公布日：2024.12.27
申请日：2024.10.22
分类号：C02F9/00(2023.01)I;B03C1/30(2006.01)I;C01D3/04(2006.01)I;C01D3/14(2006.01)I;C02F1/36(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/58(2023.01)N;C02F1/
62(2023.01)N;C02F5/02(2023.01)N;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/38(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F103/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F101
/14(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本发明提供一种钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其首先通过预处理模块筛选出烧结机头除尘灰中的非磁性除尘灰，之后通过多级水洗压滤模块对非磁性除尘灰、高炉煤气冷凝水和除盐水站浓盐水混合后的浆液进行多级水洗压滤处理后得到多级水洗灰和多级洗灰盐水，最后通过净化分离模块对多级洗灰盐水进行净化分离处理后得到工业级NaCl、工业级KCl和析晶母液；本发明以非磁性除尘灰、高炉煤气冷凝水和除盐水站浓盐水为原料通过一系列的协同处置技术，解决了烧结机系统内碱金属和氯离子富集的问题，同时将高炉煤气冷凝水和除盐水站浓盐水提取得到工业级NaCl和工业级KCl，从而提高了资源利用率，更为钢铁企业增加了效益。
权利要求书
1.一种钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其特征在于，包括依次连接的预处理模块、多级水洗压滤模块和净化分离模块；其中，所述预处理模块用于筛选出烧结机头除尘灰中的非磁性除尘灰；所述多级水洗压滤模块用于对所述非磁性除尘灰、高炉煤气冷凝水和除盐水站浓盐水混合后的浆液进行多级水洗压滤处理后得到多级水洗灰和多级洗灰盐水，并将所述多级水洗灰返矿至烧结机；所述净化分离模块用于对所述多级洗灰盐水进行净化分离处理后得到工业级NaCl、工业级KCl和析晶母液。
2.根据权利要求1所述的钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其特征在于，所述烧结机头除尘灰包括1号电场除尘灰、2号电场除尘灰、3号电场除尘灰和4号电场除尘灰，所述预处理模块用于对所述1号电场除尘灰进行磁选处理后得到磁性颗粒矿和第一除尘灰；其中，所述非磁性除尘灰包括所述第一除尘灰、所述2号电场除尘灰、所述3号电场除尘灰和所述4号电场除尘灰。
3.根据权利要求2所述的钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其特征在于，所述预处理模块为干式磁选设备，磁场强度为500~3000Gs。
4.根据权利要求2所述的钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其特征在于，所述多级水洗压滤模块包括依次连接的一级碱性水洗单元、一级压滤单元、二级水洗单元、二级压滤单元、三级水洗单元以及三级压滤单元；其中，所述一级碱性水洗单元用于对所述第一除尘灰、所述高炉煤气冷凝水和所述除盐水站浓盐水混合后的第一浆液进行一级碱性水洗处理后得到第一混合浆体；所述一级压滤单元用于对所述第一混合浆体进行一级压滤处理，固液分离后得到一级水洗灰和一级洗灰盐水，并将所述一级水洗灰返矿至所述烧结机；所述二级水洗单元用于对所述2号电场除尘灰和所述一级洗灰盐水混合后的第二浆液进行二级水洗处理后得到第二混合浆体；所述二级压滤单元用于对所述第二混合浆体进行二级压滤处理，固液分离后得到二级水洗灰和二级洗灰盐水，并将所述二级水洗灰返矿至所述烧结机；所述三级水洗单元用于对所述3号电场除尘灰、所述4号电场除尘灰和所述二级洗灰盐水混合后的第三浆液进行三级水洗处理后得到第三混合浆体；所述三级压滤单元用于对所述第三混合浆体进行三级压滤处理，固液分离后得到三级水洗灰和三级洗灰盐水，并将所述三级水洗灰返矿至所述烧结机。
