CN107442271B - 一种烧结烟气除尘灰干选脱除钾、钠、氯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烧结烟气除尘灰干选脱除钾、钠、氯的方法，将烧结烟气除尘灰通入风力分级‑风磁分选系统，通过风力分级得到风选铁精矿，通过风磁分选得到磁选铁精矿；通过布袋除尘器得到干尾灰；风选铁精矿和磁选铁精矿，直接作为铁精矿成品返回烧结、冶炼工序使用；干尾灰富含钾、钠、氯成分，用于进一步提取钾盐或含钾化肥产品。本发明将烧结烟气除尘灰通过干选进行脱钾、钠、氯处理，得到可回用的铁精矿和富钾矿粉，避免了由于除尘灰成分剧烈波动给钾盐或含钾化肥生产带来的不利因素，具有较强的经济性和合理性，为烧结机头除尘灰无害化资源再利用提供了新的途径。

Description

一种烧结烟气除尘灰干选脱除钾、钠、氯的方法

技术领域

本发明涉及冶金废弃物综合利用技术领域，尤其涉及烧结烟气除尘灰资源化利用技术领域。

背景技术

钢铁冶炼过程各工序都会产生大量的尘泥，由于尘泥具有一定的回用价值，钢铁企业一般将其作为二次原料返回烧结利用。目前，伴随钢铁行业所产生的固体废弃物不断增加，环境保护问题日趋突显。而且，随着这些固体废物在烧结的循环利用，有害元素不断富集，对烧结矿的质量和工序顺行造成明显影响。

目前，国内很多钢铁企业将烧结烟气除尘灰在烧结系统中的循环使用，造成钾、钠、氯元素严重富集，从而促进低熔点物质形成，易造成烧结机蓖条和隔热垫间隙糊堵，抽风系统粘料，阻塞气流通道，严重影响烧结矿产量和质量；此外钾、钠、氯使粉尘比电阻升高，这类粉尘较难荷电，在极板附近容易产生反电晕现象，从而影响除尘效率；更严重的是致使高炉碱金属负荷增加，造成高炉结瘤，影响高炉顺行，因此，有必要将高钾、钠、氯除尘灰分离出来进行加工处理。如何变废为宝，将这些粉尘进行资源化和无害化处理，减少环境污染，已经成为钢铁企业迫在眉睫的问题。我国是一个钾资源严重短缺、高度依赖国际市场的国家，钾资源的有效开发问题尤为重要。烧结烟气除尘灰的资源化处理可缓解这一问题，并创造可观的效益。

20世纪70年代，国内外就开始有回收钢铁冶金粉尘中的Zn、Pb、Fe的相关研究，最近也有相关工艺报道。随着人们对环境问题的日益重视，如何合理开发利用除尘灰更引起了企业和环保部门的高度重视。国外如日本、美国等对除尘灰的回收利用非常重视，除尘灰由专业化工厂进行处理，已趋于资源化。除尘灰的利用包括：将金属回收，用离子交换树脂系统制备极高纯度氧化铁，用于做精用颜料、磁性材料、催化剂等。近些年来，陆续开始出现从烧结粉尘中提钾、钠、氯的报道，国内一些企业也开始采用烧结烟气除尘灰提取化肥，工艺日趋成熟，取得了一定的进展。

张福利等人发表的题为《烧结电除尘灰提取氯化钾实验研究》的文章，以及题为《利用钢铁企业烧结电除尘灰生产氯化钾的方法》的专利，介绍了浸出、固液分离、溶液净化、蒸发结晶的除尘灰提取K具体操作方案。文章中介绍了除杂过程中采用Na₂S·9H₂O作为沉淀剂去除溶液中的重金属离子，经过蒸发溶液最终得到纯度为90％的KCl，此方法在除杂的同时引入了KCl溶液中更难去除的Na⁺。在蒸发结晶方法的选择上，文章通过三元相图理论分析了分步结晶的可行性，但此种方法的局限性在于，在蒸发的过程中需要反复升温、降温很多次，理论上需如此循环无数次，才可能得到理想状态下高纯度的KCl和NaCl结晶，此种方法不但耗费能源，更重要的是在实际生产过程中，除尘灰成分波动较大，所蒸发溶液浓度也不稳定，很难控制溶液中的成分组成对应到相图中的某个具体成分点，故此方法仅限于理论分析，可操作性不强，应用难度极大。

