一种水洗脱氯除重蒸发提盐的方法与流程

1.本发明涉及固废处理技术领域，特别涉及一种水洗脱氯除重蒸发提盐的方法。


背景技术：

2.目前，我国钢铁工业的烟尘无害化处理及资源化的任务日显迫切，尤其是钢铁工业生产过程中所产生的除尘灰，包括烧结机头灰、炼铁高炉布袋灰等，其对环境的污染危害严重，并且因其中所含有益成分未能够充分回收利用，而造成资源浪费，因此，对钢铁工业的烟尘无害化环保处理与资源化综合利用，是解决钢铁厂烟尘对环境的污染破坏，实现企业的增效创益的重要途径。
3.高炉灰及烧结灰中含有较高的氯、钠、钾离子和碱金属元素，其中，高炉灰含氯量高达7.5～8.5％、烧结灰含氯达8.15％～15.75％，其在后续工段基本以氯盐存在于灰中，容易吸水潮解，堵塞吸尘装置的孔径，影响后续回转窑还原及收尘工序，灰中过多的氯元素对后续设备会产生严重的腐蚀。碱金属在烧结高炉流程中循环富集，导致炉体耐材损坏，烧穿等问题，对高炉寿命造成极大影响，而且氯、碱金属元素对后续脱锌反应、脱锌设备存在一定的不利影响。因此，需对含氯高的除尘灰进行氯和碱金属脱除处理，根据氯、碱金属的性质，现有通常采用漂洗方式，将氯和碱金属以离子形态转移至漂洗水中，以实现除尘灰的氯和碱金属的脱除，再进一步进行资源的回收利用。
4.但目前的方法对高炉灰及烧结灰中氯脱除率低，处理成本高，除重效果稳定性差等问题，且通常获得的是混合盐，并未将将钾、钠分别提纯处理，因此，亟需提出一种更加节能且高效稳定的水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，不仅保证设备生产正常进行的同时，而且使滤饼进入回转窑、返回烧结系统以及转底炉配套预处理系统配料进行循环回用，并获取更高纯度的工业级氯化钠、氯化钾产品，实现除尘灰的全资源化利用。


技术实现要素：

5.鉴以此，本发明提出一种水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，在其工艺下，既实现了高脱除氯盐的除尘灰，进入回转窑配料系统、烧结系统以及转底炉配套预处理系统重新配料的充分循环回用，保证设备正常生产，延长寿命，而且达到更高纯度的工业级氯化钠和氯化钾产品的生产，实现企业增效创益。
6.本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，其特征在于：包括如下步骤：
8.s1、多级水洗脱氯：将高炉布袋灰与烧结灰原料，分别加入分散液，在40～50℃下进行多级碱性循环分散和压滤处理，得到高炉布袋灰滤饼、烧结灰滤饼和滤液；
9.s2、三段式除杂：将滤液加入烧碱，调节ph至9～10后，加入絮凝剂进行第一段沉淀分离30～50min，过滤，得滤液1；取滤液加入碳酸钠和絮凝剂，进行第二段沉淀分离30～50min，过滤，得滤液2；并加入生物制剂，持续搅拌50～60min，过滤，得到净化液；
10.s3、三效蒸发提盐：将净化液经冷凝预热器预热后，采用强制循环蒸发器，进行低
温热法与冷却法组合两次析出氯化钾，以及高温热法析出氯化钠，分别得到工业级氯化钠和氯化钾产品。
11.进一步说明，步骤s1中，所述多级碱性循环分散和压滤处理，包括如下步骤：
12.(1)一级球磨分散与压滤：将高炉布袋灰与烧结灰原料，加分散液，控制固液比为1:(3～4)g/ml，在40～50℃下进行一次球磨10～30min，加入纯碱调节浆料ph至8.0-8.5之间，泵入压滤机，经隔膜压滤得到一级滤饼和一级滤液；一级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
13.(2)二级球磨分散与压滤：将一级滤饼加水，控制固液比为(0.5～1):3g/ml，在40～50℃下进行二次球磨分散10～20min，加入纯碱调节浆料ph至7.5-7.8之间，泵入压滤机，经隔膜压滤得到二级滤饼和二级滤液；二级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
14.(3)三级球磨分散与压滤：将二级滤饼加水，控制固液比为(0.5～1):3g/ml，在40～50℃下进行三次球磨分散10～20min，加入纯碱调节浆料ph至7.0-7.6之间，泵入压滤机，经隔膜压滤得到含氯离子浓度＜1％且含水分＜30％的三级滤饼和三级滤液；三级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
