一种生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法.pdf

本发明公开了一种生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，属于资源循环再生利用及化工生产领域。该方法包括球磨、溶浸、固液分离、沉锰、氢氧化锰的过滤与洗涤、硫酸锰溶液的制备、浓缩析晶与离心脱水、干燥包装、硫酸钾镁肥溶液的浓缩、浓缩液的冷却析晶、离心脱水和包装步骤。本发明解决了含锰除尘灰堆放过程中引发的环境污染问题，生产出的硫酸钾镁肥和硫酸锰可为企业带来经济效益；此外，我国是一个严重缺钾资源的国家，本发明对其中钾的回收利用，经济价值尤为显著。

权利要求书
1.  一种生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，球磨：含锰除尘灰与还原剂于球磨机中加水湿磨，湿磨后的物料过100目筛后，筛下物不低于物料总重量的98%；
步骤二，溶浸：球磨好的物料放于溶浸槽中，在搅拌情况下加硫酸溶浸，然后用含锰高炉除尘灰调整pH值除铁，所述pH值最终控制在4.5—5.5，加硫化剂除重金属杂质；
步骤三，固液分离：溶浸后的物料用板框压滤机进行固液分离；
步骤四，沉锰：滤液加碱调整pH值到8~9，锰以氢氧化锰的形式沉淀；
步骤五，氢氧化锰的过滤与洗涤：步骤四所得氢氧化锰悬浊液经过过滤，滤液即为硫酸钾镁肥溶液，氢氧化锰滤饼加水反复洗涤与过滤；
步骤六，硫酸锰溶液的制备：洗涤好的氢氧化锰加硫酸反应，终点pH值控制在4.5-5.0，过滤即得硫酸锰溶液；
步骤七，浓缩析晶与离心脱水：硫酸锰溶液于浓缩槽中用蒸汽间接加热，蒸发浓缩析晶，物料浓缩到55°Bé-60°Bé，经离心机脱水，得硫酸锰半成品；
步骤八，干燥包装：半成品入回转窑转筒干燥机，在炉膛温度450℃-750℃下干燥、筛分后包装即得硫酸锰成品；
步骤九，硫酸钾镁肥溶液的浓缩：步骤五所得硫酸钾镁肥溶液进浓缩槽中用蒸汽间接加热，蒸发浓缩至35°Bé-45°Bé；
步骤十，浓缩液的冷却析晶：溶液浓缩至合格浓度后放入冷却槽，让其冷却至30℃-50℃；
步骤十一，离心脱水和包装：冷却后的浓缩液经离心脱水后包装得硫酸钾镁肥成品。

2.  根据权利要求1所述的生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，其特征在于，所述含锰除尘灰的主要成分及质量百分比为：锰：14%-20%；氧化钾：4%-20%；镁：5%-13%，还含有Pb、As、Cd、Ni、Co重金属成分。

3.  根据权利要求1所述的生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，其特征在于，步骤一中所述还原剂为硫铁矿，主要成分是FeS2，其用量是含锰除尘灰的20%—35%。

4.  根据权利要求1所述的生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，其特征在于，步骤二中所述硫酸的用量为含锰除尘灰质量的45%—65%；所述硫化剂为硫化钠。

5.  根据权利要求1所述的生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，其特征在于，步骤四中所述碱为熟石灰，其用量以最终pH值到8-9为准。