5.根据权利要求4所述的钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其特征在于，所述一级碱性水洗单元内的水灰比为（1~3）：1，反应pH值为7~9，反应时间为0.5～1.5h；所述二级水洗单元内的反应时间为0.5～1.5h；所述三级水洗单元内的反应时间为0.5～1.5h。
6.根据权利要求4所述的钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其特征在于，所述净化分离模块包括与所述三级压滤单元连接的多效净化处理子模块和与所述多效净化处理子模块连接的盐类分离结晶子模块；其中，所述多效净化处理子模块用于对所述三级洗灰盐水进行多效净化处理后得到结晶母液、多级沉淀污泥和冷凝水；所述盐类分离结晶子模块用于对所述结晶母液进行分离结晶处理后得到所述工业级NaCl、所述工业级KCl和所述析晶母液。
7.根据权利要求6所述的钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其特征在于，所述多效净化处理子模块包括依次连接的超声波电催化氧化单元、一次除硫及除镁除氟单元、二次除硫及除钙除重单元以及三效逆流蒸发单元；其中，所述超声波电催化氧化单元用于对所述三级洗灰盐水进行超声氧化处理后得到超声氧化盐水；所述一次除硫及除镁除氟单元用于对所述超声氧化盐水中的SO42-进行一次粗去除，同时对所述超声氧化盐水中的Mg2+和F-进行去除后得到一级除杂盐水和一级沉淀污泥，所述一次除硫及除镁除氟单元投加的试剂为Ca(OH)2、PAC和PAM；所述二次除硫及除钙除重单元用于对所述一级除杂盐水中的SO42-进行二次精去除，同时对所述一级除杂盐水中的Ca2+和重金属离子进行去除后得到二级除杂盐水和二级沉淀污泥，所述二次除硫及除钙除重单元投加的试剂为Na2CO3、Na2S、BaCl2、PAC和PAM；所述三效逆流蒸发单元用于对所述二级除杂盐水进行逆流逐级升温蒸发处理后得到所述结晶母液和所述冷凝水。
8.根据权利要求7所述的钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其特征在于，所述超声波电催化氧化单元中：超声波装置的频率为50~500kHz，催化剂为TiO2，催化剂投加量为100～300mg/L，pH值为6~7；所述一次除硫及除镁除氟单元的反应区反应时间为0.4～0.6h；所述二次除硫及除钙除重单元的反应区反应时间为0.3～0.7h；所述三效逆流蒸发单元的温度为70~100℃。
9.根据权利要求7所述的钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其特征在于，所述盐类分离结晶子模块包括依次连接的钠盐离心分离单元、冷冻结晶单元以及钾盐离心分离单元；其中，所述钠盐离心分离单元用于对所述结晶母液进行离心处理后得到所述工业级NaCl和离心母液；所述冷冻结晶单元用于对所述离心母液进行冷冻结晶处理后得到钾盐混合液；所述钾盐离心分离单元用于对所述钾盐混合液进行离心处理后得到所述工业级KCl和所述析晶母液，并将所述析晶母液输送至所述三效逆流蒸发单元内部回用。
10.根据权利要求9所述的钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其特征在于，所述冷冻结晶单元的温度为0~50℃。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，以解决现有的钢铁企业产生大量的高盐废水和高盐固废得不到有效处置的技术问题。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：为达到上述技术目的，本申请采用以下技术方案：本发明提供一种钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，包括依次连接的预处理模块、多级水洗压滤模块和净化分离模块；其中，预处理模块用于筛选出烧结机头除尘灰中的非磁性除尘灰；多级水洗压滤模块用于对非磁性除尘灰、高炉煤气冷凝水和除盐水站浓盐水混合后的浆液进行多级水洗压滤处理后得到多级水洗灰和多级洗灰盐水，并将多级水洗灰返矿至烧结机；净化分离模块用于对多级洗灰盐水进行净化分离处理后得到工业级NaCl、工业级KCl和析晶母液。
