张东宏 李恒 项卫国 贾华锋 张友科 刘辉  樊伟康   徐雷 王力力 高小武

（陕西钢铁集团禹宏环保科技有限责任公司 715400）

摘要:从烧结电除尘灰中提取氯化钾，作为农业用钾肥主要原料，提高产品附加值助推我国社会主义新农村建设。该项目实施的工艺技术、氯化钾生产管理均创国内领先水平，为钢铁企业同类型项目可提供重要技术参考。

关键词：烧结；电除尘灰；氯化钾

1  前言

烧结电除尘灰中富含钾钠等碱金属元素，随着环保政策的日益严格，采取直接外售处理的方式将会受到制约；同时由于钾钠等碱金属元素，直接返回烧结配料会使得其在高炉系统内不断循环富集，侵蚀高炉炉底、炉衬，严重影响高炉使用寿命，危害高炉冶炼的正常生产。加之由于其含钾钠等易溶于水的碱金属，堆放易扬尘，环境污染严重，填埋会造成土壤盐碱化，污染地下水。

采取一种烧结电除尘灰提取氯化钾的技术，能很好解决了钢铁主业的烧结电除尘灰综合利用问题。通过提取氯化钾、氯化钠等碱金属达到冶金固废的资源化利用和节能减排的目的。

经过三年多的系统考察学习、科学论证后委托具有相关资质的设计院进行可研、施工图设计，龙钢烧结机头电除尘灰资源化利用项目已建成投入运行。项目年综合消纳烧结机头电除尘灰2.5万吨， 达到“固废不出厂”的环保要求。

2  工艺概述

该技术是利用烧结电除尘灰所含氯化钾、氯化钠盐的可溶性，采取水洗除杂、蒸发结晶的工艺原理提取氯化钾。烧结电除尘灰加水经球磨机、搅拌池浸泡、洗涤，使氯化钾、氯化钠充分溶解，经高压隔膜压滤机进行固液分离。产生的含铁尾泥经再次进行浸泡漂洗、固液分离，最终的含铁尾泥返烧结配料回用；贫液返前端工序用于烧结电除尘灰的浸泡漂洗。产生的富液加入复合除杂剂除去钙镁离子、重金属离子后，利用蒸发结晶原理，经“三效+单效”强制循环蒸发结晶系统装置生产氯化钾、氯化钠。

3  技术应用实践

3.1  技术进步确保生产稳定顺行

在生产过程分为三个阶段逐步实现了指标优化，分别实现了预设产能10t/d、挖潜提效20t/d及攻关产能30t/d的技术攻关成效。

第一阶段:从2021年12月20日-2022年2月25日旋流器清液进入母液罐，从母液罐进入一效。出料泵流量13.5t/h.运行基本维持在10天左右，操作难度加大，二三效视镜被浓盐结厚堵死，被迫停机检修。日产平均在10.5t/d;经优化工艺路线，使部分旋流清液直接进入三效分离室，提高二次母液利用，各效液位控制相对较高。设备故障停机率高达40%，在实际生产管理中《突然断电应急预案》等各类应急预案8篇用于指导现场应急操作，降低故障重发率。

第二阶段：3月1日-7月30日，对各效原液过渡管加装蒸汽吹扫、冷凝水冲洗应急处理管线、旋流器清液进盐腿管线进行优化改造，并对二效、三效分离室视镜、液位计加装清洗管路。通过改造后实现了第二阶段的攻关目标。各效原液密度控制较前期分别升高了0.10g/cm³；0.12 g/cm³；0.15 g/cm³左右,出料泵流量18t/h,摸索出夏季气温操作模式，工艺技术采取夜班攻产、白班守底的灵活应对，加大蒸汽量、稳定料速的实现突破日产20t/d的攻关目标。设备故障率降低到32%左右。

第三阶段：8月30日-9月30日，对旋流器设备技改后分离出的清液进入三效分离室盐腿，离心机清液进入母液罐，流向一效分离室，使各效原液密度逐步增加，为解决二效进三效过渡管频繁堵塞问题，改装冲洗水由V05二次冷凝水调节阀的排污阀用软管连接到过渡管上边。当发生堵塞时既开蒸汽、又开冲洗水快速消除隐患。同时加大FV03出料流量至23t/h,稠厚器采取液位不高于0.5m,排进出盐量。各效原液密度控制再次分别提高了0.18g/cm³；0.13g/cm³；0.16g/cm³左右。各效液位按开机要求控制低位运行，给浆液闪蒸预留更大空间，加大蒸发结晶效果，从而达到三效蒸发器连续稳定顺行的生产组织要求。

