一种利用含钾、氯离子的固废物生产硫酸钾的方法
【专利摘要】发明公开了一种利用含钾、氯离子的固废物生产硫酸钾的方法，该方法是用水浸出含钾、氯离子的固废物，使其中的钾、氯离子及其他可溶性杂质离子进入到水中，形成含氯化钾的混合溶液；向混合溶液中加入碱性物质，调节溶液的pH值，进行第一次除杂；进一步向溶液中加入可溶性碳酸盐，进行第二次除杂；固液分离；向滤液中加入硫酸铵，硫酸化反应后；再加入醇，沉淀出硫酸钾，硫酸钾沉淀反应后；固液分离；干燥滤渣即得到硫酸钾产品；将滤液加入到浓缩结晶设备中进行浓缩、结晶，固液分离，滤渣即为含钾氯化铵产品。通过上述方法可实现含氯化钾的混合溶液中K2O在产品中的回收率不小于91％。
【专利说明】-种利用含钟、氯离子的固废物生产硫酸钟的方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种钢铁企业生产过程中产生的含钟、氯离子的固废物生产硫酸钟的 方法，属于循环经济废水资源化领域。
【背景技术】：
[0002] 国内有关烧结除尘灰及瓦斯灰的综合利用技术研究起步较晚，处理技术也相对落 后，尚不能满足钢铁固废资源高效循环利用的要求。目前大多数钢铁企业都采用将其直接 配入烧结料中的方式对其进行综合利用。由于利用过程中未对烧结机头电除尘灰中的碱金 属和重金属杂质元素进行脱除，使杂质元素在循环利用过程中被逐步富集，进而造成了一 系列新的环保问题和冶炼设备安全隐患事故，该些问题又反过来制约了烧结除尘灰的有效 利用，部分企业甚至因此直接将该部分烧结灰予W抛弃或填埋处理，造成了资源的浪费并 埋下重金属污染（水体、±壤）隐患。
[000引 由于烧结灰中富含KCl、化Cl、CaCla、MgCla、PbCla、CdCla等可溶性氯化物，在对烧 结灰的综合处理过程中除火法处理方法外，其他的处理方法都于水有关。因此，上述可溶性 氯化物大部分会溶入水中，使得废水中富含氯离子。如果废水在处理过程中循环使用，则废 水中的氯离子浓度仍至会达到ISOOOOmg^D
[0004] 通过对处理烧结灰产生的废水的综合利用技术，回收废水中钟、轴、氯及其他重金 属离子，一方面能够保护环境，变废为宝，为企业带来经济效益；另一方面又可W使得出来 烧结灰生产顺畅进行，为实现钢铁厂烧结灰的资源化具有重要的现实意义和实际价值。
[0005] 目前对处理烧结灰产生的废水的综合利用技术主要是直接浓缩结晶制备氯化 钟和利用复分解反应制备硫酸钟技术。北京科技大学郭占成等的发明专利（专利号： 200810101269)"利用钢铁企业烧结电除尘灰生产氯化钟的方法"，该方法是室温下，采用自 来水，加入适量的S孤在液固比2/1?1/1条件下浸出，浸出率可达95%?99. 5%。过滤 后的滤渣经干燥后返回烧结工序，浸出液加热浓缩至原体积的3/5?4/5,缓慢冷却分步结 晶氯化钟和氯化轴产品，纯度可达到95%?98%，巧镇总量0.4%?3%，结晶母液返回用 W除尘灰的浸出。该种方法生产由于生产成本的原因，至今都无法得到推广应用。湘潭大 学蒋新民的硕±论文"钢铁厂烧结机头电除尘灰综合利用"，该技术是加入与烧结灰质量比 为2%的硫酸及2%。十六焼基漠化馈，可使烧结灰在水中良好分散，采用固/液比=1 ;4、浸 泡时间60min、浸泡温度3(TC，揽拌转速20化/min条件对烧结灰进行水洗脱钟，钟的洗脱率 可达98. 70%，水洗脱钟溶液经饥1扣0)3除杂、活性炭脱色净化、硫酸馈复分解反应、两步蒸 发结晶可分别制得工业级硫酸钟、农用硫酸钟和氯化钟馈复合服，钟资源的总回收率可达 95. 54%。该种技术由于工艺过程复杂，设备投入大，处理成本高等原因至今都无法得到推 广应用。
[0006] 对含钟、氯离子的瓦斯灰处理的废水利用技术目前未见报道。