优选地，烧结机头除尘灰包括1号电场除尘灰、2号电场除尘灰、3号电场除尘灰和4号电场除尘灰，预处理模块用于对1号电场除尘灰进行磁选处理后得到磁性颗粒矿和第一除尘灰；其中，非磁性除尘灰包括第一除尘灰、2号电场除尘灰、3号电场除尘灰和4号电场除尘灰。
优选地，预处理模块为干式磁选设备，磁场强度为500~3000Gs。
优选地，多级水洗压滤模块包括依次连接的一级碱性水洗单元、一级压滤单元、二级水洗单元、二级压滤单元、三级水洗单元以及三级压滤单元；其中，一级碱性水洗单元用于对第一除尘灰、高炉煤气冷凝水和除盐水站浓盐水混合后的第一浆液进行一级碱性水洗处理后得到第一混合浆体；一级压滤单元用于对第一混合浆体进行一级压滤处理，固液分离后得到一级水洗灰和一级洗灰盐水，并将一级水洗灰返矿至烧结机；二级水洗单元用于对2号电场除尘灰和一级洗灰盐水混合后的第二浆液进行二级水洗处理后得到第二混合浆体；二级压滤单元用于对第二混合浆体进行二级压滤处理，固液分离后得到二级水洗灰和二级洗灰盐水，并将二级水洗灰返矿至烧结机；三级水洗单元用于对3号电场除尘灰、4号电场除尘灰和二级洗灰盐水混合后的第三浆液进行三级水洗处理后得到第三混合浆体；三级压滤单元用于对第三混合浆体进行三级压滤处理，固液分离后得到三级水洗灰和三级洗灰盐水，并将三级水洗灰返矿至烧结机。
优选地，一级碱性水洗单元内的水灰比为（1~3）：1，反应pH值为7~9，反应时间为0.5～1.5h；二级水洗单元内的反应时间为0.5～1.5h；三级水洗单元内的反应时间为0.5～1.5h。
优选地，净化分离模块包括与三级压滤单元连接的多效净化处理子模块和与多效净化处理子模块连接的盐类分离结晶子模块；其中，多效净化处理子模块用于对三级洗灰盐水进行多效净化处理后得到结晶母液、多级沉淀污泥和冷凝水；盐类分离结晶子模块用于对结晶母液进行分离结晶处理后得到工业级NaCl、工业级KCl和析晶母液。
优选地，多效净化处理子模块包括依次连接的超声波电催化氧化单元、一次除硫及除镁除氟单元、二次除硫及除钙除重单元以及三效逆流蒸发单元；其中，超声波电催化氧化单元用于对三级洗灰盐水进行超声氧化处理后得到超声氧化盐水；一次除硫及除镁除氟单元用于对超声氧化盐水中的SO42-进行一次粗去除，同时对超声氧化盐水中的Mg2+和F-进行去除后得到一级除杂盐水和一级沉淀污泥，一次除硫及除镁除氟单元投加的试剂为Ca(OH)2、PAC和PAM；二次除硫及除钙除重单元用于对一级除杂盐水中的SO42-进行二次精去除，同时对一级除杂盐水中的Ca2+和重金属离子进行去除后得到二级除杂盐水和二级沉淀污泥，二次除硫及除钙除重单元投加的试剂为Na2CO3、Na2S、BaCl2、PAC和PAM；三效逆流蒸发单元用于对二级除杂盐水进行逆流逐级升温蒸发处理后得到结晶母液和冷凝水。
优选地，超声波电催化氧化单元中：超声波装置的频率为50~500kHz，催化剂为TiO2，催化剂投加量为100～300mg/L，pH值为6~7；一次除硫及除镁除氟单元的反应区反应时间为0.4～0.6h；二次除硫及除钙除重单元的反应区反应时间为0.3～0.7h；三效逆流蒸发单元的温度为70~100℃。
优选地，盐类分离结晶子模块包括依次连接的钠盐离心分离单元、冷冻结晶单元以及钾盐离心分离单元；其中，钠盐离心分离单元用于对结晶母液进行离心处理后得到工业级NaCl和离心母液；冷冻结晶单元用于对离心母液进行冷冻结晶处理后得到钾盐混合液；钾盐离心分离单元用于对钾盐混合液进行离心处理后得到工业级KCl和析晶母液，并将析晶母液输送至三效逆流蒸发单元内部回用。
优选地，冷冻结晶单元的温度为0~50℃。
有益效果：本发明提供一种钢铁企业高盐废水与高盐固废协同资源利用系统，其首先通过预处理模块筛选出烧结机头除尘灰中的非磁性除尘灰，之后通过多级水洗压滤模块对非磁性除尘灰、高炉煤气冷凝水和除盐水站浓盐水混合后的浆液进行多级水洗压滤处理后得到多级水洗灰和多级洗灰盐水，最后通过净化分离模块对多级洗灰盐水进行净化分离处理后得到工业级NaCl、工业级KCl和析晶母液；本发明以经过预处理模块筛选后的非磁性除尘灰、高炉煤气冷凝水和除盐水站浓盐水为原料通过一系列的协同处置技术，一方面将经过多级水洗压滤处理后的多级水洗灰返矿至烧结机利用，解决了烧结机系统内碱金属和氯离子富集的问题，另一方面将高炉煤气冷凝水和除盐水站浓盐水提取的多级洗灰盐水经净化分离处理后得到工业级NaCl和工业级KCl，从而提高了资源利用率，更为钢铁企业增加了效益。
（发明人：吴朝阳;龚浩;孙勇;宋自新;高智荣;郑宇;陈涛;谢裕畴;詹铭志;郭华军;皮鎏）