3.2  科技创新实现快速达产达效

优化工艺方案，确保第三个攻关目标实现：

（1）生产水采用加压泵，表压由0.15MPa增至0.47MPa能确保离心机、真空泵及各效消泡网冲洗水压、流量满足定期冲洗需要。

（2）事故池收集外排的各类盐水，经沉淀处置后回收到一效分离室，提高二次母液利用使各效密度较前期都增高1%左右，确保原液密度、固含量各指标尽快达标，缩短结晶析出时间，提高产量。

（3）定期外排15吨/天母液至清洗车间，每班需向清洗车间定时15～20分排送母液。达到净化溶液中固体物、稀释有害元素的目的，进一步提高产品质量的目的。同时优化除尘灰含钾钠配料比，提高母液含钾量，实现增产目的。

（4）9月份开始实施分盐系统改造。在三效系统设置一个旁通单效系统，利用氯化钾、氯化钠在不同温度下的溶解度所晶浆析出的原理实现 “高温出钠、低温出钾”的工艺效果。通过氯化钾溶液加入升级版除杂药剂（ABC）后，调试基本达到稳定的预期值，并且产品外观颜色均呈雪白色。实现了20天左右较长周期的连续作业，并提高了氯化钾的品质。刷新日产61.94t/d最高记录。9月份日均产量：57.2吨（其中氧化钾44.47吨、氧化钠12.78吨。）蒸汽单耗0.41t/t。

表1：产量完成情况

表2：能耗指标统计

3.3  编制应急预案提升管理水平

（1）加大技术攻关培训力度，在本项目生产运行中，针对常见设备故障的处理，汇编成各类通俗易懂的口诀类应急预案，比如《母液泵防堵口诀》《出料泵FV03防堵口诀》为安全生产打好基础，初步实现了长稳久顺的管理效果。

（2）对标炼铁高炉生产管理方法，制定阶段性操作方针，设定使用蒸发量、进料量等关键指标匹配的技术攻关课题，统一各班操作思想，稳步推进三效蒸发器强化操作水平。

（3）针对外围、原液指标发生变化时要求技术员及时启动应急预案，降低损失，确保关键设备的平稳停启受控，实现科学管控常稳久顺长效机制。

4  存在问题及不足

4.1工艺技术资料仍需系统梳理、提炼总结，通过校企联合把贵金属等有价元素的综合回收及实现技术突破。

4.2借助协会发展平台，邀请专家莅临指导，提升技术扩大应用推广工作。

5  技术应用及推广

5.1解决钢铁企业烧结电除尘灰溶于水的氯化钾溶液的除杂（净化）是同行业技术中的创新点。

5.2系统熟练掌握三效蒸发结晶装置提取氯化钾操做技能，运用化工“三传一反^［1］”系统理论，实现了各系统参数动态平衡的稳定工作。

5.3基于氯化钾、氯化钠溶液温度变化其溶解度较大差异性的物理特性，通过强制循环“三效蒸发器+单效蒸发器提钠”利用“闪蒸”^［2］原理蒸发浓缩结晶生产农业氯化钾。

5.4一般适用于烧结电除尘灰含氯化钾指标不低于8%，年处理量不低于1.8万吨钢铁企业技术引进及推广。

6  社会环境效益

6.1化解了烧结电除尘灰对水资源、土壤、大气造成的污染危害，满足冶金固废不出厂资源化利用的环保要求。

6.2工艺上采取余热蒸汽、冷凝水循环利用，采用节能电器，节约社会能源。

6.3从工业固废中提取氯化钾，增加了有价值的社会资源。

6.4产品氯化钾作为农业钾肥原料，可以缓解区域钾肥紧张问题，积极推进我国社会主义新农村建设。

6.5相比其它行业生产氯化钾的能耗指标明显降低，吨产品降低5.7Kgce/t标煤能耗，有效减少碳排放量。

6.6解决了当地部分社会劳动力就业。

参考文献

［1］结晶化学导论，p56、第三行；钱逸泰编著

［2］化工结晶过程原理及应用P6；叶铁林编著