料。

目前，燒結灰的傳統處理方式主要有三種：堆放填埋、外售和直接返回燒結利用。其中，堆放填埋易形成二次揚塵并造成土壤鹽堿化和污染地下/地表水等嚴重污染環境問題；外售則未實現固廢中鐵、炭資源的循環利用，經濟效益差，且易形成二次污染和鋼鐵企業潛在環保連帶責任風險；燒結灰直接反復配入燒結原料礦用作鋼鐵冶金爐料的資源化回收利用方法，雖然可使其中的鐵、炭資源得到充分利用，但同時會造成其中的部分堿金屬、重金屬以及貴金屬雜質元素的逐步富集，從而導致高爐爐壁發生侵蝕、結瘤現象，危害高爐的使用壽命和安全生產，同時，燒結灰中的氯化物還會使高爐煤氣管路系統發生化學腐蝕進而腐蝕、堵塞管閥，影響鋼鐵生產的正常運行，此外，還會造成燒結電除塵器的除塵效率和操作穩定性降低，排放煙氣中粉塵濃度超標和除塵裝置運行能耗增大等問題。因此，對燒結灰進行除雜并使其中有價金屬元素得到回收和資源化利用，具有重要工業實際意義和價值。

我國是一個鉀資源貧乏的國家，可溶性鉀礦資源儲量少，分布不平衡。目前，我國生產鉀肥的原料主要是依靠可溶性鉀鹽資源。因此，為了緩解鉀鹽資源短缺的矛盾，利用含鉀燒結灰作為鉀礦產品新原料，對含鉀燒結灰固體廢渣進行綜合利用，以提取其中的鉀元素作為生產鉀鹽產品的新原料，同時回收利用其中的其它有價金屬元素，不僅能減少燒結灰利用過程的環境污染問題，還能變廢為寶，促進資源的高效循環利用，同時，又能提高企業生產的經濟效益。

目前，我國從鋼鐵冶金燒結電除塵灰中回收氯化鉀主要采用水洗浸出－沉降分離－硫化鈉除雜－分步結晶和浮選－重選－減壓蒸發－濃縮結晶兩種工藝。第一種工藝所得的氯化鉀產品收率低，分步結晶工藝長贅，且因未對水洗脫鉀液進行脫色處理，結晶產品含有微量鐵、銅等顯色化合物，導致產品外觀質量較差；第二種工藝中的減壓蒸發過程，水份蒸發量大，能耗高，導致產品的生產成本高，同時，一步濃縮結晶也難以保障產品的純度達到相關產品的質量要求。

發明內容

針對現有從燒結灰中回收鉀元素并制成氯化鉀產品在技術時存在的不足，本發明提供一種從鋼鐵冶金燒結灰中溶劑析晶分離回收氯化鉀方法，以燒結灰為原料，采用溶劑析晶法分離和回收其中的氯化鉀，其目的在于能夠在短流程、低能耗和低成本條件下，實現高純度氯化鉀產品的高效回收和有機溶劑的循環利用，同時還可副產工業融雪劑產品氯化鈉。

本發明所提供的一種從鋼鐵冶金燒結灰中溶劑析晶分離回收氯化鉀的方法，具體包括以下步驟：