張東宏 李恒 項衛(wèi)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(huán)保科技有限責(zé)任公司 715400）

摘要:從燒結(jié)電除塵灰中提取氯化鉀，作為農(nóng)業(yè)用鉀肥主要原料，提高產(chǎn)品附加值助推我國社會主義新農(nóng)村建設(shè)。該項目實施的工藝技術(shù)、氯化鉀生產(chǎn)管理均創(chuàng)國內(nèi)領(lǐng)先水平，為鋼鐵企業(yè)同類型項目可提供重要技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)；電除塵灰；氯化鉀

1  前言

燒結(jié)電除塵灰中富含鉀鈉等堿金屬元素，隨著環(huán)保政策的日益嚴(yán)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?zé)Y(jié)配料會使得其在高爐系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)富集，侵蝕高爐爐底、爐襯，嚴(yán)重影響高爐使用壽命，危害高爐冶煉的正常生產(chǎn)。加之由于其含鉀鈉等易溶于水的堿金屬，堆放易揚塵，環(huán)境污染嚴(yán)重，填埋會造成土壤鹽堿化，污染地下水。

采取一種燒結(jié)電除塵灰提取氯化鉀的技術(shù)，能很好解決了鋼鐵主業(yè)的燒結(jié)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(jié)能減排的目的。

經(jīng)過三年多的系統(tǒng)考察學(xué)習(xí)、科學(xué)論證后委托具有相關(guān)資質(zhì)的設(shè)計院進行可研、施工圖設(shè)計，龍鋼燒結(jié)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(jié)機頭電除塵灰2.5萬噸， 達到“固廢不出廠”的環(huán)保要求。

2  工藝概述

該技術(shù)是利用燒結(jié)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(fā)結(jié)晶的工藝原理提取氯化鉀。燒結(jié)電除塵灰加水經(jīng)球磨機、攪拌池浸泡、洗滌，使氯化鉀、氯化鈉充分溶解，經(jīng)高壓隔膜壓濾機進行固液分離。產(chǎn)生的含鐵尾泥經(jīng)再次進行浸泡漂洗、固液分離，最終的含鐵尾泥返燒結(jié)配料回用；貧液返前端工序用于燒結(jié)電除塵灰的浸泡漂洗。產(chǎn)生的富液加入復(fù)合除雜劑除去鈣鎂離子、重金屬離子后，利用蒸發(fā)結(jié)晶原理，經(jīng)“三效+單效”強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)裝置生產(chǎn)氯化鉀、氯化鈉。

3  技術(shù)應(yīng)用實踐

3.1  技術(shù)進步確保生產(chǎn)穩(wěn)定順行

在生產(chǎn)過程分為三個階段逐步實現(xiàn)了指標(biāo)優(yōu)化，分別實現(xiàn)了預(yù)設(shè)產(chǎn)能10t/d、挖潛提效20t/d及攻關(guān)產(chǎn)能30t/d的技術(shù)攻關(guān)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(jié)厚堵死，被迫停機檢修。日產(chǎn)平均在10.5t/d;經(jīng)優(yōu)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(shè)備故障停機率高達40%，在實際生產(chǎn)管理中《突然斷電應(yīng)急預(yù)案》等各類應(yīng)急預(yù)案8篇用于指導(dǎo)現(xiàn)場應(yīng)急操作，降低故障重發(fā)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(yīng)急處理管線、旋流器清液進鹽腿管線進行優(yōu)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(xiàn)了第二階段的攻關(guān)目標(biāo)。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(shù)采取夜班攻產(chǎn)、白班守底的靈活應(yīng)對，加大蒸汽量、穩(wěn)定料速的實現(xiàn)突破日產(chǎn)20t/d的攻關(guān)目標(biāo)。設(shè)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(shè)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(diào)節(jié)閥的排污閥用軟管連接到過渡管上邊。當(dāng)發(fā)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(yù)留更大空間，加大蒸發(fā)結(jié)晶效果，從而達到三效蒸發(fā)器連續(xù)穩(wěn)定順行的生產(chǎn)組織要求。

3.2  科技創(chuàng)新實現(xiàn)快速達產(chǎn)達效

優(yōu)化工藝方案，確保第三個攻關(guān)目標(biāo)實現(xiàn)：

（1）生產(chǎn)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(wǎng)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(jīng)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(biāo)盡快達標(biāo)，縮短結(jié)晶析出時間，提高產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)量的目的。同時優(yōu)化除塵灰含鉀鈉配料比，提高母液含鉀量，實現(xiàn)增產(chǎn)目的。

