[发明专利]一种从钢铁冶金烧结灰中溶剂析晶分离回收氯化钾的方法

说明书

本发明公开一种从钢铁冶金烧结灰中溶剂析晶分离回收氯化钾的方法。本发明以钢铁冶金过程产生的含氯化钾盐的烧结灰为原料，对其进行二级连续逆流水洗，再对水洗悬浮液进行过滤分离，弃去滤渣，滤液经活性炭去色、碳酸钾沉淀去杂和固液分离，然后对净化液进行蒸发浓缩，再加入有机溶剂使溶液中氯化钾产生晶析，静置、过滤，滤渣经干燥得到高纯氯化钾产品，滤液经减压蒸馏回收有机溶剂，补充后循环用于晶析过程，减压蒸馏的剩余母液循环用于蒸发浓缩或直接蒸发制备融雪剂产品氯化钠。本发明在实现回收烧结灰中氯化钾产品和副产工业融雪剂的同时，还能使有机溶剂得到有效回收和循环利用，显著降低氯化钾产品的生产成本，提高其生产过程的经济性。

技术领域

本发明属于化工和有机溶剂析晶领域，具体涉及一种从钢铁冶金烧结灰中溶剂析晶分离回收氯化钾方法。

背景技术

根据世界钢铁协会数据显示，2020年全球粗钢产量达到18.78亿吨，而中国的钢铁产量位居全球第一，粗钢产量约为10.65亿吨。铁矿石烧结是钢铁冶金生产过程的重要环节，也是钢铁生产过程烟气、粉尘排放量最大的工序，该工序排放的粉尘量占到了整个钢铁生产粉尘量的40％以上。目前，铁矿石烧结过程中排放的粉尘主要是采用烧结机头电除尘器进行捕集。这类粉尘常被称为钢铁冶金烧结机头电除尘灰或简称烧结灰。烧结灰中除主要含有氧化铁和工业焦炭粉外，通常还含有大量的碱金属、重金属等其他杂质金属元素化合物，如钾、钠、铁、锌、铅的氯化物或氧化物等，其中的杂质金属元素种类及含量主要取决于烧结原料来源、烧结工艺条件和除尘电场工艺参数等因素。根据实际测定和相关文献报道，烧结灰中的钾元素主要以氯化钾的形式存在，其钾元素的含量高达20％～30％，是制备钾盐的良好原料。

目前，烧结灰的传统处理方式主要有三种：堆放填埋、外售和直接返回烧结利用。其中，堆放填埋易形成二次扬尘并造成土壤盐碱化和污染地下/地表水等严重污染环境问题；外售则未实现固废中铁、炭资源的循环利用，经济效益差，且易形成二次污染和钢铁企业潜在环保连带责任风险；烧结灰直接反复配入烧结原料矿用作钢铁冶金炉料的资源化回收利用方法，虽然可使其中的铁、炭资源得到充分利用，但同时会造成其中的部分碱金属、重金属以及贵金属杂质元素的逐步富集，从而导致高炉炉壁发生侵蚀、结瘤现象，危害高炉的使用寿命和安全生产，同时，烧结灰中的氯化物还会使高炉煤气管路系统发生化学腐蚀进而腐蚀、堵塞管阀，影响钢铁生产的正常运行，此外，还会造成烧结电除尘器的除尘效率和操作稳定性降低，排放烟气中粉尘浓度超标和除尘装置运行能耗增大等问题。因此，对烧结灰进行除杂并使其中有价金属元素得到回收和资源化利用，具有重要工业实际意义和价值。

我国是一个钾资源贫乏的国家，可溶性钾矿资源储量少，分布不平衡。目前，我国生产钾肥的原料主要是依靠可溶性钾盐资源。因此，为了缓解钾盐资源短缺的矛盾，利用含钾烧结灰作为钾矿产品新原料，对含钾烧结灰固体废渣进行综合利用，以提取其中的钾元素作为生产钾盐产品的新原料，同时回收利用其中的其它有价金属元素，不仅能减少烧结灰利用过程的环境污染问题，还能变废为宝，促进资源的高效循环利用，同时，又能提高企业生产的经济效益。

目前，我国从钢铁冶金烧结电除尘灰中回收氯化钾主要采用水洗浸出－沉降分离－硫化钠除杂－分步结晶和浮选－重选－减压蒸发－浓缩结晶两种工艺。第一种工艺所得的氯化钾产品收率低，分步结晶工艺长赘，且因未对水洗脱钾液进行脱色处理，结晶产品含有微量铁、铜等显色化合物，导致产品外观质量较差；第二种工艺中的减压蒸发过程，水份蒸发量大，能耗高，导致产品的生产成本高，同时，一步浓缩结晶也难以保障产品的纯度达到相关产品的质量要求。

发明内容

针对现有从烧结灰中回收钾元素并制成氯化钾产品在技术时存在的不足，本发明提供一种从钢铁冶金烧结灰中溶剂析晶分离回收氯化钾方法，以烧结灰为原料，采用溶剂析晶法分离和回收其中的氯化钾，其目的在于能够在短流程、低能耗和低成本条件下，实现高纯度氯化钾产品的高效回收和有机溶剂的循环利用，同时还可副产工业融雪剂产品氯化钠。

本发明所提供的一种从钢铁冶金烧结灰中溶剂析晶分离回收氯化钾的方法，具体包括以下步骤：