一种含钾冶金固体废物资源化利用方法与流程

本发明属于冶金工程，涉及一种含钾冶金固体废物资源化利用方法。

背景技术：

1、高炉炼铁是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产率高，能耗低，这种方法生产的铁占世界铁总产量的95%以上。高炉生产时从炉顶装入铁料、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭(有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料)中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳，在炉内上升过程中除去铁料中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。

2、高炉炼铁过程的碱金属主要有k、na，由于zn在高炉中的行为与k、na相似，因此实际生产中将zn也划入碱金属范围，生产中所指入炉碱金属、锌含量一般指吨铁k2o、na2o、zno的含量，用kg/t..铁水表示。

3、随着富氧喷煤技术的发展,焦炭的还原剂、发热剂、渗碳的作用已部分被喷吹煤粉所取代, 但是作为料柱骨架, 保持料柱在高炉冶炼过程中具有良好的透气性是不能取代的,焦炭作为料柱骨架作用的效果好坏直接关系到高炉的顺行状态和经济技术指标。而碱金属对焦炭有粉化作用，越高对焦炭的粉化越严重，从而削弱焦炭的料柱骨架作用，物料透气性变差，严重影响高温冶金过程的传热、传质，导致高炉冶炼产能降低；其次碱金属极易造成高炉软熔带上升，不利于发展间接还原，造成焦比上升，另外高炉上部碱金属氧化物黏附在炉墙上，促使炉墙结厚接瘤，破坏高炉的风口和耐火材料，缩短高炉的使用寿命。

4、烧结是高炉炼铁的原料准备阶段，是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。烧结矿的烧成温度为1200-1300℃，钾盐的熔点低于800℃，沸点1400℃左右，因此在烧结机机头高温负压条件下，钾盐的沸点降低，气化加剧，钾盐以气态形式与机头灰一道进入除尘系统受冷后富集于机头除尘灰中。

5、高炉炼铁碱金属主要由烧结矿带入，约占70%-80%，而烧结矿中碱金属主要是铁精粉带来，因此降低高炉碱负荷应从选矿过程着手。但烧结机机头电除尘灰碱金属高，以kcl为主，含有微量nacl，碱金属含量是铁精粉中的100倍以上，大都对烧结机机头电除尘灰在烧结过程循环利用，导致烧结矿碱金属升高，高炉碱负荷增高。

6、钾肥，全称钾素肥料，以钾为主要养分的肥料，植物体内含钾一般占干物质重的0.2%-4.1%，仅次于氮。钾在植物生长发育过程中，参与60种以上酶系统的活化，光合作用，同化产物的运输，碳水化合物的代谢和蛋白质的合成等过程。主要有氯化钾、硫酸钾、草木灰、钾泻盐、磷酸一钾(磷酸二氢钾)等。大都能溶于水，肥效较快。并能被土壤吸收，不易流失。钾肥的主要作用是促进糖粉和淀粉生成，增强植物抗倒伏的能力，使植物茎秆粗硬，所以糖类作物，淀粉作物，纤维素类作物适宜于钾肥，例如甘蔗，甜菜，高粱，红薯，马铃薯，小麦，玉米，花生，板栗，葡萄、瓜果等。由于氮磷钾肥生产和施用，存在土壤缺钾现象。尤其是在氮磷化肥用量增加的情况下，会存在作物缺钾。

7、国内对烧结机头灰的利用，大都利用kcl、nacl均易溶于水的特性，通过浸出的方法得到含钾溶液，然后通过蒸发工艺制备钾肥，由于该工艺成本较高，大都处于技术研究阶段，工业化应用较少。

技术实现思路

1、针对我国钢铁冶金企业对含钾冶金固废自循环利用导致烧结矿碱含量增加，浪费钾资源，国内研究采用浸出加蒸发方法提取农用氯化钾钾肥成本高，难以产业化运行的现状，结合我国氮磷钾肥生产和施用比例失调，土壤缺钾现象的状况提出本发明，其目的是提供一种含钾冶金固废资源化利用的方法。

2、为此，本发明采取以下技术方案：

3、一种含钾冶金固体废物资源化利用方法，包括如下步骤：

4、步骤一、灰的运输储存：采用罐车运输除尘灰，然后采用气力负压输送装置把灌内除尘灰输送至高位受灰仓，所述受灰仓的底部设置平板闸门和双管螺旋称，受灰仓的容积容纳含钾固废165吨--330吨；

