李長慶 高小武 張友科 項衛國  李恒 李龍  張東宏等

（陜西鋼鐵集團禹宏環保科技有限責任公司715400）

摘要:從鋼鐵企業燒結工序所產生的燒結機頭電除塵灰中制取氯化鉀，作為農業用鉀肥主要原料，可彌補我國鉀肥市場資源緊張的空缺，符合冶金固廢資源化利用的發展方向。該項目實施的工藝技術、氯化鉀生產管理模式屢次獲省級創新獎項，目前躍居國內領先水平，為鋼鐵企業同類型項目可提供重要技術參考。

關鍵詞：燒結電除塵灰;制取;氯化鉀

1  前言

燒結電除塵灰中富含鉀鈉等堿金屬元素，隨著環保形勢的日益嚴峻，采取直接外售處理的方式將會受到制約；同時由于鉀鈉等堿金屬元素，若直接返回燒結配料會使得其在高爐系統內不斷循環富集，侵蝕高爐爐底、爐襯，嚴重影響高爐使用壽命，危害高爐冶煉的正常生產；加之由于其所含鉀鈉等易溶于水的堿金屬，堆放易揚塵，環境污染嚴重，如果填埋會造成土壤鹽堿化，污染地下水。

采取一種燒結電除塵灰制取氯化鉀的工藝技術，能很好解決了鋼鐵企業的燒結電除塵灰綜合利用問題。通過制取氯化鉀等堿鹽可達到冶金固廢的資源化利用的目的，該技術通過成熟案類實踐可以達到節能減排的環保清潔生產預期效能。

目前龍鋼燒結機頭電除塵灰資源化利用項目已建成投入運行2年，該項目年綜合消納燒結機頭電除塵灰2.5萬噸，在延伸主業產業鏈的同時協同利用主業副產低壓飽和蒸汽，符合綠色低碳發展路徑及冶金“固廢不出廠”的環保產業政策要求。

2  工藝概述

該技術是利用燒結電除塵灰所含氯化鉀、氯化鈉鹽的可溶性，采取水洗除雜（脫色）、蒸發結晶的工藝原理制取氯化鉀。燒結電除塵灰加水經球磨機、攪拌池浸泡、洗滌，使氯化鉀、氯化鈉充分溶解，經高壓隔膜壓濾機進行固液分離。產生的含鐵尾泥經再次進行浸泡漂洗、固液分離，最終的含鐵尾泥返燒結配料回用；貧液返前端工序用于燒結電除塵灰的漂洗；同時產生的富液加入專有除雜劑除去鈣鎂離子、其它離子后，利用蒸發結晶原理，經“三效+單效”強制循環蒸發結晶系統裝置生產氯化鉀。

工藝流程示意圖：

3  技術應用實踐

3.1  技術進步確保生產穩定順行

2022年初該項目生產線建成，并成功實現了聯動試車、熱負荷試車后進入試生產階段，在生產過程分為三個階段逐步實現了指標優化，分別實現了初步產能10t/d、挖潛提效20t/d及降耗提質30t/d的技術攻關成效。

第一階段:從2021年12月20日-2022年2月25日旋流器清液進入母液罐，從母液罐進入一效殼程。出料泵流量13.5t/h.運行基本維持2周，操作難度加大，二三效分離室視鏡被濃鹽結厚堵死，被迫停機檢修。日產平均在10.5t/d;經優化工藝路線，部分旋流清液直接進入三效分離室，提高二次母液利用，各效液位控制相對較高。設備故障停機率高達40%，在實際生產管理中編制《突然斷電應急預案》等各類應急預案8篇，指導現場應急操作，降低故障重發率。

第二階段：2022年3月1日-7月30日，對各效體過料管加裝吹掃、沖洗應急處理管線、旋流器清液進鹽腿管線進行優化改造，通過改造后實現了第二階段的攻關目標。各效體原液密度控制較前期分別升高了0.10g/cm³；0.12 g/cm³；0.15 g/cm³左右,出料泵流量18t/h,摸索出夏季氣溫操作模式，實現突破日產20t/d的攻關目標。設備故障率降低到32%左右。

第三階段：2022年8月30日-9月30日，對旋流器設備技改后分離出的清液進入三效分離室鹽腿，離心機清液進入母液罐，流向一效分離室，使各效體原液密度逐步增加，為解決二效進三效過渡管頻繁堵塞問題，改裝沖洗水由V05二次冷凝水調節閥的排污閥用軟管連接到過渡管部位。當發生堵塞時既開蒸汽、又開沖洗水快速消除隱患。同時加大FV03出料流量至23t/h,稠厚器采取液位不高于0.5m,排盡出鹽量。各效原液密度控制再次分別提高了0.13g/cm³；0.15g/cm³；0.18g/cm³左右。各效體液位按開機要求控制低位運行，加大蒸發效果，從而達到三效蒸發器連續穩定順行的生產組織要求。