15.(4)将三级滤饼转入回转窑配料系统或烧结系统回收利用，将漂洗水储池中的滤液进入三段式除杂处理。本发明根据高炉布袋灰与烧结灰原料可相应进行多级碱性循环分散和压滤处理，不局限于三级碱性循环分散和压滤处理。
16.进一步说明，步骤(1)中，所述分散液为纯水、盐分浓度＜80g/l的一级滤液、盐分浓度＜80g/l的二级滤液、盐分浓度＜80g/l的三级滤液中的一种或多种组合。
17.进一步说明，步骤s2中，所述絮凝剂为质量比为(8～10):1的聚丙烯酰胺和聚合氯化铝混合而成；其中，第一段沉淀分离中絮凝剂的添加量为35mg/l(每1/l滤液)，第二段沉淀分离中絮凝剂的添加量为35mg/l，(每1/l滤液)。
18.进一步说明，步骤s2中，所述碳酸钠与滤液的固液比为:(10～20):10g/ml；所述生物制剂为硫杆菌，所述生物制剂与滤液的固液比为1:(10～20)g/ml。
19.进一步说明，步骤s2中，所述持续搅拌的速度为80～90r/min。
20.进一步说明，步骤s3中，低温热法与冷却法组合两次析出氯化钾，高温热法析出氯化钠，具体为：
21.当净化液中钾含量＞钠含量时，将净化液经冷凝预热器预热后，首先进行三效加热顺流蒸发浓缩，析出部分氯化钾，终点温度为60～65℃；逐步降温冷却至35～40℃，结晶析出氯化钾，随后进行二效加热逆流蒸发浓缩，析出氯化钠，终点温度为100～110℃；
22.当净化液中钠含量＞钾含量时，将净化液经冷凝预热器预热后，首先进行二效加热逆流蒸发浓缩，析出氯化钠，终点温度为100～110℃；随后三效顺流蒸发浓缩，析出部分氯化钾，终点温度为60～65℃，逐步降温冷却至35～40℃，结晶析出氯化钾。
23.进一步说明，所述强制循环蒸发器的液体循环速度为3.5-5m/s。
24.进一步说明，步骤s3中，初始的净化液的预热温度为40℃。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.(1)本发明通过采用中温多级碱性循环分散的作用，有效促进难溶性氯离子的析出，显著提高了高炉布袋灰与烧结灰中氯离子的脱除率。
27.(2)本发明在除杂的过程中，采用了三段式除杂处理，利用烧碱调控一定ph下，与复合絮凝剂组合的前段沉淀，联合利用碳酸钠与复合絮凝剂组合的后段沉淀分离，实现了重金属离子等杂质的充分去除，将重金属元素含量降至10mg/l以下，有效控制了净化液的ca、mg总硬度和杂质悬浮物，并利用硫杆菌生物制剂，进行充分除铊，从而有利于提高蒸发提盐产品的质量，实现生产达标的工业盐进行售卖，并且解决除尘灰结垢等造成的设备堵塞、运行不畅等问题。
28.(3)本发明通过对净化液的三效蒸发提盐，分别采用低温热法与冷却法组合两次析出氯化钾，以及高温热法析出氯化钠的方式，并通过钠、钾的不同含量设定不同的析出顺序，不仅实现了钠盐钾盐有效分离，而且有效回收更高附加值的氯化钾、氯化钠产品，其中氯化钾的纯度可达到95％以上，氯化钠的纯度可以达到90％以上，具有良好的经济和社会效益。
附图说明
29.图1为本发明净化液中钾含量大于钠含量时的三效蒸发提盐流程示意图。
30.图2为本发明净化液中钠含量大于钾含量时的三效蒸发提盐流程示意图；
具体实施方式
31.为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
32.本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
33.本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
34.实施例1
35.一种水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，包括如下步骤：
36.(1)多级水洗脱氯处理
37.将高炉布袋灰与烧结灰原料，分别加入分散液，在40℃下进行三级碱性循环分散和压滤处理：
38.a.一级球磨分散与压滤：将高炉布袋灰与烧结灰原料，加分散液，控制固液比为1:3g/ml，加入纯碱调节浆料ph至8.0-8.5之间，在40℃下进行一次球磨30min，泵入压滤机过滤，得到一级滤饼和一级滤液；一级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
39.其中，分散液为纯水与盐分浓度＜80g/l的一级、二级、三级滤液的组合；
