CN204251350U - 一种利用烧结烟气除尘灰生产氯化钾系统 - Google Patents

Abstract

一种利用烧结烟气除尘灰生产氯化钾系统，包括除尘灰灰斗、进水管道、搅拌罐、磁选装置、过滤装置、检测装置、进水管、加热搅拌装置、保温过滤装置、烘干出料装置、冷却装置、储液罐、蒸发结晶装置、精铁矿粉槽合格铁精粉槽。本实用新型可实现新水与烧结烟气除尘灰一次滤渣的再次混合，对除尘灰中的钾进行二次脱洗，显著增加KCl的脱出率；并将二次脱洗所产生的稀溶液与除尘灰重新混合、溶解，实现渣、水同时循环利用，减少资源浪费及能量损耗；可缓解因钾和钠富集造成的蓖条和隔热垫间隙糊堵，抽风系统粘料，阻塞气流通道现象，提高烧结矿产量和质量，避免极板附近产生反电晕现象，提高除尘效率，并降低高炉碱金属负荷，促进高炉顺行。

Description

一种利用烧结烟气除尘灰生产氯化钾系统

技术领域

本实用新型属于废弃物综合利用装置领域，尤其涉及一种利用烧结烟气除尘灰生产氯化钾系统。

背景技术

钢铁冶炼过程各工序都会产生大量的尘泥，由于尘泥含有较高的Fe、C等有用物质，钢铁企业一般作为二次原料返回烧结利用。随着这些固体废物在烧结的循环利用，钾、钠、锌、铅等有害元素不断富集，对烧结矿的质量和工序顺行造成明显影响；因此，一些固体废弃物还不能有效利用和无害化处理，造成了大气、水环境等的污染，同时也造成二次资源的明显浪费。

目前，国内很多钢铁企业为节约成本，将烧结烟气电除尘灰直接返回烧结料仓参与配料。烧结电除尘灰在烧结系统中的循环使用，造成钾严重富集，从而促进低熔点物质形成，易造成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，影响高炉顺行，因此，有必要将高钾除尘灰分离出来。如果采用开路循环方式处理，即直接排放这部分高K粉尘，不仅造成环境污染，同时也浪费了大量的铁及紧缺战略资源K。因此，如何变废为宝，将这些粉尘有效利用和无害化处理，减少粉尘、水环境等的污染，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、高度依赖国际钾肥市场的发展中国家，这使得钾资源有效开发问题尤为重要。此外，除尘灰中的氯也影响制备混凝土，混凝土中氯离子达到一定浓度会腐蚀钢筋，氯盐含量是混凝土结构耐久性的重要参数。钢铁企业烧结脱硫灰中含有大量的氯元素，阻止了烧结脱硫灰用作水泥原料的可行性。而电除尘灰提取钾的同时也能去除大量氯离子，大大减少脱硫灰中的氯离子含量，创造可观的效益。在钢铁企业同质化竞争加剧的微利时代，合理利用资源，变废为宝，从而生产出高附加值副产品，可达到降本增效的效果，也是企业生存的先决条件。

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。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，陆续开始出现少量从烧结粉尘中提钾的报道。

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+。且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。

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，介绍了浮选—重选循环水提取氯化钾的工艺，最终得到纯度为93％的KCl结晶。文章中提到单纯采用蒸馏结晶的方法提取KCl效果更明显，却影响了KCl结晶的纯度。

发明内容

本实用新型旨在提供一种能提高烧结矿质量和产量，提高电除尘效率，减少碱金属对冶炼带来的危害，且能生产出高附加值KCl产品的钢铁企业烧结烟气除尘灰生产氯化钾系统。

为此，本实用新型采取的技术解决方案是：

一种利用烧结烟气除尘灰生产氯化钾系统，其特征在于，包括：除尘灰灰斗1、进水管道2、搅拌罐Ⅰ3、搅拌罐Ⅱ4、磁选装置5、过滤装置Ⅰ6、过滤装置Ⅱ7、检测装置Ⅰ8、检测装置Ⅱ9、进水管10、加热、搅拌装置11、保温、过滤装置12、烘干、出料装置Ⅰ13、烘干、出料装置Ⅱ14、冷却装置15、储液罐16、蒸发结晶装置17、过滤器18、精铁矿粉槽19、皮带20及合格铁精粉槽21。

