本發(fā)明涉及化工廢物處理與利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從次氧化鋅灰中提取氯化鉀和氯化鈉的方法與用途。

背景技術(shù)：

鋼鐵廠含鋅塵泥由于其中的鋅對(duì)高爐生產(chǎn)有危害，嚴(yán)重可導(dǎo)致高爐結(jié)瘤、封口上翹、燒結(jié)礦、焦炭粉化增加等后果，因此鋼鐵企業(yè)對(duì)于鋅含量較高的除塵灰和污泥都采取一定的措施控制其返回?zé)Y(jié)工序進(jìn)而進(jìn)入高爐。目前針對(duì)這些塵泥的資源化利用的工藝有回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐等，這些工藝以鋼鐵廠含鋅塵泥為原料通過(guò)加工處理分離出其中的鋅從除塵系統(tǒng)中獲得次氧化鋅灰，目前次氧化鋅灰都用作生產(chǎn)鋅錠、納米氧化鋅以及硫酸鋅的原料。

由于鋼鐵廠含鋅塵泥中同時(shí)含有鉀、鈉等堿金屬，在回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐等處理這些塵泥過(guò)程中，塵泥中的鉀、鈉一般以氯鹽、氟鹽的形式與次氧化鋅一起在除塵系統(tǒng)中富集。根據(jù)原料的不同，次氧化鋅灰中鉀含量不同，一般在15％以上，高的甚至達(dá)到30％以上(折合成K₂O)。何宇波(CN103924091A)、歐陽(yáng)廣和曹明鋒(CN104773751A)等人都提出過(guò)脫除其中的氟、氯等離子的方法，但對(duì)廢液中的鉀沒(méi)有提出有效的資源化利用方式。

而我國(guó)又是一個(gè)鉀資源嚴(yán)重匱乏的國(guó)家，目前我國(guó)已探明鉀的工業(yè)儲(chǔ)備量共4.99億噸(折合K₂O)，約占全球鉀資源量的2.495％。我國(guó)現(xiàn)開(kāi)采的大部分鉀資源主要是分布在青海柴達(dá)木盆地和新疆羅布泊的鹵水鉀資源，約占總儲(chǔ)量96％以上，地理位置相對(duì)偏僻、交通不便。而鉀肥需求主要集中在中東部，物流成本成為我國(guó)鉀肥自給使用的制約因素。我國(guó)自有鉀資源在短期的供應(yīng)能力和長(zhǎng)期的保障度上都存在問(wèn)題，因此利用各種含鉀物料尤其是含可溶性鉀物料提取鉀肥在我國(guó)具有重要的實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種從次氧化鋅灰中提取氯化鉀和氯化鈉的方法與用途，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中次氧化鋅灰高附加值利用過(guò)程中浸出廢液廢棄和我國(guó)現(xiàn)有鉀資源匱乏等問(wèn)題。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種從次氧化鋅灰中提取氯化鉀和氯化鈉的方法，包括以下步驟：

S1、原料浸出、過(guò)濾：將原料次氧化鋅灰與水按照比例混合攪拌，靜置得固液分離的混合漿液，然后過(guò)濾得浸出液；

S2、除雜凈化：將所述浸出液依次加入鋅粉、氯化鈣和碳酸鈉，并逐步沉淀出銅鉛沉淀、氟化鈣沉淀、碳酸鹽沉淀，分別固液分離除雜凈化后得含氯化鉀和氯化鈉的澄清液；

S3、蒸發(fā)結(jié)晶：將所述澄清液加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻后結(jié)晶得氯化鉀結(jié)晶體，過(guò)濾得氯化鉀產(chǎn)物和蒸發(fā)母液，所述蒸發(fā)母液繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶得氯化鈉結(jié)晶產(chǎn)物。

