钢铁冶金富钾粉尘分离提取氯化钾的工艺技术基础

中国是个K资源严重短缺的国家，而钢铁冶金部分粉尘因含K含量高而排放弃用。为开发钢铁冶金粉尘资源高效循环利用新技术，特别是开发我国紧缺K资源新途径，本项目通过探明全国钢铁冶金富钾粉尘数量、种类及含量，预测钢铁冶金过程中可用K资源的蕴藏量；明晰冶金富钾粉尘的物性、矿相结构及K、Na等元素的溶出和结晶分离规律，以及杂质组元对分离提取KCl的影响规律，掌握以富K粉尘为原料制备KCl的工艺原理和关键工艺技术参数。研究结果可为解决我国K资源问题开辟一条新的资源途径和相应的工艺技术原理。

我国是个极度缺钾的国家，每年钾资源对外依存度高达70-80%，而部分钢铁冶金粉尘如铁矿粉烧结电除尘灰，因钾含量高而排放弃用。为开发钢铁冶金粉尘资源高效利用新技术，特别是为了开辟一条钾资源利用新途径，本项目通过调查国内钢铁企业铁矿粉烧结电除尘灰钾含量，分析钾元素在富钾粉尘中的存在形式，结合粉尘物理化学特征，提出一条从铁矿粉烧结富钾电除尘灰中分离回收氯化钾的工艺路线，并重点对该工艺流程中的关键问题进行了深入的应用基础研究，主要在以下几个方面取得了创新性进展：（1）分析了国内钢铁企业铁矿粉烧结富钾电除尘灰蕴含的钾资源量，约为我国钾肥生产消费钾资源量的1/3，极具回收价值；证实了钾元素在该粉尘中主要以氯化钾形式存在，这一结论是提出水浸分离提取氯化钾的主要依据。（2）以水作为浸出剂分离提取烧结电除尘灰富钾粉尘的氯化钾，动力学分析表明该浸出过程符合溶解过程模型，5min内，在液固比大于2/1时氯化钾的单次浸出率大于90%，可实现烧结电除尘灰中氯化钾和氧化铁以及其它不溶物的初步分离。（3）考察了不同的杂质沉淀剂KF、SDD、Na3PO4和Na2S对烧结电除尘灰水浸液中杂质离子的脱除效果，优化了沉淀工艺参数，得出当硫化钠添加量为0.5g/100mL浸出液时，浸出液中Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+离子浓度均能降至3mg/L左右。（4）水浸液经初步除杂后可近似认为四元水盐体系KCl-NaCl-CaCl2-H2O，测定了该四元体系的蒸汽压与浓度和温度的函数关系，可为蒸发操作过程控制提供理论指导。（5）实验测定了四元水盐体系KCl-NaCl-CaCl2-H2O283K时的溶解度，并将测定结果与运用Pitzer理论的计算结果进行比较分析，二者基本一致。为结晶分离氯化钾提供了基础数据依据。（6）采用流动温差晶体生长实验装置，借助于Zessi体视显微镜在线观察氯化钾晶体生长过程，考察其生长速率与过饱和度、溶液流速的关系，得出了氯化钾生长速率与溶液过饱和度的关系式。（7）依据上述基础研究结果，提出了烧结电除尘灰提取氯化钾的工艺技术路线，建立了水溶浸取-溶液净化-蒸发结晶技术集成原理示范装置，获得了主要工艺技术参数，据此，完成了产业化示范应用。