搅拌罐Ⅰ3上面分别设有除尘灰灰斗1和进水管道2，搅拌罐Ⅰ3出料口连接磁选装置5，磁选装置5精铁矿出料口连接精铁矿粉槽19，磁选装置5泥浆出料口通过管道连接过滤装置Ⅰ6，过滤装置Ⅰ6通过皮带20与带有进水管10的搅拌罐Ⅱ4相连，搅拌罐Ⅱ4通过管道连接过滤装置Ⅱ7，过滤装置Ⅱ7通过滤液管路与搅拌罐Ⅰ3连接，同时过滤装置Ⅱ7通过滤渣管道连接碱金属检测装置Ⅱ9，检测装置Ⅱ9分别与合格铁精粉槽21和搅拌罐Ⅱ4连接；过滤装置Ⅰ6通过滤液管道连接检测装置Ⅰ8，检测装置Ⅰ8通过KCl滤液管路分别连接搅拌罐Ⅰ3及带有热交换器的加热、搅拌装置11，加热、搅拌装置11一路液体进料口通过管路连接储液罐16，另一路固体进料口通过粗KCl管路连接蒸发结晶装置17出料口，第三路则通过带有热交换器的保温、过滤装置12连通冷却装置15，保温、过滤装置12一侧设有烘干、出料装置Ⅰ13，冷却装置15通过管路连接过滤器18，过滤器18分别与烘干、出料装置Ⅱ14 和储液罐16连接，储液罐16通过管路连接在蒸发结晶装置17的进料口上。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型可实现新水与烧结烟气除尘灰一次滤渣的再次混合，对除尘灰中的钾进行二次脱洗，显著增加KCl的脱出率。并将二次脱洗所产生的稀溶液与除尘灰重新混合、溶解，实现渣、水同时循环利用，极大减少资源浪费及能量损耗。可在不添加任何除杂试剂的条件下将KCl提纯，实现利益最大化，创造可观的经济效益。可缓解因钾和钠富集而造成的蓖条和隔热垫间隙糊堵，抽风系统粘料，阻塞气流通道的现象，明显提高烧结矿产量和质量，避免极板附近产生反电晕现象，提高除尘效率；同时，可降低高炉碱金属负荷，促进高炉顺行。本实用新型不仅为烧结除尘灰无害化处理提供了一套有效地生产系统，而且能生产出高附加值的精铁粉和KCl成品，实现合理利用资源，变废为宝。

附图说明

图1是利用烧结烟气除尘灰生产氯化钾系统结构框图。

图中：除尘灰灰斗1、进水管道2、搅拌罐Ⅰ3、搅拌罐Ⅱ4、磁选装置5、过滤装置Ⅰ6、过滤装置Ⅱ7、检测装置Ⅰ8、检测装置Ⅱ9、进水管10、加热、搅拌装置11、保温、过滤装置12、烘干、出料装置Ⅰ13、烘干、出料装置Ⅱ14、冷却装置15、储液罐16、蒸发结晶装置17、过滤器18、精铁矿粉槽19、皮带20、合格铁精粉槽21。

具体实施方式

由图1可见，本实用新型利用烧结烟气除尘灰生产氯化钾系统，主要是由除尘灰灰斗1、进水管道2、搅拌罐Ⅰ3、搅拌罐Ⅱ4、磁选装置5、过滤装置Ⅰ6、过滤装置Ⅱ7、检测装置Ⅰ8、检测装置Ⅱ9、进水管10、加热、搅拌装置11、保温、过滤装置12、烘干、出料装置Ⅰ13、烘干、出料装置Ⅱ14、冷却装置15、储液罐16、蒸发结晶装置17、过滤器18、精铁矿粉槽19、皮带20及合格铁精粉槽21所组成。

在搅拌罐Ⅰ3上面分别设有除尘灰灰斗1和进水管道2，搅拌罐Ⅰ3出料口连接磁选装置5，磁选装置5精铁矿出料口连接精铁矿粉槽19，磁选装置5泥浆出料口通过管道连接过滤装置Ⅰ6，过滤装置Ⅰ6通过皮带20与带有进水管10的搅拌罐Ⅱ4相连，搅拌罐Ⅱ4通过管道连接过滤装置Ⅱ7，过滤装置Ⅱ7通过滤液管路与搅拌罐Ⅰ3连接，同时过滤装置Ⅱ7通过滤渣管道连接碱金属检测装置Ⅱ9，检测装置Ⅱ9分别与合格铁精粉槽21和搅拌罐Ⅱ4连接；过滤装置Ⅰ6通过滤液管道连接检测装置Ⅰ8，检测装置Ⅰ8通过KCl滤液管路分别连接搅拌罐Ⅰ3及带有热交换器的加热、搅拌装置11，加热、搅拌装置11一路液体进料口通过管路连接储液罐16，另一路固体进料口通过粗KCl管路连接蒸发结晶装置17出料口，第三路则通 过带有热交换器的保温、过滤装置12连通冷却装置15，保温、过滤装置12一侧设有烘干、出料装置Ⅰ13，冷却装置15通过管路连接过滤器18，过滤器18分别与烘干、出料装置Ⅱ14和储液罐16连接，储液罐16通过管路连接在蒸发结晶装置17的进料口上。 

