水洗鉀鈉分離技術(shù)處理燒結(jié)機(jī)頭灰工藝解析
1. 工藝流程與技術(shù)原理
- 水洗浸出
燒結(jié)機(jī)頭灰(含K?O 0.6%~30%、Na?O 0.5%~5%、Cl 5%~25%)與水按液固比3:1~5:1混合,通過攪拌、曝氣(30~60分鐘)使可溶性鉀鈉鹽(如KCl、NaCl)溶解,形成含鉀鈉的水洗液和不溶性水洗渣(含F(xiàn)e?O?、PbCl?、ZnCl?等)。鉀鈉溶出率可達(dá)85%以上,脫鹽率≥90%。
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- 固液分離
采用板框壓濾機(jī)、真空過濾機(jī)等設(shè)備分離水洗液與水洗渣。水洗渣若重金屬(Pb≤1%、Zn≤1%)達(dá)標(biāo),可返回?zé)Y(jié)系統(tǒng)或外售;若超標(biāo),需通過濕法提鋅、火法提鉛等工藝回收有價金屬。 - 凈化除雜
水洗液中含Ca2?、Mg2?、懸浮物及有機(jī)物,需通過:- 化學(xué)沉淀法:加入Na?CO?、NaOH去除鈣鎂(生成CaCO?、Mg(OH)?沉淀),控制總鉛≤1.0mg/L、總鎘≤0.1mg/L。
- 吸附法:活性炭或絮凝劑去除有機(jī)物及細(xì)顆粒物,確保濁度<5NTU,達(dá)到精制鹽水標(biāo)準(zhǔn)。
- 蒸發(fā)結(jié)晶與分鹽提純
利用NaCl與KCl溶解度差異(NaCl溶解度隨溫度變化小,0℃時35.7g/100g水,100℃時39.8g/100g水;KCl溶解度隨溫度升高顯著增大,0℃時27.6g/100g水,100℃時56.7g/100g水):- 高溫析鈉:MVR蒸發(fā)器或多效蒸發(fā)系統(tǒng)在80~100℃濃縮,NaCl優(yōu)先結(jié)晶析出(純度≥95%),離心脫水后含水率≤5%。
- 低溫析鉀:母液冷卻至25~40℃,KCl結(jié)晶析出(純度≥85%~90%),可進(jìn)一步重結(jié)晶提純至工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)。
2. 核心優(yōu)勢與環(huán)保效益
- 資源回收:回收的NaCl可用于鋼廠軟水制備、脫硫工序;KCl可作為鉀肥原料或工業(yè)用鉀鹽。廣西欽州項(xiàng)目年回收KCl約4000噸、NaCl約6000噸,經(jīng)濟(jì)效益超千萬元。
- 節(jié)能降耗:MVR蒸發(fā)器替代傳統(tǒng)多效蒸發(fā),能耗降低40%~60%;冷凝水回用率可達(dá)100%,減少水耗。
- 環(huán)保合規(guī):水洗渣危害性降低,滿足《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18599);廢水循環(huán)使用實(shí)現(xiàn)零排放,符合“雙碳”政策要求。
3. 應(yīng)用案例與數(shù)據(jù)支撐
- 廣西案例:采用“四效逆流提鈉+閃發(fā)冷卻提鉀”工藝,處理規(guī)模20m3/h,鹽產(chǎn)品純度達(dá)工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn),年減排固廢2萬噸、廢水2.5萬噸。
- 河南項(xiàng)目:協(xié)同處置燒結(jié)機(jī)頭灰與制酸廢水,水洗灰鹽分含量<3%,KCl純度≥92%(滿足GB/T6549-2011 I類一等品要求)。
4. 挑戰(zhàn)與優(yōu)化方向
- 純度提升:需徹底去除鈣鎂等雜質(zhì),避免結(jié)垢或設(shè)備腐蝕;通過在線監(jiān)測(離子濃度儀、密度計(jì))實(shí)現(xiàn)自動化調(diào)控。
- 工藝集成:結(jié)合重金屬回收、磁選、浮選等形成“一站式固廢處理+資源回收”系統(tǒng),提升綜合利用率。
- 成本優(yōu)化:初始投資較高(如MVR蒸發(fā)器),需通過規(guī)模化應(yīng)用降低單位成本;開發(fā)低水耗協(xié)同處置工藝,減少酸性廢水消耗。
總結(jié):水洗鉀鈉分離技術(shù)通過“溶解-分離-提純”的物理化學(xué)過程,實(shí)現(xiàn)燒結(jié)機(jī)頭灰中鉀鈉的高效回收與資源化利用,既解決了固廢污染問題,又創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境價值,是鋼鐵行業(yè)綠色生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)路徑。
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