一种以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法技术

本发明专利技术公开了一种以用含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法，包括以下步骤：通过加水浸出，加入碱性物质、可溶性碳酸盐除杂，以及浓缩之后，得到K+的浓度为100g/L以上的浓缩液；向浓缩液中加入硫酸铵，并加入三聚磷酸钠、磷酸氢二铵、硫酸镁、尿素和钠盐的混合物，反应，得到硫酸钾沉淀，固液分离，得到湿硫酸钾和滤液，干燥，得到硫酸钾产品，将其中的滤液通过两次浓缩结晶后再经过干燥，得到钾氮复合肥产品。本发明专利技术简单、安全、高效、成本降低、硫酸钾产品质量高，无需使用醇类物质进行沉淀，且能同时副产符合国家标准的钾氮复合肥。

【技术实现步骤摘要】
一种以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法
本专利技术属于循环经济废水资源化领域，具体涉及一种以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法。
技术介绍
国内有关烧结除尘灰及瓦斯灰的综合利用技术研究起步较晚，处理技术也相对落后，尚不能满足钢铁固废资源高效循环利用的要求。目前大多数钢铁企业都采用将其直接配入烧结料中的方式对其进行综合利用。由于利用过程中未对烧结机头电除尘灰中的碱金属和重金属杂质元素进行脱除，使杂质元素在循环利用过程中被逐步富集，进而造成了一系列新的环保问题和冶炼设备安全隐患事故，这些问题又反过来制约了烧结除尘灰的有效利用，部分企业甚至因此直接将这部分烧结灰予以抛弃或填埋处理，造成了资源的浪费并埋下重金属污染(水体、土壤)隐患。由于烧结灰中富含KCl、NaCl、CaCl2、MgCl2、PbCl2、CdCl2等可溶性氯化物，在对烧结灰的综合处理过程中除火法处理方法外，其他的处理方法都与水有关。因此，上述可溶性氯化物大部分会溶入水中，使得废水中富含氯离子。如果废水在处理过程中循环使用，则废水中的氯离子浓度仍至会达到150000mg/L。通过对处理烧结灰产生的废水的综合利用技术，回收废水中钾、钠、氯及其他重金属离子，一方面能够保护环境，变废为宝，为企业带来经济效益；另一方面又可以使得出来烧结灰生产顺畅进行，对实现钢铁厂烧结灰的资源化具有重要的现实意义和实际价值。目前对处理烧结灰产生的废水的综合利用技术主要是直接浓缩结晶制备氯化钾和利用复分解反应制备硫酸钾技术。北京科技大学郭占成等的专利技术专利(专利号：200810101269)“利用钢铁企业烧结电除尘灰生产氯化钾的方法”，该方法是室温下，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，浸出液加热浓缩至原体积的3/5～4/5，缓慢冷却分步结晶氯化钾和产品，纯度可达到95％～98％，钙镁总量0.4％～3％，结晶母液返回用以除尘灰的浸出。这种方法生产由于生产成本的原因，至今都无法得到推广应用。湘潭大学蒋新民的硕士论文“钢铁厂烧结机头电除尘灰综合利用”，该技术是加入与烧结灰质量比为2％的硫酸及2‰十六烷基溴化铵，可使烧结灰在水中良好分散，采用固/液比＝1：4、浸泡时间60min、浸泡温度30℃，搅拌转速200r/min条件对烧结灰进行水洗脱钾，钾的洗脱率可达98.70％，水洗脱钾溶液经NH4HCO3除杂、活性炭脱色净化、硫酸铵复分解反应、两步蒸发结晶可分别制得工业级硫酸钾、农用硫酸钾和氯化钾铵复合肥，钾资源的总回收率可达95.54％。这种技术由于工艺过程复杂，设备投入大，处理成本高等原因至今都无法得到推广应用。莫红兵等的专利技术专利(专利申请号：201410493734.8及专利申请号：201410493419.5)中均公开了“一种利用含钾、氯离子的固废物生产硫酸钾的方法”，该方法通过加入醇沉淀析出硫酸钾，但在具体应用过程中发现，不管是在储存还是具体的应用过程中，该技术因为使用了醇类物质，给生产管理带来了一定的安全隐患。
技术实现思路
针对上述技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种简单、安全、高效、成本降低、硫酸钾产品质量高，无需使用醇类物质进行沉淀，且能同时副产符合国家标准的钾氮复合肥的以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法。本专利技术的技术方案：一种以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法，包括以下步骤：通过加水浸出，向浸出液中加入碱性物质、可溶性碳酸盐除杂，以及浓缩之后，得到K+的浓度为100g/L以上的浓缩液；向浓缩液中加入硫酸铵及晶体生长促进剂，所述晶体生长促进剂为三聚磷酸钠、磷酸氢二铵、硫酸镁、尿素和硫酸钠的混合物，反应，得到硫酸钾沉淀，固液分离，得到硫酸钾湿渣和滤液，将硫酸钾湿渣精制和干燥，得到硫酸钾产品，将其中的滤液通过两次浓缩结晶后再经过干燥，得到钾氮复合肥产品；其中，硫酸铵、晶体生长促进剂与钾离子的质量比为1.85～3.72:0.035～0.2:1。硫酸铵、晶体生长促进剂与钾离子的质量比优选为1.85～3.72:0.035～0.1:1。晶体生长促进剂中，三聚磷酸钠、磷酸氢二铵、硫酸镁、尿素和硫酸钠的质量比为0.15～0.32:0.12～0.20:0.27～0.35:0.05～0.10:0.1～0.27。所述反应时间为0.5～10h。所述的碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、生石灰、熟石灰中的一种或几种，加入碱性物质调节溶液的pH值至7～14除杂。所述的可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种。所述的含钾、氯离子的固废物为钢铁企业所产生的烧结机头电除尘灰、瓦斯灰和/或其它干法收尘灰。加水浸出，使其中的钾、氯离子及其他可溶性杂质离子进入到水中，得到浸出液和浸出渣。加入碱性物质除杂的过程为：向浸出液中加入占所述的浸出液重量为0.08～5％的碱性物质，并调节溶液的pH值至7～14，进行除杂。加入可溶性碳酸盐除杂的过程为：加入碱性物质除杂完成后，进一步向除杂后溶液中加入占所述溶液重量0.08～10％的可溶性碳酸盐，进行除杂。所述浸出液中K2O≥0.8％、Na2O≥0.1％、Cl-≥1.0％。通过本专利技术的方法可实现K2O在产品中的总回收率不小于98.5％，其中K2O为两部分回收的总和，其一为硫酸钾产品中的钾回收率；其二为钾氮复合肥产品中的钾回收率。本专利技术的有益效果本专利技术提供了一种简单、安全、高效、成本降低、硫酸钾产品质量高，且能同时副产符合国家标准的钾氮复合肥的以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法。本专利技术的生产过程简单，易于连续操作，操作安全性好，回收的硫酸钾产品质量好，其产品质量超过了GB20406—2006硫酸钾标准中的优级品标准。且本专利技术的生产成本低廉、投资小、经济效益好、对环境友好。具体的，专利技术人在对含钾、氯离子的固废物的回收工艺的不断研究过程中，发现之前的加醇的沉淀方法虽然能够获得好的硫酸钾沉淀效果，但在具体的工业化的应用过程中存在各种问题，由于醇自身的易燃易爆，有刺激性的特性，最常用的甲醇还具有毒性及腐蚀性；且选用的醇类物质在生产中储存要求严格，操作不便，存在很多的安全隐患。稍有疏忽大意，就可能造成大的安全事故(如燃烧、爆炸)；生产过程中容易使工作人员患职业病。在半年的实际生产中，就发生过甲醇泄漏、操作工人有头痛、恶心等不适症状，导致工厂停产进行工艺改造。在此基础上，专利技术人提出了本专利技术。本专利技术通过硫酸铵，以及加入三聚磷酸钠、磷酸氢二铵、硫酸镁、尿素和钠盐的混合物的复配，不仅能够很好地避免上述安全隐患，还意外地获得良好的硫酸钾的回收效果，得到的硫酸钾产品的质量好，且副产的钾氮复合肥符合GB15063-2009国家标准，无需另外添加氮、钾就可以直接销售。且工艺操作简单、顺畅，对操作工人的要求更低。采用本专利技术比原工艺处理每立方米废水可以节约蒸汽0.6吨左右(即节约成本80元/m3废水，现有工厂每年处理48000m3，每年节约生产成本380万元以上)，可节约省去醇溶于水不能回收的部分醇的成本，每年大约可以节约80万元以上。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图的一例。具体实施方式以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过加水浸出，向浸出液中加入碱性物质、可溶性碳酸盐除杂，以及浓缩之后，得到K+的浓度为100g/L以上的浓缩液；向浓缩液中加入硫酸铵及晶体生长促进剂，所述晶体生长促进剂为三聚磷酸钠、磷酸氢二铵、硫酸镁、尿素和钠盐的混合物，反应，得到硫酸钾沉淀，固液分离，得到硫酸钾湿渣和滤液，将硫酸钾湿渣精制和干燥，得到硫酸钾产品，将其中的滤液通过两次浓缩结晶后再经过干燥，得到钾氮复合肥产品；其中，所述钠盐为硫酸钠或氯化钠；硫酸铵、晶体生长促进剂与钾离子的质量比为1.85～3.72:0.035～0.2:1。