本实用新型的生产方法为：

本系统采用烧结烟气末电场和或次末电场或其它高碱金属含量的除尘灰，与本系统中产生的低浓度KCl溶液(滤液①)混合搅拌；去除浮于液体表面的泡沫，采用磁选装置5从泥浆中选出铁矿，得到铁精矿；采取抽滤或压滤的方式将搅拌并磁选后的泥浆进行固液分离，得到一次滤渣和滤液②；所得的一次滤渣通入搅拌罐Ⅱ4中，与水按比例混合搅拌；搅拌后的泥浆通过抽滤或压滤的方法进行过滤，并对所得滤渣通过碱金属检测装置Ⅱ9进行成分检测，当滤渣碱金属含量低至满足烧结使用条件时，返回烧结使用。当滤渣碱金属含量不能满足烧结使用条件时，返回搅拌罐Ⅱ4中与水按比例混合搅拌。滤液则通入检测装置Ⅱ9进行浓度分析，对于检测后的滤液，KCl浓度＜200mg/ml的滤液返回搅拌罐Ⅰ3，与除尘灰按比例混合搅拌；对于KCl浓度≥200mg/ml的滤液，加入粗KCl，经过加热、搅拌装置11加热并搅拌，得到恒温的过饱和固液混合物。在恒温条件下，采用滤网捞出恒温的过饱和固液混合物中的KCl结晶(精KCl①)；将剩余溶液冷却，得到常温的KCl过饱和固液混合物；过滤常温的KCl过饱和固液混合物，得到高纯KCl结晶(精KCl②)，以及杂质含量较高的KCl饱和溶液。

其中，粗KCl是由杂质含量较高的KCl饱和溶液经过蒸发结晶得到的，蒸发结晶后，多余的杂质含量较高的KCl饱和溶液可替代KCl浓度≥200mg/ml的滤液使用，直接返回加热、搅拌装置11参与循环。

Claims (1)

1.一种利用烧结烟气除尘灰生产氯化钾系统，其特征在于，包括：除尘灰灰斗(1)、进水管道(2)、搅拌罐Ⅰ(3)、搅拌罐Ⅱ(4)、磁选装置(5)、过滤装置Ⅰ(6)、过滤装置Ⅱ(7)、检测装置Ⅰ(8)、检测装置Ⅱ(9)、进水管(10)、加热、搅拌装置(11)、保温、过滤装置(12)、烘干、出料装置Ⅰ(13)、烘干、出料装置Ⅱ(14)、冷却装置(15)、储液罐(16)、蒸发结晶装置(17)、过滤器(18)、精铁矿粉槽(19)、皮带(20)及合格铁精粉槽(21)；搅拌罐Ⅰ(3)上面分别设有除尘灰灰斗(1)和进水管道(2)，搅拌罐Ⅰ(3)出料口连接磁选装置(5)，磁选装置(5)精铁矿出料口连接精铁矿粉槽(19)，磁选装置(5)泥浆出料口通过管道连接过滤装置Ⅰ(6)，过滤装置Ⅰ(6)通过皮带(20)与带有进水管(10)的搅拌罐Ⅱ(4)相连，搅拌罐Ⅱ(4)通过管道连接过滤装置Ⅱ(7)，过滤装置Ⅱ(7)通过滤液管路与搅拌罐Ⅰ(3)连接，同时过滤装置Ⅱ(7)通过滤渣管道连接碱金属检测装置Ⅱ(9)，检测装置Ⅱ(9)分别与合格铁精粉槽(21)和搅拌罐Ⅱ(4)连接；过滤装置Ⅰ(6)通过滤液管道连接检测装置Ⅰ(8)，检测装置Ⅰ(8)通过KCl滤液管路分别连接搅拌罐Ⅰ(3)及带有热交换器的加热、搅拌装置(11)，加热、搅拌装置(11)一路液体进料口通过管路连接储液罐(16)，另一路固体进料口通过粗KCl管路连接蒸发结晶装置(17)出料口，第三路则通过带有热交换器的保温、过滤装置(12)连通冷却装置(15)，保温、过滤装置(12)一侧设有烘干、出料装置Ⅰ(13)，冷却装置(15)通过管路连接过滤器(18)，过滤器(18)分别与烘干、出料装置Ⅱ(14)和储液罐(16)连接，储液罐(16)通过管路连接在蒸发结晶装置(17)的进料口上。