钢铁冶金含铁尘泥中氯化钾的回收

摘要

含铁尘泥作为钢铁固体废弃物的主要来源之一，主要包括烧结机头电除尘灰(简称烧结灰)和瓦斯灰。烧结灰来源于钢铁生产烧结工艺过程中电除尘器的烟气收集。烧结灰中化学成分复杂，除铁元素之外，还含钾、铜、锌、铅等有害元素；瓦斯灰来源于高炉冶炼过程中重力除尘所收集的颗粒较粗的粉尘，瓦斯灰的化学成分也比较复杂，除铁之外还含有大量未燃烧完全的炭、钾、铜、铅、铋、锌、镉和砷等有害元素。本文针对国内部分钢铁企业生产过程的烧结灰和高炉瓦斯灰中含有较高 KCl资源的特点，以其为原料，在分析其理化性质的基础上，开发了水洗脱钾?固液分离?除杂与脱色?固液分离?真空蒸发?冷却结晶的回收KCl工艺路线。该技术不仅能解决钢铁企业烧结机头电除尘灰循环利用过程中钾、钠等元素富集带来的危害，而且也为我国开辟了一条从钢铁冶金固废中回收利用KCl资源的新途径。
　　烧结灰及瓦斯灰的理化特性分析表明，包头钢铁有限责任公司(以下简称包钢)烧结灰中KCl含量达12.09％，湖南华菱湘潭钢铁有限公司(以下简称湘钢)烧结灰中 KCl含量达11.90％，唐山钢铁集团有限责任公司(以下简称唐钢)瓦斯灰中KCl含量达39.58％；包钢烧结灰、湘钢烧结灰以及唐钢瓦斯灰的中位粒径分别为4.21μm、23.84μm、6.63μm，比表面积分别为0.2 m2/g、15 m2/g、0.36 m2/g。
　　在包钢烧结灰回收氯化钾工艺研究中，研究了水洗脱钾后的含钾溶液中氯化钾的回收工艺：在初始沸腾温度为120℃、末沸腾温度为160℃的范围内，以转速为50~60 r/min进行真空旋转蒸发结晶，当蒸发体积浓缩比为10.71时，所回收的氯化钾产品含量高达97.24％，回收率为65.25％，达到工农业用氯化钾技术I类一等品(GB6549-2011)要求，产品粒度分布比较均匀，质量较好。
　　在湘钢烧结灰回收氯化钾工艺研究中，研究了水洗脱钾后的含钾溶液中氯化钾的回收工艺：在末沸腾温度为140℃、150℃、160℃和170℃时，真空旋转蒸发结晶工艺所回收的氯化钾产品平均含量高达95.68％，均回收率81.87％，均达到工农业用氯化钾技术I类一等品(GB6549-2011)要求，晶体粒度分布均匀，质量较好。
　　在唐钢瓦斯灰回收氯化钾工艺研究中，研究了水洗脱钾后的含钾溶液中氯化钾的回收工艺：在0℃、5℃和10℃下恒温冷却，从水洗脱钾后的含钾溶液中所回收的氯化钾产品平均含量高达96.98％，回收率为74.46％，达到工农业用氯化钾技术 I类一等品以及优等品(GB6549-2011)要求，通过激光粒度分析仪以及扫描电镜对产品进行分析可知，粒度分布均匀，质量较好。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 钢铁厂含铁尘泥的综合利用研究现状

1.3 回收氯化钾的方法

1.4 课题来源

1.5 课题研究的背景和意义

1.6 课题研究的内容

第2章 烧结灰和瓦斯灰的理化性质研究

2.1 物相分析

2.2 化学组成分析

2.3 粒度分析

2.4 本章小结

第3章 烧结灰和瓦斯灰中氯化钾回收的实验方法

3.1 烧结灰和瓦斯灰中氯化钾的回收原理

3.2 实验主要试剂

3.3 实验主要仪器和设备

3.4 实验方法

第4章 活性炭吸附脱除水洗脱钾液色度的研究

4.1 活性炭用量对脱色的影响

4.2 活性炭吸附时间对脱色的影响

4.3 搅拌速度对脱色的影响

4.4 烧结灰和瓦斯灰水洗脱钾液脱色除杂前后XRD物相分析结果

4.4 本章小结

第5章 水洗脱钾液中氯化钾的蒸发结晶回收研究

5.1 包钢烧结灰水洗脱钾液中氯化钾蒸发结晶回收实验结果

5.2 湘钢烧结灰水洗脱钾液中氯化钾蒸发结晶回收实验结果

5.3 唐钢瓦斯灰水洗脱钾液中氯化钾蒸发结晶回收实验结果

第6章 烧结灰和瓦斯灰中氯化钾回收的经济性分析

6.1 包钢烧结灰中氯化钾回收的经济性分析

6.2 湘钢烧结灰中氯化钾回收的经济性分析

6.3 唐钢瓦斯灰中氯化钾回收的经济性分析

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 本论文研究创新点

7.3 展望

参考文献

致谢

在校期间研究成果