40.b.二级球磨分散与压滤：将一级滤饼加水，控制固液比为0.5:3g/ml，加入纯碱调节浆料ph至7.5-7.8之间，在40℃下进行二次球磨分散20min，泵入压滤机过滤，得到二级滤饼和二级滤液；二级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
41.c.三级球磨分散与压滤：将二级滤饼加水，控制固液比为0.5:3g/ml，加入纯碱调节浆料ph至7.0-7.6之间，在40℃下进行三次球磨分散20min，泵入压滤机过滤，得到含氯离子浓度＜1％且含水分＜30％的三级滤饼和三级滤液；三级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
42.将上述所得的三级滤饼(高炉布袋灰滤饼和烧结灰滤饼)，分别转入回转窑配料系统或烧结系统回收利用，将漂洗水储池中的氯含量≥13％的滤液，进入三段式除杂处理；
43.(2)三段式除杂
44.将氯含量≥13％的滤液，加入烧碱，调节滤液ph至9～10后，向滤液中加入由质量比为8:1的聚丙烯酰胺和聚合氯化铝混合而成的絮凝剂，絮凝剂的添加量为35mg/l，进行第一段沉淀分离30min，过滤，得滤液1；
45.取滤液1加入碳酸钠和絮凝剂，碳酸钠与滤液1的固液比为20：10g/ml，絮凝剂的添加量为20mg/l，进行第二段沉淀分离30min，过滤，得滤液2；并加入硫杆菌生物制剂，硫杆菌生物制剂与滤液的固液比为1:10g/ml，以80r/min搅拌速度进行持续搅拌60min后，过滤，得到净化液；
46.(3)三效蒸发提盐
47.将净化液经冷凝预热器预热后，采用强制循环蒸发器，液体循环速度为3.5m/s，通过进行低温热法与冷却法组合，两次析出氯化钾，以及高温热法析出氯化钠，其中：
48.当净化液中钾含量＞钠含量时，将净化液经冷凝预热器预热至40℃后，首先进行三效加热顺流蒸发浓缩，析出部分氯化钾，终点温度为65℃；逐步降温冷却至35℃，结晶析出氯化钾，随后进行二效加热逆流蒸发浓缩，析出氯化钠，终点温度为110℃；
49.当净化液中钠含量＞钾含量时，将净化液经冷凝预热器预热至40℃后，首先进行二效加热逆流蒸发浓缩，析出氯化钠，终点温度为110℃；随后三效顺流蒸发浓缩，析出部分氯化钾，终点温度为65℃，逐步降温冷却至30℃，结晶析出氯化钾；根据上述提盐处理，分别得到纯度为≥90％工业级氯化钠和≥90％工业级氯化钾产品。
50.实施例2
51.一种水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，包括如下步骤：
52.(1)多级水洗脱氯处理
53.将高炉布袋灰与烧结灰原料，分别加入分散液，在50℃下进行三级碱性循环分散和压滤处理：
54.a.一级球磨分散与压滤：将高炉布袋灰与烧结灰原料，加分散液，控制固液比为1:4g/ml，加入纯碱调节浆料ph至8.0-8.5之间，在50℃下进行一次球磨10min，泵入压滤机过滤得到一级滤饼和一级滤液；一级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
55.其中，分散液为水与盐分浓度＜80g/l的一级、二级、三级滤液的组合；
56.b.二级球磨分散与压滤：将一级滤饼加水，控制固液比为1:3g/ml，加入纯碱调节浆料ph至7.5-7.8之间，在50℃下进行二次球磨分散10min，泵入压滤机过滤得到二级滤饼和二级滤液；二级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
57.c.三级球磨分散与压滤：将二级滤饼加水，控制固液比为1:3g/ml，加入纯碱调节浆料ph至7.0-7.6之间，在50℃下进行三次球磨分散10min，泵入压滤机过滤得到含氯离子浓度＜1％且含水分＜30％的三级滤饼和三级滤液；三级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
58.将上述所得的三级滤饼(高炉布袋灰滤饼和烧结灰滤饼)，分别转入回转窑配料系统或烧结系统回收利用，将漂洗水储池中的氯含量≥13％的滤液，进入三段式除杂处理；
59.(2)三段式除杂
60.将氯含量≥13％的滤液，加入烧碱，调节滤液ph至9～10后，向滤液中加入由质量
比为10:1的聚丙烯酰胺和聚合氯化铝混合而成的絮凝剂，絮凝剂的添加量为35mg/l，进行第一段沉淀分离50min，过滤，得滤液1；