所述S1中原料次氧化鋅灰包括鋼鐵廠含鋅塵泥經(jīng)回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐處理分離所述含鋅塵泥中的鋅得到，所述次氧化鋅灰中氯化鉀含量高于15wt％，氯化鈉含量為所述氯化鉀含量的1/3-1/2；所述的水為自來(lái)水或工業(yè)中水，水溫為30-50℃，所述次氧化鋅灰與水的質(zhì)量比為1:2-4，；所述攪拌時(shí)間為30-60min，所述靜置時(shí)間為1-3h。

所述S2除雜凈化，具體工藝包括：首先分析檢測(cè)所述S1中浸出液銅、鉛重金屬離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-1)和(3-2)置換所述銅、鉛離子摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.1-1.2倍的鋅粉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離銅鉛沉淀后過(guò)濾得濾液A；

分析檢測(cè)所述濾液A中氟離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-3)與所述氟離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.1-1.2倍的氯化鈣，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離氟化鈣沉淀后過(guò)濾得濾液B；

分析檢測(cè)所述濾液B中鋅、鈣、鎂離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-4)、(3-5)和(3-6)與所述鋅、鈣、鎂離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的碳酸鈉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離碳酸鹽沉淀后過(guò)濾得含氯化鉀和氯化鈉的澄清液。

Cu²⁺+Zn＝Zn²⁺+Cu↓ (3-1)

Pb²⁺+Zn＝Zn²⁺+Pb↓ (3-2)

Ca²⁺+2F^-＝CaF₂↓ (3-3)

ZnCl₂+Na₂CO₃＝2NaCl+ZnCO₃↓ (3-4)

CaCl₂+Na₂CO₃＝2NaCl+CaCO₃↓ (3-5)

MgCl₂+Na₂CO₃＝2NaCl+MgCO₃↓ (3-6)

所述S3蒸發(fā)結(jié)晶中的蒸發(fā)溫度為85-95℃，蒸發(fā)量為所述S2中含氯化鉀和氯化鈉的澄清液體積的30％-40％。

所述S3中蒸發(fā)母液可用于所述S1原料的循環(huán)浸出；蒸發(fā)母液氯化鈉濃度高于30wt％時(shí)可繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶獲得氯化鈉結(jié)晶產(chǎn)物。

一種從次氧化鋅灰中提取氯化鉀和氯化鈉的用途，所述氯化鉀產(chǎn)物用于農(nóng)作物的鉀肥，所述氯化鈉產(chǎn)物用于除雪劑或其他工業(yè)用途。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明所生產(chǎn)的氯化鉀可以達(dá)到工業(yè)級(jí)產(chǎn)品要求。

2、本發(fā)明可充分回收次氧化鋅灰中銅、鉛、鋅等重金屬元素。

3、本發(fā)明解決次氧化鋅灰高附加值利用過(guò)程中的污水排放難題，充分利用次氧化鋅灰中富集的可溶性鉀，變廢為寶，減少?gòu)U棄物的排放，減輕環(huán)境壓力，同時(shí)生產(chǎn)出國(guó)內(nèi)短缺的高質(zhì)量氯化鉀產(chǎn)品，具有極高的環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益。

4、工藝流程簡(jiǎn)單，效率高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種從次氧化鋅灰中提取氯化鉀和氯化鈉的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

一種從次氧化鋅灰中提取氯化鉀和氯化鈉的方法，包括以下步驟：

S1、原料浸出、過(guò)濾：將原料次氧化鋅灰與30℃的自來(lái)水按照質(zhì)量比為1:2混合攪拌30min，靜置1h得固液比為1:2的混合漿液，過(guò)濾得浸出液。

S2、除雜凈化：首先分析檢測(cè)S1中浸出液銅、鉛重金屬離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-1)和(3-2)置換銅、鉛離子摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.1倍的鋅粉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得濾液A；

分析檢測(cè)濾液A中氟離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-3)與氟離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.1倍的氯化鈣，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得濾液B；