5、步骤二、造浆：打开受灰仓底部的平板闸门，通过宽度d×长度l=250×2000双管螺旋称将除尘灰以30-50t/h定量给料到搅拌桶中，同时打开新水供水阀门通过电磁流量计计量造浆补加水量，其流速为90-150m3/h，确保水与灰的液固比为3-5：；

6、步骤三、浸出：灰浆通过机泵输送到机械搅拌浓密机中进行充分浸出，并加入15-20g/t羧甲基纤维素钾絮凝剂加速固体颗粒的沉降，同时除去部分ca2+、mg2+离子，确保浸出液悬浮物浓度小于等于100mg/l；

7、步骤四、过滤：浸出渣采用压滤机脱水，脱去的水回用造浆，滤饼返回烧结循环利用；

8、步骤五、除碳：浸出液输送至4个50m3除碳槽中，利用鼓风机在除碳槽底部通入弥漫空气，碳从除碳槽的溢流堰排出，与浸出渣一起过滤脱水后返回烧结利用；

9、步骤六、：除碳后的浸出液输送至400m3沉淀池中加入5-7g/m3聚合氯化铝铁pafc除去水中铁、锰、铅、锌重金属离子；加入4-6g/m3聚合硫酸氯化铁pfcs脱色、脱油、除菌、降低水中cod和bod；加入2400-3600g/m3硫酸调整ph值7-8，沉淀池内的固体与浸出渣一起过滤脱水后返回烧结循环利用；

10、步骤七、水的储存及浇灌：除去重金属离子、生化需氧量bod和化学需氧量cod但含氯化钾钾肥的水，采用机泵输送到水库储存，用于农田、果园灌溉用水。

11、进一步地，所述步骤三中浸出作业段数为1-3。

12、进一步地，所述步骤三中絮凝剂为羧甲基纤维素钾，其不仅可以絮凝微细固体物，加速固体沉降，同时可以除去水中ca2+、mg2+离子。

13、进一步地，所述步骤三中所用机械搅拌浓密机可选周边传动式浓密机、中心传动式浓密机或深锥形浓密机。

14、进一步地，所述步骤四中过滤设备可选箱式过滤机、板框压滤机或加压过滤机。

15、进一步地，所述步骤六中除去水中铁、铬、铜、铅、镉、锌重金属离子的化学药剂为聚合氯化铝pac和聚合氯化铝铁pafc；脱色、脱油、除菌、除重金属离子及化学需氧量cod和生化需氧量bod的化学药剂有聚合硫酸氯化铁pfcs，所述ph值调整剂采用盐酸和硫酸，其浓度均为1%-5%。

16、本发明的有益效果在于：

17、1.本发明采用罐车运输除尘灰，气力负压输送除尘灰的方式清洁环保；

18、2.本发明造浆时通过双管螺旋称计量除尘灰，通过电磁流量计计量造浆补加水量，能够确保水与灰的液固比为3-5：1，有利于提高氯化钾的浸出率；

19、3.本发明灰浆采在机械搅拌浓密机中进行充分浸出，并加入絮凝剂加速固体颗粒的沉降，可确保浸出液悬浮物≤100mg/l；

20、4.本发明浸出渣采用压滤机脱水，滤液固含量低于100ppm，脱去的水回用造浆，降低水耗；

21、5.本发明浸出液除碳，与浸出渣一起过滤脱水后返回烧结利用，实现了固废最大化资源利用；

22、6.本发明采用聚合氯化铝pac或聚合氯化铝铁pafc除去水中铁、铬、铜、铅、镉、锌等重金属离；采用聚合硫酸氯化铁pfcs脱色、脱油、除菌、除cod和bod的技术措施实施过程简易且高效；

23、7.本发明实现了含钾冶金固废钾资源的的低成本回收及有效利用，处置含钾冶金固废的成本低于50元/吨;采用本发明方法对含钾冶金固废处置后脱钾率可达95%以上，脱纳率可达89%以上，浸出渣冶金行业烧结工序再利用，烧结矿碱含量降低，有利于高炉炼铁增产、顺行。