【发明内容】
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[0007] 针对上述技术存在的不足，本发明的目的是在于提供一种能将含钟、氯离子的固 废物中的钟、氯离子从浸出废水中高效分离出来，实现高效回收固废物中钟、氯离子生产硫 酸钟的方法，且得到高质量的硫酸钟产品。
[0008] 本发明的方法，包括W下工艺步骤：
[0009] (1)浸出；用水浸出含钟、氯离子的固废物，使其中的钟、氯离子及其他可溶性杂 质离子进入到水中，形成含氯化钟的混合溶液和浸出渣；
[0010] (2)第一次除杂；向含氯化钟的混合溶液中加入占所述的混合溶液重量0. 08? 5%的碱性物质，并调节溶液的抑值至11. 5?14,进行第一次除杂；
[0011] (3)第二次除杂；第一次除杂完成后，进一步向所述的混合溶液中加入占所述的 混合溶液重量0. 08?10%的可溶性碳酸盐，进行第二次除杂；第二次除杂完成后，固液分 离得到滤液I和除杂渣；
[0012] (4)硫酸化反应；向（3)步所得的滤液中加入硫酸馈进行硫酸化反应；所述的硫酸 馈与氯化钟的摩尔比为1. 5?2. 5 ;
[0013] (5)生成硫酸钟沉淀：向硫酸化反应完成后的溶液中加入占该溶液重量40? 100%的低级醇，沉淀出硫酸钟，固液分离后得到湿硫酸钟滤渣和滤液II，将湿硫酸钟干燥， 得到硫酸钟产品；将滤液II进行浓缩、结晶，固液分离，滤渣为含0. 1?5%馬0的氯化馈产 品；所述的低级醇为C1-C4的醇；
[0014] 所述的含钟、氯离子的固废物为钢铁企业所产生的烧结机头电除尘灰和/或瓦斯 灰。
[0015] 通过本发明的方法可实现含氯化钟的混合溶液中馬0在产品中的回收率不小于 91%。
[0016] 所述的含钟、氯离子的固废物为钢铁企业所产生的烧结机头电除尘灰及瓦斯灰。
[0017] 瓦斯灰是高炉在炼铁生产过程中产生的高炉煤气中含有的粉尘，经干法除尘器 (如电收尘器）收集的固体废弃物。
[001引所述的含氯化钟的混合溶液主要包括W下组分；馬0 > 0.8%、化20 > 0. 1%、 CF > 1. 0%。
[0019] 所述的碱性物质为氨氧化轴、氨氧化钟、碳酸轴、碳酸钟、碳酸氨轴、碳酸氨钟、生 石灰、熟石灰中的一种或几种。
[0020] 所述的可溶性碳酸盐为碳酸轴、碳酸钟、碳酸氨轴、碳酸氨钟、碳酸馈、碳酸氨馈中 的一种或几种。
[0021] 所述的低级醇优选为甲醇、己醇、正丙醇、异丙醇中的一种或几种。
[0022] 本发明最优选的方案是；所述（1)步中采用0.08?2%的生石灰，并调节溶液的 抑值至11. 5?12 ;所述做步中采用0. 08?1%的碳酸馈；所述（4)步中硫酸馈与氯化 钟的摩尔比为1. 8?2. 2 ;所述巧）中加入70?80%的低级醇。
[0023] 本发明的工艺作为一个整体工艺方法，各个步骤及参数都是环环相扣，互相依存。 在研究过程中发明人通过设定有两次除杂的过程；且在第一次除杂时，发明人在研究之初， 也不知应如何让两次除杂有效配合进行，且可W有利于后续的相关反应，应控制什么参数 才对后续的产品，及后续的处理有利，通过反复试验，发明人发现在第一次除杂时就应有效 的控制和调节溶液的抑值至11. 5?14,才能有效保证后面所有反应为碱性环境，同时保证 第一、二次除杂的高效运行；而在第二次除杂过程，发明人通过可溶性碳酸馈的足量加入， 保证除杂的完全，从而保证了后续硫酸钟的质量；另外，本发明在上述处理的基础上，发明 人通过进一步研究发现，需要将硫酸馈进行有控制的适量加入，即保证硫酸钟的回收率，又 保证反应时的碱性环境，进而保证硫酸钟的质量；且发明人反复研究发现，当硫酸按加入量 过大超过本发明所确定的范围时，既得不到符合质量的硫酸钟产品，氧化钟的回收率也得 不到保证；本发明的整体工艺的最后阶段通过巧妙设置低级醇的加入，可直接高效的提高 了氧化钟的最终回收率；同时，还可通过醇的精制、回用，既在保证了硫酸钟产品的质量的 同时，又可降低了生产成本。也正是通过W上各步骤的高效配合运行，才使得本发明的工艺 可W在工业化应用中取得突破性进展；按本发明方法已成功建成年处理六万吨钢铁厂烧结 除尘灰废水中生产合格的硫酸钟产品的生产线。