（4）9月份開始實施分鹽系統(tǒng)改造。在三效系統(tǒng)設(shè)置一個旁通單效系統(tǒng)，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(xiàn) “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(diào)試基本達到穩(wěn)定的預(yù)期值，并且產(chǎn)品外觀顏色均呈雪白色。實現(xiàn)了20天左右較長周期的連續(xù)作業(yè)，并提高了氯化鉀的品質(zhì)。刷新日產(chǎn)61.94t/d最高記錄。9月份日均產(chǎn)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(chǎn)量完成情況

表2：能耗指標(biāo)統(tǒng)計

3.3  編制應(yīng)急預(yù)案提升管理水平

（1）加大技術(shù)攻關(guān)培訓(xùn)力度，在本項目生產(chǎn)運行中，針對常見設(shè)備故障的處理，匯編成各類通俗易懂的口訣類應(yīng)急預(yù)案，比如《母液泵防堵口訣》《出料泵FV03防堵口訣》為安全生產(chǎn)打好基礎(chǔ)，初步實現(xiàn)了長穩(wěn)久順的管理效果。

（2）對標(biāo)煉鐵高爐生產(chǎn)管理方法，制定階段性操作方針，設(shè)定使用蒸發(fā)量、進料量等關(guān)鍵指標(biāo)匹配的技術(shù)攻關(guān)課題，統(tǒng)一各班操作思想，穩(wěn)步推進三效蒸發(fā)器強化操作水平。

（3）針對外圍、原液指標(biāo)發(fā)生變化時要求技術(shù)員及時啟動應(yīng)急預(yù)案，降低損失，確保關(guān)鍵設(shè)備的平穩(wěn)停啟受控，實現(xiàn)科學(xué)管控常穩(wěn)久順長效機制。

4  存在問題及不足

4.1工藝技術(shù)資料仍需系統(tǒng)梳理、提煉總結(jié)，通過校企聯(lián)合把貴金屬等有價元素的綜合回收及實現(xiàn)技術(shù)突破。

4.2借助協(xié)會發(fā)展平臺，邀請專家蒞臨指導(dǎo)，提升技術(shù)擴大應(yīng)用推廣工作。

5  技術(shù)應(yīng)用及推廣

5.1解決鋼鐵企業(yè)燒結(jié)電除塵灰溶于水的氯化鉀溶液的除雜（凈化）是同行業(yè)技術(shù)中的創(chuàng)新點。

5.2系統(tǒng)熟練掌握三效蒸發(fā)結(jié)晶裝置提取氯化鉀操做技能，運用化工“三傳一反^［1］”系統(tǒng)理論，實現(xiàn)了各系統(tǒng)參數(shù)動態(tài)平衡的穩(wěn)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(huán)“三效蒸發(fā)器+單效蒸發(fā)器提鈉”利用“閃蒸”^［2］原理蒸發(fā)濃縮結(jié)晶生產(chǎn)農(nóng)業(yè)氯化鉀。

5.4一般適用于燒結(jié)電除塵灰含氯化鉀指標(biāo)不低于8%，年處理量不低于1.8萬噸鋼鐵企業(yè)技術(shù)引進及推廣。

6  社會環(huán)境效益

6.1化解了燒結(jié)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(huán)保要求。

6.2工藝上采取余熱蒸汽、冷凝水循環(huán)利用，采用節(jié)能電器，節(jié)約社會能源。

6.3從工業(yè)固廢中提取氯化鉀，增加了有價值的社會資源。

6.4產(chǎn)品氯化鉀作為農(nóng)業(yè)鉀肥原料，可以緩解區(qū)域鉀肥緊張問題，積極推進我國社會主義新農(nóng)村建設(shè)。

6.5相比其它行業(yè)生產(chǎn)氯化鉀的能耗指標(biāo)明顯降低，噸產(chǎn)品降低5.7Kgce/t標(biāo)煤能耗，有效減少碳排放量。

6.6解決了當(dāng)?shù)夭糠稚鐣趧恿蜆I(yè)。

參考文獻

［1］結(jié)晶化學(xué)導(dǎo)論，p56、第三行；錢逸泰編著

［2］化工結(jié)晶過程原理及應(yīng)用P6；葉鐵林編著