61.取滤液1加入碳酸钠和絮凝剂，碳酸钠与滤液1的固液比为10:10g/ml，絮凝剂的添加量为20mg/l，进行第二段沉淀分离50min，过滤，得滤液2；并加入硫杆菌生物制剂，硫杆菌生物制剂与滤液的固液比为1:20g/ml，以90r/min搅拌速度进行持续搅拌50min后，过滤，得到净化液；
62.(3)三效蒸发提盐
63.将净化液经冷凝预热器预热后，采用强制循环蒸发器，液体循环速度为5m/s，通过进行低温热法与冷却法组合，两次析出氯化钾，以及高温热法析出氯化钠，其中：
64.当净化液中钾含量＞钠含量时，将净化液经冷凝预热器预热至40℃后，首先进行三效加热顺流蒸发浓缩，析出部分氯化钾，终点温度为60℃；逐步降温冷却至40℃，结晶析出氯化钾，随后进行二效加热逆流蒸发浓缩，析出氯化钠，终点温度为100℃；
65.当净化液中钠含量＞钾含量时，将净化液经冷凝预热器预热至40℃后，首先进行二效加热逆流蒸发浓缩，析出氯化钠，终点温度为100℃；随后三效顺流蒸发浓缩，析出部分氯化钾，终点温度为60℃，逐步降温冷却至40℃，结晶析出氯化钾；根据上述提盐处理，分别得到纯度为≥90％工业级氯化钠和≥95％工业级氯化钾产品。
66.实施例3
67.一种水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，包括如下步骤：
68.(1)多级水洗脱氯处理
69.将高炉布袋灰与烧结灰原料，分别加入分散液，在45℃下进行三级碱性循环分散和压滤处理：
70.a.一级球磨分散与压滤：将高炉布袋灰与烧结灰原料，加分散液，控制固液比为1:3.5g/ml，加入纯碱调节浆料ph至8.0-8.5之间，在45℃下进行一次球磨20min，泵入压滤机过滤得到一级滤饼和一级滤液；一级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
71.其中，分散液为水与盐分浓度＜80g/l的一级、二级、三级滤液的组合；
72.b.二级球磨分散与压滤：将一级滤饼加水，控制固液比为0.5:3g/ml，加入纯碱调节浆料ph至7.5-7.8之间，在45℃下进行二次球磨分散15min，泵入压滤机过滤得到二级滤饼和二级滤液；二级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
73.c.三级球磨分散与压滤：将二级滤饼加水，控制固液比为0.5:3g/ml，加入纯碱调节浆料ph至7.0-7.6之间，在45℃下进行三次球磨分散15min，泵入压滤机过滤得到含氯离子浓度＜1％且含水分＜30％的三级滤饼和三级滤液；三级滤液在盐分浓度＜80g/l时，返回一级球磨分散，反之进入漂洗水储池；
74.将上述所得的三级滤饼(高炉布袋灰滤饼和烧结灰滤饼)，分别转入回转窑配料系统或烧结系统回收利用，将漂洗水储池中的滤液，进入三段式除杂处理；
75.(2)三段式除杂
76.将漂洗水储池中的滤液，加入烧碱，调节滤液ph至9～10后，向滤液中加入由质量比为9:1的聚丙烯酰胺和聚合氯化铝混合而成的絮凝剂，絮凝剂的添加量为35mg/l，进行第一段沉淀分离40min，过滤，得滤液1；
77.其中，
78.取滤液1加入碳酸钠和絮凝剂，碳酸钠与滤液1的固液比为15:10g/ml，絮凝剂的添加量为20mg/l，进行第二段沉淀分离40min，过滤，得滤液2；并加入硫杆菌生物制剂，硫杆菌生物制剂与滤液的固液比为1:15g/ml，以85r/min搅拌速度进行持续搅拌55min后，过滤，得到净化液；
79.(3)三效蒸发提盐
80.将净化液经冷凝预热器预热后，采用强制循环蒸发器，液体循环速度为4m/s，通过进行低温热法与冷却法组合，两次析出氯化钾，以及高温热法析出氯化钠，其中：
81.当净化液中钾含量＞钠含量时，将净化液经冷凝预热器预热至40℃后，首先进行三效加热顺流蒸发浓缩，析出部分氯化钾，终点温度为60℃；逐步降温冷却至40℃，结晶析出氯化钾，随后进行二效加热逆流蒸发浓缩，析出氯化钠，终点温度为100℃；
82.当净化液中钠含量＞钾含量时，将净化液经冷凝预热器预热至40℃后，首先进行二效加热逆流蒸发浓缩，析出氯化钠，终点温度为100℃；随后三效顺流蒸发浓缩，析出部分氯化钾，终点温度为60℃，逐步降温冷却至40℃，结晶析出氯化钾；根据上述提盐处理，分别得到工业级氯化钠和氯化钾产品。
83.对比例1