[0024] 本发明的一种利用含钟、氯离子的固废物生产硫酸钟的方法，具体的实施步骤 为：
[0025] (a)用水浸出含钟、氯离子的固废物，使其中的钟、氯离子及其他可溶性杂质离子 进入到水中，得到含氯化钟的混合溶液和浸出渣；
[002引 化）向步骤（a)中的混合溶液加入占所述混合溶液重量0. 08?5%的碱性物质， 并调节溶液的抑值至11. 5?14,进行第一次除杂，揽拌除杂5?300min ;
[0027] (C)向步骤（b)中的混合溶液加入溶液重量0. 08?5%的可溶性碳酸盐，进行第 二次除杂，揽拌除杂5?300min ;
[0028] (d)从步骤（C)中出来的料浆采用分离设备进行固液分离，固液分离所得到的除 杂渣另行处理，滤液I进行步骤（e);
[002引 （e)向步骤（d)所得到滤液I中加入硫酸馈，硫酸馈与氯化钟的摩尔比为1. 5? 2. 5,硫酸化反应10?eOOmin ;
[0030] 讯向步骤（e)所得到溶液中加入溶液重量40?100%的醇，沉淀出硫酸钟，硫酸 钟沉淀反应10?600min ;
[0031] (g)从步骤（f)中出来的料浆采用分离设备进行固液分离，固液分离所得到的湿 硫酸钟滤渣进行步骤化)，滤液II进行步骤（i);
[0032] 化）将步骤（g)所得到的湿硫酸钟滤渣加入到干燥设备中干燥，得到硫酸钟产品； [003引 a)将步骤（g)所得到的滤液II加入到浓缩结晶设备中进行浓缩、结晶；
[0034] (j)从步骤（i)中出来的料浆采用分离设备进行固液分离，固液分离所得到的滤 液III返回到浸出工序，滤渣为含0. 1?5%馬0的氯化馈产品。
[00巧]所述的固液分离包括过滤、离也或浓密。
[0036] 所述的干燥设备包括常压干燥器和真空干燥器。
[0037] 所述的浓缩结晶设备包括薄膜蒸发器，单效、双效、多效外循环蒸发器，升降膜蒸 发器，膜过滤设备，真空巧式干燥机、结晶器等。
[0038] 本发明的有益效果；一是本发明过程简单，易于连续操作，操作安全性好，回收的 硫酸钟产品质量好，其产品质量超过了 GB20406- 2006硫酸钟标准中的优级品标准。二是 生产成本低廉、投资小、经济效益好、对环境友好。
【专利附图】
【附图说明】：
[0039] 图I.为本发明的生产工艺图。
[0040] 具体实施方法：
[0041] W下实施例旨在对本
【发明内容】
作进一步的说明，而不是限制本发明的保护范围。
[0042] 实施例1
[0043] 1、除杂
[0044] 向含钟、氯离子固废物的浸出废水（主要成分；馬0含量为4. 7%、Cl离子含量为 5.8% )中加入石灰（加入量为溶液重量的0.08% )调节溶液的抑值=11. 5,揽拌除杂 60min后，再向溶液中加入碳酸馈（加入量为溶液重量的0. 08% )，揽拌除杂60min后，过 滤，滤液进入缓冲槽备用。
[0045] 2、硫酸化反应
[0046] 将缓冲槽中溶液加入反应槽，同时加入溶液重量5. 2%的硫酸馈（硫酸馈与氯化 钟的摩尔比=1.85)，揽拌ISOmin后，溶液进入硫酸钟沉淀工序。
[0047] 3、硫酸钟沉淀
[0048] 将完成硫酸化反应后的溶液加入硫酸钟沉淀槽，同时向其中加入溶液重量100% 的甲醇，揽拌60min后，过滤，滤渣进入硫酸钟干燥工序，滤液进入氯化馈浓缩结晶工序。