说明书一种生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法
技术领域
本发明涉及一种生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，属于资源循环再生利用及化工生产领域。
背景技术
含锰除尘灰是通过一种火法选锰生产中高炉烟气经袋式收尘得到的除尘灰。火法选锰即在高炉中将锰矿石进行选择性还原，将锰的高价氧化物还原成低价氧化物，并抑制一氧化锰进一步还原成金属锰，从而达到锰的富集。
含锰除尘灰，主要含有锰，氧化钾，镁，还含有Pb、As、Cd、Ni、Co、等重金属成分。我国山西、内蒙古及华北周边地区有大量的冶炼高炉，每年产生数十万吨冶炼含锰除尘灰，加上历年堆存量可达几百万吨。目前，这些含锰除尘灰大多以简单堆放处理，造成了资源的极大浪费，遇到空气干燥季节，随风扬尘，对环境造成严重污染。
虽然，部分企业对含锰除尘灰采取了烧结，制团后再回炉利用，但这种处理方式消耗的量太少（添加比例小），且不能充分利用其中的有益成分，不能妥善处理含锰除尘灰，仍对环境造成二次污染。
发明内容
本发明旨在提供一种生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，目的是为妥善处理含锰除尘灰，对其综合资源化利用提供一种切实可行、简单实用，具有一定经济价值的方法；特别是对其中钾的回收利用，经济价值尤为显著。
本发明提供的一种生产硫酸钾镁肥和硫酸锰的方法，包括以下步骤：
步骤一，球磨：含锰除尘灰与还原剂于球磨机中加水湿磨，湿磨后的物料过100目筛后，筛下物不低于物料总重量的98%；
步骤二，溶浸：球磨好的物料放于溶浸槽中，在搅拌情况下加硫酸溶浸，时间3-5h，反应终点pH值为3，然后用含锰高炉除尘灰调整pH值除铁，所述pH值最终控制在4.5—5.5，加硫化剂除重金属杂质；
步骤三，固液分离：溶浸后的物料用板框压滤机进行固液分离；
步骤四，沉锰：滤液加碱调整pH值到8~9，锰以氢氧化锰的形式沉淀；
步骤五，氢氧化锰的过滤与洗涤：步骤四所得氢氧化锰悬浊液经过过滤，滤液即为硫酸钾镁肥溶液，氢氧化锰滤饼加水反复洗涤与过滤；
步骤六，硫酸锰溶液的制备：洗涤好的氢氧化锰加硫酸反应，终点pH值控制在4.5-5.0，过滤即得硫酸锰溶液；
步骤七，浓缩析晶与离心脱水：硫酸锰溶液于浓缩槽中用蒸汽间接加热，蒸发浓缩析晶，物料浓缩到到55°Bé-60°Bé，经离心机脱水，得硫酸锰半成品；
步骤八，干燥包装：半成品入回转窑转筒干燥机，在炉膛温度450℃-750℃下干燥、筛分后包装即得硫酸锰成品；
步骤九，硫酸钾镁肥溶液的浓缩：步骤五所得硫酸钾镁肥溶液进浓缩槽中用蒸汽间接加热，蒸发浓缩至35°Bé-45°Bé；
步骤十，浓缩液的冷却析晶：溶液浓缩至合格浓度后放入冷却槽，让其冷却至30℃-50℃；
步骤十一，离心脱水和包装：冷却后的浓缩液经离心脱水后包装得硫酸钾镁肥成品。
上述方案中，所述含锰除尘灰的主要成分及质量百分比为：锰：14%-20%；氧化钾：4%-20%；镁：5%-13%，还含有Pb、As、Cd、Ni、Co重金属成分。
上述方案中，步骤一中所述还原剂为硫铁矿，主要成分是FeS2，其用量是含锰除尘灰的20%—35%。
上述方案中，步骤二中所述硫酸的用量为含锰除尘灰质量的45%—65%；所述硫化剂为硫化钠。
上述方案中，步骤四中所述碱为熟石灰，其用量以最终pH值到8-9为准。
本发明的有益效果：
本发明方法充分回收利用了含锰除尘灰：①解决了含锰除尘灰堆放过程中引发的环境污染问题；②生产出的硫酸钾镁肥和硫酸锰可为企业带来经济效益；③我国是一个严重缺钾资源的国家，本发明对其中钾的回收利用，经济价值尤为显著；④利用含锰除尘灰生产硫酸钾镁肥和硫酸锰符合资源循环再利用变废为宝的理念和思路，具有良好的社会、经济和环境效益。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：
步骤一、球磨：将10吨含锰除尘灰与3.5吨还原剂硫铁矿于球磨机中加水湿磨。含锰除尘灰的成分为：锰含量17.2%；氧化钾含量18.1%；镁含量9.3%，水量为含锰除尘灰质量的2倍，球磨后物料的粒度为：过100目筛的质量百分比占总物料的98%。
步骤二、溶浸：球磨好的物料于溶浸槽中，在搅拌的情况下加入6.5吨硫酸，溶浸5h，反应终点pH值为3，然后加含锰除尘灰0.5吨调整pH值到5.1除铁，加0.2吨硫化钠除Pb、As、Cd重金属杂质。
步骤三、固液分离：溶浸除杂后的物料用板框压滤机进行固液分离。压滤机型号XYM150/1250-U,压紧压力为20MPa，过滤压力为6kg/cm2。
步骤四、沉锰：步骤三所得滤液加2.2吨熟石灰调整pH值到8.0，使其中的二价锰以氢氧化锰的形式完全沉淀。
步骤五、氢氧化锰的过滤与洗涤：步骤四所得氢氧化锰悬浊液经过滤，滤液为硫酸钾、硫酸镁溶液，滤饼为氢氧化锰，滤饼加水反复洗涤与过滤3次，使其中的硫酸钾、硫酸镁溶液与氢氧化锰充分分离。
步骤六、硫酸锰溶液的制备：步骤五洗涤好的氢氧化锰加2.7吨硫酸反应，终点pH值控制在5.0，过滤得硫酸锰溶液。
步骤七、浓缩析晶与离心脱水：硫酸锰溶液进入浓缩槽用蒸汽间接加热，蒸发浓缩析晶，浓缩到60Bé时，经离心机脱水，得硫酸锰半成品。
步骤八、干燥包装：半成品入回转窑转筒干燥机，在炉膛温度650℃干燥后，筛分包装得硫酸锰产品。硫酸锰产品经检验符合标准HG2936-1999的质量要求。见表1所示。
步骤九、硫酸钾镁肥溶液的浓缩：步骤五所得的硫酸钾硫酸镁溶液进浓缩槽用蒸汽间接加热，蒸发浓缩至45Bé。
步骤十、浓缩液的冷却析晶：溶液浓缩到浓度为45Bé后放入冷却槽冷却析晶，让其温度冷却至35℃。
步骤十一、离心脱水和包装：冷却到35℃的浓缩液经离心机脱水后包装得硫酸钾镁肥成品，产品经检测符合GB/T20937-2007中一等品的质量要求。见表1所示。
表1