林七女等人发表的题为《烧结机头除尘灰生产复合肥的研究》的文章，通过对莱钢烧结机头除尘灰成分分析发现，其SiO₂的含量在3％～12％，CaO的含量(40％左右)和K₂O的含量(13.9％～28.5％)很高，满足制硅钾复合肥的要求。并且通过选择合适的改性剂，合理的重金属去除方法，制定了利用烧结除尘灰生产复合肥的配方和工艺。此种方法在灰尘和肥料复合过程中，采用先添加碳酸钠造粒，然后在350℃烧结2h的工艺，能耗较高，经济效益不显著，且该方法仅是针对莱钢烧结机头除尘灰中SiO₂含量较高的特点设计，局限性较强，很难应用于国内其他大部分钢厂。

刘宪等人发表的题为《烧结机头电除尘灰中钾的脱除及利用其制备硫酸钾》，在分析烧结机头电除尘灰理化性质的基础上，开发了采用水洗方法脱除烧结灰中钾元素并利用其制备硫酸钾的工艺，此工艺照比制备KCl工艺要复杂许多，且要经过两次蒸发工序，能耗较高。

李志峰等人发表的题为《烧结机头除尘灰生产氯化钾的应用研究》的文章，介绍了磁选—浮选—重选循环水提取氯化钾的工艺流程，最终得到纯度为93％的KCl结晶。文章中提到采用磁选—浮选—重选的物理方法对除尘灰进行预处理，选出其中的铁并脱除碱金属，但在磁选—浮选—重选过程中需在灰中加入大量的水，一方面增加了过滤/压滤处理量；另一方面，使得后续的蒸馏结晶过程中蒸发量显著增加，不但浪费水资源，更重要的是增加了不必要的材料消耗、能源消耗，显著增加了处理成本。

以上的几种方法共性是采用钢铁厂烧结机头烟气除尘灰作为生产化肥的原料，经过不同工艺处理后，最终得到了不同种类的化肥。在试验过程中，几种方法均获得了一定的效果，但这些方法如果投产进入工业化实施阶段，又存在共同的弊端：由于烧结烟气除尘灰一般采用电除尘器收集，不同电场收集到的除尘灰成分有很大差别，高钾、钠、氯除尘灰和低钾、钠、氯除尘灰中仅钾含量差距可达10倍以上，对于这些不同电场的除尘灰，钢厂普遍进行混合堆存或统一外排处理。采用上述几种方法处理钾、钠、氯含量较低的除尘灰时(如1电场除尘灰)，难免造成资源浪费、能源浪费，处理性价比较低，例如在水浸过程中浪费大量的水用于浸洗钾、钠、氯含量极低的除尘灰，由于成分的波动，药剂的加入量也难以控制。

目前处理含碱金属除尘灰的方法归纳起来主要有物理法、火法和湿法，现有技术中普遍采用三种方法中的一种，或任意两种进行组合。以上方法对含碱金属除尘灰脱铅都取得了较好的效果，但这些方法在工业化应用过程中，又存在共同的弊端：由于烧结烟气除尘灰中钾、钠、氯含量波动范围较大，单一使用湿法或火法处理含碱金属除尘灰时，不可避免在处理低碱金属含量除尘灰时造成资源浪费或能源浪费，处理性价比较低。所以，单一物理法，物理-湿法联合法，物理-火法联合法三种方法成为了较合适的处理方法。物理法脱铅除碱金属工艺也自然的成为了该工艺的重点研究方向，而现有的针对含碱金属除尘灰的物理处理方法中，处理效果普遍不够显著，全铁回收率指标很难达到80％以上，尚没有一种既能保证脱除效果，又能保证低成本、低能耗、经济合理的处理方法。

