利用冶金燒結(jié)電除塵灰生產(chǎn)氯化鉀的新技術(shù)

鋼鐵等冶金行業(yè)企業(yè)是煙塵排放大戶，在鋼鐵生產(chǎn)中，燒結(jié)煙塵排放占總排放量的2/3左右，治理燒結(jié)煙塵排放對控制鋼鐵冶金煙塵排放具有舉足輕重作用。由于燒結(jié)煙塵的鉀、鈉含量高，極易導(dǎo)致高爐壁腐蝕，對高爐的使用壽命和鋼鐵的質(zhì)量都有一定影響，不能在鋼鐵生產(chǎn)過程循環(huán)利用。燒結(jié)煙塵排放使灰渣中含有的大量很有價(jià)值的氯化鉀和其他有價(jià)元素未得到合理回收和利用，造成二次揚(yáng)塵。除塵灰運(yùn)輸過程中造成的揚(yáng)塵，還是PM 2.5產(chǎn)生的主要來源之一。而堆放處理由于除塵灰中含有8%～40%的水溶性鹵化物，一旦遇到水，這些鹵化物將溶解于水中，隨水溢出或滲透，造成土質(zhì)鹽堿化和地表水鹵化，環(huán)境危害極大。

北京科技大學(xué)生態(tài)與循環(huán)冶金教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室針對鋼鐵廠燒結(jié)電除塵灰中含有數(shù)量可觀的氯化鉀資源的特點(diǎn)，提出了“水浸出－沉降分離－硫化鈉除雜－分步結(jié)晶”的工藝路線回收其中氯化鉀資源。并分別對各工序進(jìn)行工藝優(yōu)化，最終證明采用該工藝回收燒結(jié)電除塵灰中的氯化鉀是可行的，氯化鉀的回收率以及氯化鉀產(chǎn)品的純度均在90%以上。

以鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序產(chǎn)生的電除塵灰為原料生產(chǎn)氯化鉀的工藝為:在室溫下，采用自來水，加入適量的SDD在液固比2∶1～1∶1條件下浸出，浸出率可達(dá)95%～99.5%。過濾后的濾渣經(jīng)干燥后返回?zé)Y(jié)工序，浸出液加熱蒸發(fā)濃縮至原體積的3/5～4/5，緩慢冷卻分步結(jié)晶得到氯化鉀和氯化鈉產(chǎn)品，純度可達(dá)到95% ～98%，鈣鎂總量0.4%～3.0%。結(jié)晶母液返回用以除塵灰的浸出，剩下的富含硅酸鈣廢渣可供水泥廠利用。該工藝簡單易行，耗能較小，無廢水排放，屬鉀鹽生產(chǎn)技術(shù)，很大程度上彌補(bǔ)了我國鉀資源短缺的現(xiàn)狀，避免了堿金屬的惡性循環(huán)影響鋼鐵工業(yè)燒結(jié)工序的正常進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)煙塵的無害化處理和零排放。作為一個(gè)節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目，其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

在教育部、國家自然科學(xué)基金委、國家科技部相關(guān)科技項(xiàng)目的支持下，北京科技大學(xué)開發(fā)成功用冶金燒結(jié)電除塵灰生產(chǎn)氯化鉀的技術(shù)，研發(fā)了從鐵礦粉燒結(jié)富鉀電除塵灰中分離回收氯化鉀的成套工藝技術(shù)和裝備，實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)研究到技術(shù)原理集成示范再到產(chǎn)業(yè)示范的成果轉(zhuǎn)化。2013年5月21日，由中國節(jié)能協(xié)會主辦的“2013第四屆節(jié)能中國推介活動發(fā)布儀式”活動中，北京科技大學(xué)的“用冶金燒結(jié)電除塵灰生產(chǎn)氯化鉀的技術(shù)”榮獲“第四屆節(jié)能中國十大應(yīng)用技術(shù)”。

該技術(shù)不僅解決了鋼鐵企業(yè)燒結(jié)電除塵灰排放的環(huán)境污染及鐵資源循環(huán)利用問題，除利用鋼鐵企業(yè)燒結(jié)電除塵灰生產(chǎn)氯化鉀，還可用水泥廠焙燒煙塵等其他富鉀煙塵生產(chǎn)氯化鉀，開辟了一條氯化鉀生產(chǎn)新途徑，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。目前采用該技術(shù)已在曹妃甸國家高技術(shù)開發(fā)區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)成功建成生產(chǎn)示范裝置，并于2012年10月投產(chǎn)運(yùn)行，這是世界上第一條具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)用冶金燒結(jié)除塵灰生產(chǎn)氯化鉀的生產(chǎn)線。該裝置制取1 t氯化鉀產(chǎn)品消耗蒸汽2 t左右，副產(chǎn)品鐵粉渣鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%左右，達(dá)到了鋼鐵廠燒結(jié)循環(huán)利用的要求，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。該技術(shù)若能大規(guī)模推廣，應(yīng)用前景廣闊，對于治理冶金企業(yè)環(huán)境污染及改變我國鉀資源對外依存度高的現(xiàn)狀具有重大意義。