实施例2
步骤一、球磨：将10吨含锰除尘灰与2.0吨还原剂硫铁矿于球磨机中加水湿磨。含锰除尘灰的成分为：锰含量14.7%；氧化钾含量8.7%；镁含量6.3%，水量为含锰除尘灰质量的2倍，球磨后物料的粒度为:过100目筛的质量百分比占总物料的98%。
步骤二、溶浸：球磨好的物料于溶浸槽中，在搅拌的情况下加入4.5吨硫酸，溶浸3h，反应终点pH值为3，然后加含锰除尘灰0.35吨调整pH值到4.8以除去铁，加0.15吨硫化钠除Pb、As、Cd重金属杂质。
步骤三、固液分离：溶浸除杂后的物料用板框压滤机进行固液分离。压滤机型号XYM150/1250-U,压紧压力为20MPa，过滤压力为6kg/cm2。
步骤四、沉锰：步骤三所得滤液加1.8吨熟石灰调整pH值到8.5，使其中的二价锰以氢氧化锰的形式沉淀。
步骤五、氢氧化锰的过滤与洗涤：步骤四所得氢氧化锰悬浊液经过滤，滤液为硫酸钾、硫酸镁溶液，滤饼为氢氧化锰，滤饼加水反复洗涤与过滤3次，使其中的硫酸钾、硫酸镁溶液与氢氧化锰充分分离。
步骤六、硫酸锰溶液的制备：步骤五所得氢氧化锰加2.3吨硫酸反应，终点pH值控制在4.5，过滤得硫酸锰溶液。
步骤七、浓缩析晶与离心脱水：硫酸锰溶液进浓缩槽用蒸汽间接加热，蒸发浓缩析晶，物料浓缩到55Bé时，经离心机脱水，得硫酸锰半成品。
步骤八、干燥包装：半成品入回转窑转筒干燥机，在炉膛温度750℃干燥后，筛分包装得硫酸锰产品。产品经检验符合标准HG2936-1999的质量要求。见表2所示。
步骤九、硫酸钾镁肥溶液的浓缩：步骤五所得的硫酸钾硫酸镁溶液进浓缩槽用蒸汽间接加热，蒸发浓缩至35Bé。
步骤十、浓缩液的冷却析晶：溶液浓缩到浓度为35Bé后放入冷却槽冷却析晶，让其温度冷却至30℃。
步骤十一、离心脱水和包装：冷却到30℃的浓缩液经离心机脱水后包装得硫酸钾镁肥成品，产品经检测符合GB/T20937-2007中一等品的质量要求。见表2所示。
表2