[0049] 4、硫酸钟干燥
[0050] 将滤渣加入到闪蒸干燥器内，进行干燥，得到硫酸钟产品（硫酸钟产品质量见表 1. 1)。
[0051] 5、氯化馈浓缩结晶
[0052] 将滤液加入到H效降膜蒸发器中，进行浓缩，再加入到结晶器中进行结晶，过滤， 滤渣即为含钟氯化馈产品（含钟氯化馈产品质量见表1. 2)，滤液返回至固废物浸出工序。
[0053] 表1. 1为实施例1生产的硫酸钟产品质量数据
[0054]
【权利要求】
1. 一种利用含钾、氯离子的固废物生产硫酸钾的方法，其特征在于，包括以下工艺步 骤： (1) 浸出：用水浸出含钾、氯离子的固废物，使其中的钾、氯离子及其他可溶性杂质离 子进入到水中，形成含氯化钾的混合溶液和浸出渣； (2) 第一次除杂：向含氯化钾的混合溶液中加入占所述的混合溶液重量0. 08?5%的 碱性物质，并调节溶液的pH值至11. 5?14,进行第一次除杂； (3) 第二次除杂：第一次除杂完成后，进一步向所述的混合溶液中加入占所述的混合 溶液重量0. 08?10%的可溶性碳酸盐，进行第二次除杂；第二次除杂完成后，固液分离得 到滤液I和除杂渣； (4) 硫酸化反应：向（3)步所得的滤液中加入硫酸铵进行硫酸化反应；所述的硫酸铵与 氯化钾的摩尔比为1. 5?2. 5 ; (5) 生成硫酸钾沉淀：向硫酸化反应完成后的溶液中加入占该溶液重量40?100%的 低级醇，沉淀出硫酸钾，固液分离后得到湿硫酸钾滤渣和滤液II，将湿硫酸钾干燥，得到硫 酸钾产品；将滤液II进行浓缩、结晶，固液分离，滤渣为含〇. 1?5% K20的氯化铵产品；所 述的低级醇为C1-C4的醇； 所述的含钾、氯离子的固废物为钢铁企业所产生的烧结机头电除尘灰和/或瓦斯灰。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含氯化钾的混合溶液主要包括以 下组分：Κ20 彡 0· 8%、Na20 彡 0· l%、Cr 彡 1. 0%。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、 碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、生石灰、熟石灰中的一种或几种。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、 碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的低级醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙 醇中的一种或几种。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的（2)步中采用0.08?5%的碳酸 铵。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述（5)中加入50?100%的低级醇。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述（1)步中采用0.08?2%的生石灰， 并调节溶液的pH值至11. 5?12 ;所述（3)步中采用0. 08?1%的碳酸铵；所述（4)步中 硫酸铵与氯化钾的摩尔比为1. 8?2. 2 ;所述（5)中加入70?80%的低级醇。
【文档编号】C01D5/08GK104261433SQ201410493734
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】莫红兵, 陈志 , 周念 申请人:湘潭市天志科技有限公司