張東宏 李恒 項衛國 賈華鋒 張友科 劉輝  樊偉康   徐雷 王力力 高小武

（陜西鋼鐵集團禹宏環保科技有限責任公司 715400）

摘要:從燒結電除塵灰中提取氯化鉀，作為農業用鉀肥主要原料，提高產品附加值助推我國社會主義新農村建設。該項目實施的工藝技術、氯化鉀生產管理均創國內領先水平，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；氯化鉀

1  前言

燒結電除塵灰中富含鉀鈉等堿金屬元素，隨著環保政策的日益嚴格，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，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。加之由于其含鉀鈉等易溶于水的堿金屬，堆放易揚塵，環境污染嚴重，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提取氯化鉀的技術，能很好解決了鋼鐵主業的燒結電除塵灰綜合利用問題。通過提取氯化鉀、氯化鈉等堿金屬達到冶金固廢的資源化利用和節能減排的目的。

經過三年多的系統考察學習、科學論證后委托具有相關資質的設計院進行可研、施工圖設計，龍鋼燒結機頭電除塵灰資源化利用項目已建成投入運行。項目年綜合消納燒結機頭電除塵灰2.5萬噸， 達到“固廢不出廠”的環保要求。

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、蒸發結晶的工藝原理提取氯化鉀。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浸泡漂洗。產生的富液加入復合除雜劑除去鈣鎂離子、重金屬離子后，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、氯化鈉。

3  技術應用實踐

3.1  技術進步確保生產穩定順行

在生產過程分為三個階段逐步實現了指標優化，分別實現了預設產能10t/d、挖潛提效20t/d及攻關產能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。出料泵流量13.5t/h.運行基本維持在10天左右，操作難度加大，二三效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，使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《突然斷電應急預案》等各類應急預案8篇用于指導現場應急操作，降低故障重發率。

第二階段：3月1日-7月30日，對各效原液過渡管加裝蒸汽吹掃、冷凝水沖洗應急處理管線、旋流器清液進鹽腿管線進行優化改造，并對二效、三效分離室視鏡、液位計加裝清洗管路。通過改造后實現了第二階段的攻關目標。各效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，工藝技術采取夜班攻產、白班守底的靈活應對，加大蒸汽量、穩定料速的實現突破日產20t/d的攻關目標。設備故障率降低到32%左右。

第三階段：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上邊。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,排進出鹽量。各效原液密度控制再次分別提高了0.18g/cm³；0.13g/cm³；0.16g/cm³左右。各效液位按開機要求控制低位運行，給漿液閃蒸預留更大空間，加大蒸發結晶效果，從而達到三效蒸發器連續穩定順行的生產組織要求。

3.2  科技創新實現快速達產達效

優化工藝方案，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）定期外排15噸/天母液至清洗車間，每班需向清洗車間定時15～20分排送母液。達到凈化溶液中固體物、稀釋有害元素的目的，進一步提高產品質量的目的。同時優化除塵灰含鉀鈉配料比，提高母液含鉀量，實現增產目的。

（4）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月份日均產量：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  存在問題及不足

4.1工藝技術資料仍需系統梳理、提煉總結，通過校企聯合把貴金屬等有價元素的綜合回收及實現技術突破。

4.2借助協會發展平臺，邀請專家蒞臨指導，提升技術擴大應用推廣工作。

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除雜（凈化）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。

5.4一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，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