84.依据实施例3的水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，区别在于：水洗脱氯处理不同。将高炉布袋灰与烧结灰原料，分别加入分散液，在常温28℃下进行三级碱性循环分散和压滤处理；其余条件均与实施例3相同。
85.对比例2
86.依据实施例3的水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，区别在于：水洗脱氯处理不同。步骤1中，在三级碱性循环分散和压滤处理的过程中，均未加入纯碱进行浆料的ph调节；其余条件均与实施例3相同。
87.对比例3
88.依据实施例3的水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，区别在于：除杂处理不同。步骤2中，采用单段式除杂，即，将漂洗水储池中的滤液，加入烧碱，调节滤液ph至9～10后，依次加入55mg/l絮凝剂和与实施例3相同用量的碳酸钠，过滤，加入相同用量硫杆菌生物制剂，搅拌，过滤，得到净化液。
89.对比例4
90.依据实施例3的水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，区别在于：除杂处理不同。步骤2中，未添加烧碱，进行滤液的ph调节，直接加入向滤液中加入35mg/l絮凝剂，进行第一段沉淀分离，其余条件均与实施例3相同。
91.对比例5
92.依据实施例3的水洗脱氯除重蒸发提盐的方法，区别在于：蒸发提盐条件不同。步骤3中，无论净化液中钾、钠含量的高低，均在采用进行低温热法与冷却法组合，两次析出氯化钾时，其三效顺流蒸发浓缩的终点温度为80℃，降温冷却的终点温度为20℃；在进行二效加热逆流蒸发浓缩，析出氯化钠时，其终点温度为80℃。
93.依据上述实施例和对比例中的水洗脱氯除重蒸发提盐工艺，分别对同一钢铁厂中生产过程中产生的高炉布袋灰与烧结灰原料进行处理，作为不同实验组，每实验组中，分别
取相同质量的高炉布袋灰与烧结灰作为原料；
[0094][0095]
(1)分别采用离子色谱仪测定实施例3和对比例1～4中，在上述不同的处理工艺下，水洗脱氯处理前后的高炉布袋灰与烧结灰原料中两者的总氯离子、钾离子和钠离子的含量变化，统计其脱除率，其结果如下表1：
[0096][0097][0098]
由上表可以看出，实施例3中高炉布袋灰与烧结灰的原料中总氯离子、钾离子和钠离子的脱除率高，其氯离子的脱除率可达到95％以上；而在对比例1～2中，其原料中的氯离子的洗脱效果降低，其脱除效率相较于实施例3而言，明显降低，表明，本发明采用采用中温三级碱性循环分散的作用，有效促进难溶性氯离子的析出，显著提高了高炉布袋灰与烧结灰中氯离子的脱除率。
[0099]
(2)分别测定实施例3和对比例1～5中在上述不同的处理工艺下，采用火焰原子吸收法测定净化液中重金属zn、pb、cd元素，采用edta滴定法测定碱金属ca、mg的含量，其结果如下表2：
[0100][0101]
由上表可以看出，实施例3与对比例1、2的除杂后滤液的重金属zn、pb、cd元素及碱金属ca、mg的含量明显降低，且保证硫酸根含量在100mg/l以下，悬浮物ss可＜20mg/l。由对比例3、4与实施例3的除杂效果对比，其杂质含量增加，表明本发明在去除杂的过程中，采用了三段式除杂处理，并利用纯碱调控一定ph下，分别与复合絮凝剂组合的前段沉淀，以及利用碳酸钠与复合絮凝剂组合的后段沉淀分离，不仅有利于重金属离子的充分去除，而且有效控制了净化液的ca、mg总硬度和悬浮物，进而有利于提高后段蒸发提盐产品的质量。
[0102]
(3)依据gb/t 5462-2015gb/t 7118-2008，分别测定实施例3和对比例1～5中在上述不同的处理工艺下，其氯化钠和氯化钾产品的纯度，其结果如下表3：
[0103][0104]
由上表可以看出，实施例3与对比例1、2中所获得的钠盐和钾盐的纯度高，其中，钠盐纯度可达到90％以上，钾盐纯度可达到95％以上；而对比例3和4中的产品纯度明显降低，由实施例3与对比例5相比，表明，本发明采用低温热法与冷却法组合两次析出氯化钾，以及高温热法析出氯化钠的方式，控制钠盐与钾盐的析出温度，结合钠、钾的不同含量设定不同的析出顺序，有利于实现钠盐钾盐有效分离，得到更高附加值的氯化钾、氯化钠产品。
[0105]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。