利用冶金烧结电除尘灰生产氯化钾的新技术

钢铁等冶金行业企业是烟尘排放大户，在钢铁生产中，烧结烟尘排放占总排放量的2/3左右，治理烧结烟尘排放对控制钢铁冶金烟尘排放具有举足轻重作用。由于烧结烟尘的钾、钠含量高，极易导致高炉壁腐蚀，对高炉的使用寿命和钢铁的质量都有一定影响，不能在钢铁生产过程循环利用。烧结烟尘排放使灰渣中含有的大量很有价值的氯化钾和其他有价元素未得到合理回收和利用，造成二次扬尘。除尘灰运输过程中造成的扬尘，还是PM 2.5产生的主要来源之一。而堆放处理由于除尘灰中含有8%～40%的水溶性卤化物，一旦遇到水，这些卤化物将溶解于水中，随水溢出或渗透，造成土质盐碱化和地表水卤化，环境危害极大。

北京科技大学生态与循环冶金教育部重点实验室针对钢铁厂烧结电除尘灰中含有数量可观的氯化钾资源的特点，提出了“水浸出－沉降分离－硫化钠除杂－分步结晶”的工艺路线回收其中氯化钾资源。并分别对各工序进行工艺优化，最终证明采用该工艺回收烧结电除尘灰中的氯化钾是可行的，氯化钾的回收率以及氯化钾产品的纯度均在90%以上。

以钢铁企业烧结工序产生的电除尘灰为原料生产氯化钾的工艺为:在室温下，采用自来水，加入适量的SDD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，浸出液加热蒸发浓缩至原体积的3/5～4/5，缓慢冷却分步结晶得到氯化钾和氯化钠产品，纯度可达到95% ～98%，钙镁总量0.4%～3.0%。结晶母液返回用以除尘灰的浸出，剩下的富含硅酸钙废渣可供水泥厂利用。该工艺简单易行，耗能较小，无废水排放，属钾盐生产技术，很大程度上弥补了我国钾资源短缺的现状，避免了碱金属的恶性循环影响钢铁工业烧结工序的正常进行，实现了烧结烟尘的无害化处理和零排放。作为一个节能减排和循环经济项目，其经济效益十分明显。

在教育部、国家自然科学基金委、国家科技部相关科技项目的支持下，北京科技大学开发成功用冶金烧结电除尘灰生产氯化钾的技术，研发了从铁矿粉烧结富钾电除尘灰中分离回收氯化钾的成套工艺技术和装备，实现了从基础研究到技术原理集成示范再到产业示范的成果转化。2013年5月21日，由中国节能协会主办的“2013第四届节能中国推介活动发布仪式”活动中，北京科技大学的“用冶金烧结电除尘灰生产氯化钾的技术”荣获“第四届节能中国十大应用技术”。

该技术不仅解决了钢铁企业烧结电除尘灰排放的环境污染及铁资源循环利用问题，除利用钢铁企业烧结电除尘灰生产氯化钾，还可用水泥厂焙烧烟尘等其他富钾烟尘生产氯化钾，开辟了一条氯化钾生产新途径，填补了国内空白。目前采用该技术已在曹妃甸国家高技术开发区循环经济园区成功建成生产示范装置，并于2012年10月投产运行，这是世界上第一条具有完全的自主知识产权用冶金烧结除尘灰生产氯化钾的生产线。该装置制取1 t氯化钾产品消耗蒸汽2 t左右，副产品铁粉渣铁质量分数50%左右，达到了钢铁厂烧结循环利用的要求，实现了变废为宝。该技术若能大规模推广，应用前景广阔，对于治理冶金企业环境污染及改变我国钾资源对外依存度高的现状具有重大意义。