【技术特征摘要】
1.一种以含钾、氯离子的固废物为原料生产硫酸钾的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过加水浸出，向浸出液中加入碱性物质和可溶性碳酸盐除杂，以及浓缩之后，得到K+的浓度为100g/L以上的浓缩液；向浓缩液中加入硫酸铵及晶体生长促进剂，所述晶体生长促进剂为三聚磷酸钠、磷酸氢二铵、硫酸镁、尿素和钠盐的混合物，反应，得到硫酸钾沉淀，固液分离，得到硫酸钾湿渣和滤液，将硫酸钾湿渣精制和干燥，得到硫酸钾产品，将其中的滤液通过两次浓缩结晶后再经过干燥，得到钾氮复合肥产品；其中，所述钠盐为硫酸钠或氯化钠；硫酸铵、晶体生长促进剂与钾离子的质量比为1.85～3.72:0.035～0.2:1。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硫酸铵、晶体生长促进剂与钾离子的质量比为1.85～3.72:0.035～0.1:1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，晶体生长促进剂中，三聚磷酸钠、磷酸氢二铵、硫酸镁、尿素和钠盐的质量比为0.15～0.32:0.12～0.20:0.27～0.35:0.05～0.10:0.1～0.27。4.根据权利要求3所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫红兵，陈志，周念，
申请(专利权)人：莫红兵，陈志，周念，
类型：发明
国别省市：湖南;43