分析檢測(cè)濾液B中鋅、鈣、鎂離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-4)、(3-5)和(3-6)與鋅、鈣、鎂離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的碳酸鈉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得含氯化鉀和氯化鈉的澄清液。

S3、蒸發(fā)結(jié)晶：將澄清液加熱到85℃，蒸發(fā)濃縮至蒸發(fā)量為澄清液體積的30％后，冷卻結(jié)晶析出氯化鉀結(jié)晶體，過(guò)濾得氯化鉀產(chǎn)物和蒸發(fā)母液，其中，蒸發(fā)母液可用于S1原料的循環(huán)浸出；當(dāng)蒸發(fā)母液氯化鈉濃度高于30wt％時(shí)也可繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶獲得氯化鈉結(jié)晶產(chǎn)物；所得氯化鉀產(chǎn)物用于農(nóng)作物的鉀肥，所得氯化鈉產(chǎn)物用于除雪劑或其他工業(yè)用途。

實(shí)施例2

一種從次氧化鋅灰中提取氯化鉀和氯化鈉的方法，包括以下步驟：

S1、原料浸出、過(guò)濾：將原料次氧化鋅灰與溫度為30℃的工業(yè)中水按照質(zhì)量比為1-4混合攪拌60min，靜置3h得固液比為1-4的混合漿液，然后過(guò)濾得浸出液。

S2、除雜凈化：首先分析檢測(cè)S1中浸出液銅、鉛重金屬離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-1)和(3-2)置換銅、鉛離子摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.2倍的鋅粉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得濾液A；

分析檢測(cè)濾液A中氟離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-3)與氟離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.2倍的氯化鈣，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得濾液B；

分析檢測(cè)濾液B中鋅、鈣、鎂離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-4)、(3-5)和(3-6)與鋅、鈣、鎂離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的碳酸鈉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得含氯化鉀和氯化鈉的澄清液。

S3、蒸發(fā)結(jié)晶：將澄清液加熱到95℃，蒸發(fā)濃縮至蒸發(fā)量為澄清液體積的40％后，冷卻結(jié)晶析出氯化鉀結(jié)晶體，過(guò)濾得氯化鉀產(chǎn)物和蒸發(fā)母液，其中，蒸發(fā)母液可用于S1原料的循環(huán)浸出；當(dāng)蒸發(fā)母液氯化鈉濃度高于30wt％時(shí)也可繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶獲得氯化鈉結(jié)晶產(chǎn)物；所得氯化鉀產(chǎn)物用于農(nóng)作物的鉀肥，所得氯化鈉產(chǎn)物用于除雪劑或其他工業(yè)用途。

實(shí)施例3

一種從次氧化鋅灰中提取氯化鉀和氯化鈉的方法，包括以下步驟：

S1、原料浸出、過(guò)濾：將原料次氧化鋅灰與溫度為50℃的工業(yè)中水按照質(zhì)量比為1-3混合攪拌45min，靜置2h得固液比為1:3的混合漿液，然后過(guò)濾得浸出液。

S2、除雜凈化：首先分析檢測(cè)S1中浸出液銅、鉛重金屬離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-1)和(3-2)置換銅、鉛離子摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.15倍的鋅粉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得濾液A；

分析檢測(cè)濾液A中氟離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-3)與氟離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.15倍的氯化鈣，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得濾液B；

分析檢測(cè)濾液B中鋅、鈣、鎂離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-4)、(3-5)和(3-6)與鋅、鈣、鎂離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的碳酸鈉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得含氯化鉀和氯化鈉的澄清液。

S3、蒸發(fā)結(jié)晶：將澄清液加熱到90℃，蒸發(fā)濃縮至蒸發(fā)量為澄清液體積的35％后，冷卻結(jié)晶析出氯化鉀結(jié)晶體，過(guò)濾得氯化鉀產(chǎn)物和蒸發(fā)母液，其中，蒸發(fā)母液可用于S1原料的循環(huán)浸出；當(dāng)蒸發(fā)母液氯化鈉濃度高于30wt％時(shí)也可繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶獲得氯化鈉結(jié)晶產(chǎn)物。

