[发明专利]一种以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明属于循环经济废水资源化领域，具体涉及一种以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法。

背景技术

国内有关烧结除尘灰及瓦斯灰的综合利用技术研究起步较晚，处理技术也相对落后，尚不能满足钢铁固废资源高效循环利用的要求。目前大多数钢铁企业都采用将其直接配入烧结料中的方式对其进行综合利用。由于利用过程中未对烧结机头电除尘灰中的碱金属和重金属杂质元素进行脱除，使杂质元素在循环利用过程中被逐步富集，进而造成了一系列新的环保问题和冶炼设备安全隐患事故，这些问题又反过来制约了烧结除尘灰的有效利用，部分企业甚至因此直接将这部分烧结灰予以抛弃或填埋处理，造成了资源的浪费并埋下重金属污染(水体、土壤)隐患。

由于烧结灰中富含KCl、NaCl、CaCl₂、MgCl₂、PbCl₂、CdCl₂等可溶性氯化物，在对烧结灰的综合处理过程中除火法处理方法外，其他的处理方法都与水有关。因此，上述可溶性氯化物大部分会溶入水中，使得废水中富含氯离子。如果废水在处理过程中循环使用，则废水中的氯离子浓度仍至会达到150000mg/L。

通过对处理烧结灰产生的废水的综合利用技术，回收废水中钾、钠、氯及其他重金属离子，一方面能够保护环境，变废为宝，为企业带来经济效益；另一方面又可以使得出来烧结灰生产顺畅进行，对实现钢铁厂烧结灰的资源化具有重要的现实意义和实际价值。

目前对处理烧结灰产生的废水的综合利用技术主要是直接浓缩结晶制备氯化钾和利用复分解反应制备硫酸钾技术。北京科技大学郭占成等的发明专利(专利号：200810101269)“利用钢铁企业烧结电除尘灰生产氯化钾的方法”，该方法是室温下，采用自来水，加入适量的SDD在液固比2/1～1/1条件下浸出，浸出率可达95％～99.5％。过滤后的滤渣经干燥后返回烧结工序，浸出液加热浓缩至原体积的3/5～4/5，缓慢冷却分步结晶氯化钾和产品，纯度可达到95％～98％，钙镁总量0.4％～3％，结晶母液返回用以除尘灰的浸出。这种方法生产由于生产成本的原因，至今都无法得到推广应用。

湘潭大学蒋新民的硕士论文“钢铁厂烧结机头电除尘灰综合利用”，该技术是加入与烧结灰质量比为2％的硫酸及2‰十六烷基溴化铵，可使烧结灰在水中良好分散，采用固/液比＝1：4、浸泡时间60min、浸泡温度30℃，搅拌转速200r/min条件对烧结灰进行水洗脱钾，钾的洗脱率可达98.70％，水洗脱钾溶液经NH₄HCO₃除杂、活性炭脱色净化、硫酸铵复分解反应、两步蒸发结晶可分别制得工业级硫酸钾、农用硫酸钾和氯化钾铵复合肥，钾资源的总回收率可达95.54％。这种技术由于工艺过程复杂，设备投入大，处理成本高等原因至今都无法得到推广应用。

莫红兵等的发明专利(专利申请号：201410493734.8及专利申请号：201410493419.5)中均公开了“一种利用含钾、氯离子的固废物生产硫酸钾的方法”，该方法通过加入醇沉淀析出硫酸钾，但在具体应用过程中发现，不管是在储存还是具体的应用过程中，该技术因为使用了醇类物质，给生产管理带来了一定的安全隐患。

发明内容

针对上述技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种简单、安全、高效、成本降低、硫酸钾产品质量高，无需使用醇类物质进行沉淀，且能同时副产符合国家标准的钾氮复合肥的以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法。

本发明的技术方案：

一种以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法，包括以下步骤：通过加水浸出，向浸出液中加入碱性物质、可溶性碳酸盐除杂，以及浓缩之后，得到K⁺的浓度为100g/L以上的浓缩液；向浓缩液中加入硫酸铵及晶体生长促进剂，所述晶体生长促进剂为三聚磷酸钠、磷酸氢二铵、硫酸镁、尿素和硫酸钠的混合物，反应，得到硫酸钾沉淀，固液分离，得到硫酸钾湿渣和滤液，将硫酸钾湿渣精制和干燥，得到硫酸钾产品，将其中的滤液通过两次浓缩结晶后再经过干燥，得到钾氮复合肥产品；

其中，硫酸铵、晶体生长促进剂与钾离子的质量比为1.85～3.72:0.035～0.2:1。

硫酸铵、晶体生长促进剂与钾离子的质量比优选为1.85～3.72:0.035～0.1:1。

晶体生长促进剂中，三聚磷酸钠、磷酸氢二铵、硫酸镁、尿素和硫酸钠的质量比为0.15～0.32:0.12～0.20:0.27～0.35:0.05～0.10:0.1～0.27。