发明内容

本发明提供了一种烧结烟气除尘灰干选脱除钾、钠、氯的方法，将烧结烟气除尘灰通过干选进行脱钾、钠、氯处理，得到可回用的铁精矿和富钾矿粉，避免了由于除尘灰成分剧烈波动给钾盐或含钾化肥生产带来的不利因素，具有较强的经济性和合理性，为烧结机头除尘灰无害化资源再利用提供了新的途径。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种烧结烟气除尘灰干选脱除钾、钠、氯的方法，包括如下步骤：

1)将烧结烟气除尘灰通入风力分级-风磁分选系统，即通过鼓风机将烧结烟气除尘灰吹入风道中，风量为120～180m³/min，风压为1500～1850Pa，烧结烟气除尘灰加料速度为280～300kg/h；在第一段风道内通过风力分级将d≥15μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜15μm的细粒度除尘灰继续沿风道前行，进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，磁场强度为9000～12000Oe，通过风磁分选将细粒度除尘灰中的磁性物料分离出来，得到磁选铁精矿；

3)未被磁选装置捕集的细粒度除尘灰继续通过风道，最终进入风道尾端的布袋除尘器收集起来；

4)通过风力分级和风磁分选分离出的风选铁精矿和磁选铁精矿，直接作为铁精矿成品返回烧结、冶炼工序使用；由布袋除尘器捕集到的干尾灰富含钾、钠、氯成分，用于进一步提取钾盐或含钾化肥产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)通过风力分级+风磁分选脱钾工艺，避免了现有处理工艺由于含碱金属除尘灰中钾、钠、氯含量波动大而造成的资源浪费、能源浪费、处理性价比低、全铁回收率低等问题；提取出铁精矿和富钾矿粉，实现烧结烟气除尘灰变废为宝；

2)实现烧结烟气除尘灰的无害化处理，降低碱金属对冶金原料烧结、冶炼系统的危害，提高烧结矿质量和产量，提高电除尘效率；

3)在减少危害的同时，生产出可用做提取钾盐及含钾化肥的富钾矿粉，避免了由于除尘灰成分剧烈波动给化肥生产带来的不利因素，创造可观的经济效益。

附图说明

图1是本发明所述一种烧结烟气除尘灰干选脱除钾、钠、氯的方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述一种烧结烟气除尘灰干选脱除钾、钠、氯的方法，包括如下步骤：

1)将烧结烟气除尘灰通入风力分级-风磁分选系统，即通过鼓风机将烧结烟气除尘灰吹入风道中，风量为120～180m³/min，风压为1500～1850Pa，烧结烟气除尘灰加料速度为280～300kg/h；在第一段风道内通过风力分级将d≥15μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜15μm的细粒度除尘灰继续沿风道前行，进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，磁场强度为9000～12000Oe，通过风磁分选将细粒度除尘灰中的磁性物料分离出来，得到磁选铁精矿；

3)未被磁选装置捕集的细粒度除尘灰继续通过风道，最终进入风道尾端的布袋除尘器收集起来；

4)通过风力分级和风磁分选分离出的风选铁精矿和磁选铁精矿，直接作为铁精矿成品返回烧结、冶炼工序使用；由布袋除尘器捕集到的干尾灰富含钾、钠、氯成分，用于进一步提取钾盐或含钾化肥产品。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

取某钢厂烧结烟气除尘灰样品100kg。进行干法分选，打开风选分级系统鼓风机，调节管道风压至1800Pa，调节磁场强度至11000Oe，将烧结烟气除尘灰样品加入干选系统中，加料速度300kg/h，收集到各个环节的产物分别为风选铁精矿、磁选铁精矿及富钾矿粉。烧结烟气除尘灰的主要成分如表1所示：

表1除尘灰样品主要成分(wt％)