所得氯化鉀產(chǎn)物用于農(nóng)作物的鉀肥，所得氯化鈉產(chǎn)物用于除雪劑或其他工業(yè)用途。

實(shí)施例4

一種從次氧化鋅灰中提取氯化鉀和氯化鈉的方法，包括以下步驟：

S1、原料浸出、過(guò)濾：將原料次氧化鋅灰與溫度為40℃的工業(yè)中水按照質(zhì)量比為1-3混合攪拌45min，靜置2h得固液比為1:3的混合漿液，然后過(guò)濾得浸出液。

S2、除雜凈化：首先分析檢測(cè)S1中浸出液銅、鉛重金屬離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-1)和(3-2)置換銅、鉛離子摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.2倍的鋅粉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得濾液A；

分析檢測(cè)濾液A中氟離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-3)與氟離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.2倍的氯化鈣，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得濾液B；

分析檢測(cè)濾液B中鋅、鈣、鎂離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-4)、(3-5)和(3-6)與鋅、鈣、鎂離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的碳酸鈉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得含氯化鉀和氯化鈉的澄清液。

S3、蒸發(fā)結(jié)晶：將澄清液加熱到95℃，蒸發(fā)濃縮至蒸發(fā)量為澄清液體積的40％后，冷卻結(jié)晶析出氯化鉀結(jié)晶體，過(guò)濾得氯化鉀產(chǎn)物和蒸發(fā)母液，其中，蒸發(fā)母液可用于S1原料的循環(huán)浸出；當(dāng)蒸發(fā)母液氯化鈉濃度高于30wt％時(shí)也可繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶獲得氯化鈉結(jié)晶產(chǎn)物；所得氯化鉀產(chǎn)物用于農(nóng)作物的鉀肥，所得氯化鈉產(chǎn)物用于除雪劑或其他工業(yè)用途。

實(shí)施例5

一種從次氧化鋅灰中提取氯化鉀和氯化鈉的方法，包括以下步驟：

S1、原料浸出、過(guò)濾：將原料次氧化鋅灰與40℃的工業(yè)中水按照質(zhì)量比為1-2.5混合攪拌30min，靜置2.5h得固液比為1:2.5的混合漿液，然后過(guò)濾得浸出液。

S2、除雜凈化：首先分析檢測(cè)S1中浸出液銅、鉛重金屬離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-1)和(3-2)置換銅、鉛離子摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.18倍的鋅粉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得濾液A；

分析檢測(cè)濾液A中氟離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-3)與氟離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的1.15倍的氯化鈣，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得濾液B；

分析檢測(cè)濾液B中鋅、鈣、鎂離子濃度，加入按化學(xué)反應(yīng)方程式(3-4)、(3-5)和(3-6)與鋅、鈣、鎂離子完全反應(yīng)摩爾計(jì)算當(dāng)量的碳酸鈉，攪拌至反應(yīng)完全，固液分離后過(guò)濾得含氯化鉀和氯化鈉的澄清液。

S3、蒸發(fā)結(jié)晶：將澄清液加熱到90℃，蒸發(fā)濃縮至蒸發(fā)量為澄清液體積的38％后，冷卻結(jié)晶析出氯化鉀結(jié)晶體，過(guò)濾得氯化鉀產(chǎn)物和蒸發(fā)母液，其中，蒸發(fā)母液可用于S1原料的循環(huán)浸出；當(dāng)蒸發(fā)母液氯化鈉濃度高于30wt％時(shí)也可繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶獲得氯化鈉結(jié)晶產(chǎn)物；所得氯化鉀產(chǎn)物用于農(nóng)作物的鉀肥，所得氯化鈉產(chǎn)物用于除雪劑或其他工業(yè)用途。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。