[发明专利]一种从次氧化锌灰中提取氯化钾和氯化钠的方法与用途

说明书

技术领域

本发明涉及化工废物处理与利用技术领域，具体涉及一种从次氧化锌灰中提取氯化钾和氯化钠的方法与用途。

背景技术

钢铁厂含锌尘泥由于其中的锌对高炉生产有危害，严重可导致高炉结瘤、封口上翘、烧结矿、焦炭粉化增加等后果，因此钢铁企业对于锌含量较高的除尘灰和污泥都采取一定的措施控制其返回烧结工序进而进入高炉。目前针对这些尘泥的资源化利用的工艺有回转窑、转底炉等，这些工艺以钢铁厂含锌尘泥为原料通过加工处理分离出其中的锌从除尘系统中获得次氧化锌灰，目前次氧化锌灰都用作生产锌锭、纳米氧化锌以及硫酸锌的原料。

由于钢铁厂含锌尘泥中同时含有钾、钠等碱金属，在回转窑、转底炉等处理这些尘泥过程中，尘泥中的钾、钠一般以氯盐、氟盐的形式与次氧化锌一起在除尘系统中富集。根据原料的不同，次氧化锌灰中钾含量不同，一般在15％以上，高的甚至达到30％以上(折合成K₂O)。何宇波(CN103924091A)、欧阳广和曹明锋(CN104773751A)等人都提出过脱除其中的氟、氯等离子的方法，但对废液中的钾没有提出有效的资源化利用方式。

而我国又是一个钾资源严重匮乏的国家，目前我国已探明钾的工业储备量共4.99亿吨(折合K₂O)，约占全球钾资源量的2.495％。我国现开采的大部分钾资源主要是分布在青海柴达木盆地和新疆罗布泊的卤水钾资源，约占总储量96％以上，地理位置相对偏僻、交通不便。而钾肥需求主要集中在中东部，物流成本成为我国钾肥自给使用的制约因素。我国自有钾资源在短期的供应能力和长期的保障度上都存在问题，因此利用各种含钾物料尤其是含可溶性钾物料提取钾肥在我国具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从次氧化锌灰中提取氯化钾和氯化钠的方法与用途，用以解决现有技术中次氧化锌灰高附加值利用过程中浸出废液废弃和我国现有钾资源匮乏等问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种从次氧化锌灰中提取氯化钾和氯化钠的方法，包括以下步骤：

S1、原料浸出、过滤：将原料次氧化锌灰与水按照比例混合搅拌，静置得固液分离的混合浆液，然后过滤得浸出液；

S2、除杂净化：将所述浸出液依次加入锌粉、氯化钙和碳酸钠，并逐步沉淀出铜铅沉淀、氟化钙沉淀、碳酸盐沉淀，分别固液分离除杂净化后得含氯化钾和氯化钠的澄清液；

S3、蒸发结晶：将所述澄清液加热蒸发浓缩，冷却后结晶得氯化钾结晶体，过滤得氯化钾产物和蒸发母液，所述蒸发母液继续蒸发结晶得氯化钠结晶产物。

所述S1中原料次氧化锌灰包括钢铁厂含锌尘泥经回转窑、转底炉处理分离所述含锌尘泥中的锌得到，所述次氧化锌灰中氯化钾含量高于15wt％，氯化钠含量为所述氯化钾含量的1/3-1/2；所述的水为自来水或工业中水，水温为30-50℃，所述次氧化锌灰与水的质量比为1:2-4，；所述搅拌时间为30-60min，所述静置时间为1-3h。

所述S2除杂净化，具体工艺包括：首先分析检测所述S1中浸出液铜、铅重金属离子浓度，加入按化学反应方程式(3-1)和(3-2)置换所述铜、铅离子摩尔计算当量的1.1-1.2倍的锌粉，搅拌至反应完全，固液分离铜铅沉淀后过滤得滤液A；

分析检测所述滤液A中氟离子浓度，加入按化学反应方程式(3-3)与所述氟离子完全反应摩尔计算当量的1.1-1.2倍的氯化钙，搅拌至反应完全，固液分离氟化钙沉淀后过滤得滤液B；

分析检测所述滤液B中锌、钙、镁离子浓度，加入按化学反应方程式(3-4)、(3-5)和(3-6)与所述锌、钙、镁离子完全反应摩尔计算当量的碳酸钠，搅拌至反应完全，固液分离碳酸盐沉淀后过滤得含氯化钾和氯化钠的澄清液。

Cu²⁺+Zn＝Zn²⁺+Cu↓(3-1)

Pb²⁺+Zn＝Zn²⁺+Pb↓(3-2)

Ca²⁺+2F^-＝CaF₂↓(3-3)

ZnCl₂+Na₂CO₃＝2NaCl+ZnCO₃↓(3-4)

CaCl₂+Na₂CO₃＝2NaCl+CaCO₃↓(3-5)