	TFe	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	Cl<sup>-</sup>
					烧结烟气除尘灰	42.10	15.19	1.01	9.88

经检测分析，各个环节得到的产品及主要成分含量如表2所示：

表2产品主要元素含量(wt％)

	TFe	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	Cl<sup>-</sup>
					风选铁精矿	61.21	1.24	0.28	1.31
磁选铁精矿	58.31	1.43	0.35	1.71
					富钾矿粉	18.6	33.50	1.98	22.23

经计算，通过本实施例风磁干选系统处理选出的风选铁精矿和磁选铁精矿，综合全铁回收率高达85.51％。

【实施例2】

取某钢厂烧结烟气除尘灰样品100kg。进行干法分选，打开风选分级系统鼓风机，调节管道风压至1600Pa，调节磁场强度至10000Oe，将烧结烟气除尘灰样品加入干选系统中，加料速度290kg/h，收集到各个环节的产物分别为风选铁精矿、磁选铁精矿及富钾矿粉。烧结烟气除尘灰的主要成分如表3所示：

表3除尘灰样品主要成分(wt％)

	TFe	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	Cl<sup>-</sup>
					烧结烟气除尘灰	41.20	13.70	0.90	8.70

经检测分析，各个环节得到的产品主要成分及含量如表4所示：

表4产品主要元素含量(wt％)

	TFe	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	Cl<sup>-</sup>
					风选铁精矿	59.33	1.96	0.52	2.01
磁选铁精矿	55.31	2.11	0.61	2.43
					富钾矿粉	16.31	31.37	1.47	18.98

经计算，通过本实施例风磁干选系统处理后选出风选铁精矿和磁选铁精矿，综合全铁回收率高达83.96％。

【实施例3】

取某钢厂烧结烟气除尘灰样品100kg。进行干法分选，打开风选分级系统鼓风机，调节管道风压至1700Pa，调节磁场强度至9500Oe，将烧结烟气除尘灰样品加入干选系统中，加料速度280kg/h，收集到各个环节的产物分别为风选铁精矿、磁选铁精矿及富钾矿粉。烧结烟气除尘灰的主要成分如表5所示：

表5除尘灰样品主要成分(wt％)

	TFe	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	Cl<sup>-</sup>
					烧结烟气除尘灰	42.35	13.06	0.72	8.69

经检测分析，各个环节得到的产品主要成分及含量如表6所示：

表6产品主要元素含量(wt％)

	TFe	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	Cl<sup>-</sup>
					风选铁精矿	60.19	2.72	0.31	1.62
磁选铁精矿	57.79	1.62	0.20	1.37
					富钾矿粉	17.10	29.22	1.37	19.60

经计算，通过本实施例风磁干选系统处理后选出风选铁精矿和磁选铁精矿，综合全铁回收率高达83.86％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种烧结烟气除尘灰干选脱除钾、钠、氯的方法，其特征在于，将烧结烟气除尘灰通过干选进行脱钾、钠、氯处理，得到铁精矿和富钾矿粉，具体包括如下步骤：

1)将烧结烟气除尘灰通入风力分级-风磁分选系统，即通过鼓风机将烧结烟气除尘灰吹入风道中，风量为120～180m³/min，风压为1500～1850Pa，烧结烟气除尘灰加料速度为280～300kg/h；在第一段风道内通过风力分级将d≥15μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜15μm的细粒度除尘灰继续沿风道前行，进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，磁场强度为9000～12000Oe，通过风磁分选将细粒度除尘灰中的磁性物料分离出来，得到磁选铁精矿；

3)未被磁选装置捕集的细粒度除尘灰继续通过风道，最终进入风道尾端的布袋除尘器收集起来；

4)通过风力分级和风磁分选分离出的风选铁精矿和磁选铁精矿，直接作为铁精矿成品返回烧结、冶炼工序使用；由布袋除尘器捕集到的干尾灰富含钾、钠、氯成分，用于进一步提取钾盐或含钾化肥产品。