实施例3
步骤一、球磨：10吨含锰除尘灰与3.0吨还原剂硫铁矿于球磨机中加水湿磨。含锰除尘灰的成分为：锰含量16.0%；氧化钾含量12.4%；镁含量7.5%，水量为含锰除尘灰质量的2.2倍，球磨后物料的粒度为：过100目筛的质量百分比占总物料的98%。。
步骤二、溶浸：球磨好的物料于溶浸槽中，在搅拌的情况下加入含锰除尘灰质量55%的硫酸，溶浸4h，反应终点pH值为3，然后加含锰除尘灰0.4吨调整pH值到5.0除铁，加0.3吨硫化钡除Pb、As、Cd重金属杂质。
步骤三、固液分离：溶浸除杂后的物料用板框压滤机进行固液分离。压滤机型号XYM150/1250-U,压紧压力为20MPa，过滤压力为6kg/cm2。
步骤四、沉锰：步骤三所得滤液加1.98吨熟石灰调整pH值到9.0，使其中的二价锰以氢氧化锰的形式完全沉淀。
步骤五、氢氧化锰的过滤与洗涤：步骤四所得氢氧化锰悬浊液经过滤，滤液为硫酸钾、硫酸镁溶液，滤饼为氢氧化锰，滤饼加水反复洗涤与过滤3次，使其中的硫酸钾、硫酸镁溶液与氢氧化锰充分分离。
步骤六、硫酸锰溶液的制备：步骤五所得氢氧化锰加2.5吨硫酸反应，终点pH值控制在4.8，过滤得硫酸锰溶液。
步骤七、浓缩析晶与离心脱水：硫酸锰溶液进浓缩槽用蒸汽间接加热，蒸发浓缩析晶，物料浓缩到58Bé时，经离心机脱水，得硫酸锰半成品。
步骤八、干燥包装：半成品入回转窑转筒干燥机，在炉膛温度480℃干燥后，筛分包装得硫酸锰产品。产品经检验符合标准HG2936-1999的质量要求。见表3所示。
步骤九、硫酸钾镁肥溶液的浓缩：步骤五所得的硫酸钾硫酸镁溶液进浓缩槽用蒸汽间接加热，蒸发浓缩至40Bé。
步骤十、浓缩液的冷却析晶：溶液浓缩到浓度为40Bé后放入冷却槽冷却析晶，让其温度冷却至50℃。
步骤十一、离心脱水和包装：冷却到50℃的浓缩液经离心机脱水后包装得硫酸钾镁肥成品，产品经检测符合GB/T20937-2007中一等品的质量要求。见表3所示。
表3

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不违背权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里公开的生产方法。