第四階段：2022年10月-2023年12月，增加單效蒸發結晶裝置一套，對氯化鉀混鹽進行提純分離，提高氯化鉀純度。實現了定期凈化原液、提高氯化鉀品位（折合氧化鉀質量百分數55.3%以上），產品質量占比大幅度提升； 2023年所申報的《提升氯化鉀品質》科技創新技術進步項目通過驗收，創效可觀。

3.2  科技創新實現快速達產達效

技術研發工作者定期開展科技創新工作會議，持續優化工藝技術方案，確保第三個攻關目標實現：

（1）生產水采用加壓泵，表壓由0.15MPa增至0.47MPa能確保離心機、真空泵及各效消泡網沖洗水壓、流量滿足定期沖洗需要。

（2）事故池收集外排的各類鹽水，經沉淀處置后回收到一效分離室，提高二次母液利用使各效密度較前期都增高1%左右，確保原液密度、固含量各指標盡快達標，縮短結晶析出時間，提高產量。

（3）9月份開始實施分鹽系統改造。在三效系統設置一個旁通單效系統，利用氯化鉀、氯化鈉在不同溫度下的溶解度所晶漿析出的原理實現 “高溫出鈉、低溫出鉀”的工藝效果。通過氯化鉀溶液加入升級版除雜藥劑（ABC）后，調試基本達到穩定的預期值，并且產品外觀顏色均呈雪白色。實現了20天左右較長周期的連續作業，并提高了氯化鉀的品質。刷新日產61.94t/d最高記錄。9月份產量：57.2噸（其中氧化鉀44.47噸、氧化鈉12.78噸。）蒸汽單耗0.41t/t。

表1  產量完成情況

表2  能耗指標統計

3.3  編制應急預案提升管理水平。

（1）加大技術攻關培訓力度，在本項目生產運行中，針對常見設備故障的處理，匯編成各類通俗易懂的口訣類應急預案，比如《母液泵防堵口訣》《出料泵FV03防堵口訣》為安全生產打好基礎，初步實現了長穩久順的管理效果。

（2）對標煉鐵高爐生產管理方法，制定階段性操作方針，設定使用蒸發量、進料量等關鍵指標匹配的技術攻關課題，統一各班操作思想，穩步推進三效蒸發器強化操作水平。

（3）針對外圍、原液指標發生變化時要求技術員及時啟動應急預案，降低損失，確保關鍵設備的平穩停啟受控，實現科學管控常穩久順長效機制。

（4）為積極應對外圍突然斷電斷汽等突發情況，及時補充完善事故應急預案8條，定期預演培訓，提高事故處理能力。

4  研發有價金屬提取技術

根據燒結除塵灰化驗成份分析結果，所含金、銀、銅、鐵等有價元素的質量百分數，提出“選鐵提銀”及“環保除雜”等科技攻關課題。

 目前“選鐵提銀”已成功提取銀精粉、富含鐵尾泥。 “環保除雜”技術攻關項目正式投運，分別提取其中的銅、碘有價元素。進一步提升了氯化鉀品質清潔生產的環保效能。

5  技術應用及推廣

5.1解決鋼鐵企業燒結電除塵灰溶于水的氯化鉀溶液的復合除雜是同行業技術中的創新點。

5.2系統熟練掌握三效蒸發結晶裝置提取氯化鉀操做技能，運用化工“三傳一反^［1］”系統理論，實現了各系統參數動態平衡的穩定工作。

5.3通過技術攻關，運用排氣坐料、視鏡工況等有效決絕了管道、效體管程及殼程“堵、結、漏”等疑難雜癥，技術經濟指標利好發展。

5.4基于氯化鉀、氯化鈉溶液溫度變化其溶解度較大差異性的物理特性，通過強制循環“三效蒸發器+單效蒸發器提鈉”利用“閃蒸”^［2］原理蒸發濃縮結晶生產農業氯化鉀。

5.5該技術一般適用于燒結電除塵灰含氯化鉀指標不低于8%，年處理量不低于1.8萬噸鋼鐵企業或相關聯企業的技術引進及推廣。

6  社會環境效益

6.1化解了燒結電除塵灰對水資源、土壤、大氣造成的污染危害，滿足冶金固廢不出廠資源化利用的環保要求。

6.2工藝上采取余熱蒸汽、冷凝水循環利用，采用節能電器，節約社會能源。

6.3從工業固廢中提取氯化鉀，增加了有價值的社會資源。

6.4產品氯化鉀作為農業鉀肥原料，可以緩解區域鉀肥緊張問題，積極推進我國社會主義新農村建設。

6.5相比其它行業生產氯化鉀的能耗指標明顯降低，噸產品降低5.7Kgce/t標煤能耗^［3］，有效減少碳排放量。

6.6解決了當地部分社會勞動力就業。

參考文獻

［1］  結晶化學導論，p56、第三行；錢逸泰編著；

［2］  化工結晶過程原理及應用P6；葉鐵林編著；

［3］  氯化鉀單位產量綜合能耗計算方法及限額； DB12/046.40-2008。