钢厂必看！水洗钾钠分离技术让烧结机头灰变废为宝

在钢厂生产中，烧结机头灰是烧结工序产生的典型固废，不仅含有铅、锌等重金属，还富集了钾、钠等可溶性盐。这些钾钠若直接随固废堆存，会污染土壤和地下水；若循环回烧结系统，又会引发设备结垢、影响烧结矿质量。而水洗钾钠分离技术，正是解决这一问题的核心手段，既能实现固废减量化，又能回收钾钠资源，堪称钢厂“变废为宝”的关键操作。

先搞懂：为啥要处理烧结机头灰里的钾钠

烧结机头灰是铁矿石烧结过程中，通过烧结机头烟气电除尘器捕集的粉尘。其产量约占烧结矿产量的2%-4%，成分复杂，危害显著：除了粉尘颗粒，还因烧结原料（如铁矿石、焦煤）中携带的钾、钠元素，在高温下挥发后随烟气冷却沉降，最终以可溶性盐（以氯化钾、氯化钠为主）形式存在于机头灰中。

这些钾钠若不处理，危害不小。

●堆存时，雨水冲刷会让钾钠溶出，污染周边水土；

●若直接返回烧结配料，钾钠会在烧结设备内积累结垢，降低热效率，还可能导致烧结矿强度下降、合格率降低。

因此，从机头灰中分离回收钾钠，既是环保要求，也是钢厂资源循环利用的重要环节。而“水洗法”，是目前最成熟、成本最低的技术路径。

核心原理：用水“洗出”钾钠，再分离提纯

烧结机头灰水洗钾钠分离技术，本质是“先溶解、再分离、后提纯”的物理化学过程，核心是利用钾钠盐“易溶于水”的特性，将其从机头灰中提取出来，再通过后续工艺分离氯化钠和氯化钾，最终得到可用的盐产品。

整个过程大致分为4步，每一步都有明确目标。

第一步：水洗溶解——把钾钠“泡”出来

水洗浸出是整个分离技术的首要环节，目的是让机头灰中的可溶性钾钠盐溶解到水中，与不溶性杂质（如铁、铅、锌的氧化物、粉尘颗粒）分离。

具体操作很像“淘米”：将烧结机头灰与水按一定比例（通常液固比3:1~5:1）加入水洗槽，通过搅拌、曝气等方式充分混合。在常温下，机头灰中的氯化钠、氯化钾会快速溶解到水中，形成“含钾钠的水洗液”；而不溶于水的重金属氧化物、泥沙等则形成“水洗渣”。

这里有个关键控制点：水洗时间和搅拌强度——时间太短钾钠溶解不充分，太长则会增加能耗；搅拌太弱易导致物料沉积，太强则可能打碎不溶性颗粒，增加后续过滤难度。通常工业上会控制水洗时间30~60分钟，确保钾钠溶出率达到85%以上。

第二步：固液分离——把“盐水”和“渣”分开

水洗后，体系是“水洗液（含钾钠）+水洗渣（不溶性杂质）”的混合浆体，必须通过固液分离将二者分开，才能分别处理。

工业上常用的分离设备有两种：

●过滤机（如板框压滤机、真空过滤机）：通过滤布截留水洗渣，让含钾钠的水洗液透过滤布流出，得到澄清的“粗盐水”；

●沉淀池：若水洗渣颗粒较大，可先通过沉淀池自然沉降，上清液即为粗盐水，底部沉渣再用过滤机进一步脱水。

分离后的水洗渣也不是“废渣”：经过脱水后，其含水率可降至20%以下，若重金属含量达标，可返回烧结系统再利用；若重金属超标，则需进一步做无害化处理（如固化稳定化），避免二次污染。

第三步：盐水净化——去除杂质，避免影响后续分离

刚得到的“粗盐水”里，除了钾钠离子，还含有少量钙、镁离子（来自机头灰中的碳酸盐）、悬浮物和有机物，这些杂质会影响后续钾钠分离的纯度，甚至导致设备结垢，因此必须“净化除杂”，为后续提取高纯度钾钠产品做好准备。

常用的净化方法有两种：

●化学沉淀法：向粗盐水中加入碳酸钠（Na₂CO₃）和氢氧化钠（NaOH），钙离子会与碳酸根反应生成碳酸钙沉淀（CaCO₃↓），镁离子会与氢氧根反应生成氢氧化镁沉淀（Mg(OH)₂↓），再通过过滤将这些沉淀去除；

●吸附法：若盐水中有少量有机物或细小悬浮物，可加入活性炭或高分子絮凝剂，吸附杂质后再过滤，确保盐水澄清度达标（浊度＜5NTU）。

净化后的盐水称为“精制盐水”，主要成分就是氯化钠和氯化钾，为下一步钾钠分离做好准备。

第四步：钾钠分离——把氯化钠和氯化钾“拆分开”

这是整个分离技术的核心，目的是将精制盐水中的氯化钠（NaCl）和氯化钾（KCl）分开，得到两种纯度达标的盐产品，实现资源回收。

工业上最常用的分离方法是蒸发结晶法，原理是利用氯化钠和氯化钾溶解度随温度变化的差异。

●氯化钠溶解度受温度影响小，0℃时35.7g/100g水，100℃时39.8g/100g水；

●氯化钾溶解度受温度影响大，0℃时27.6g/100g水，100℃时56.7g/100g水。

因此，钾钠分离工艺总体遵循“高温析钠，低温析钾”的原则。基于操作便利性及系统能耗考量，工艺顺序应视高盐废水中钾钠比例情况，适应性调整。

●高温析钠：将精制盐水送入蒸发器（常用MVR蒸发器，节能效果好），加热蒸发浓缩。随着水分减少，盐水浓度升高，由于氯化钠溶解度随温度变化小，会率先达到饱和，在高温下结晶析出，通过离心分离得到“工业级氯化钠”（纯度可达95%以上，可用于钢厂软水制备或外销）；

●低温析钾：分离出氯化钠后的母液（富含氯化钾），送入冷却结晶器进行降温。此时氯化钾溶解度大幅下降，会结晶析出，再通过离心分离得到“氯化钾粗品”，若需要更高纯度，可进一步重结晶提纯（纯度可达90%以上，可作为钾肥原料或工业用钾盐）。

技术“含金量”：环保+经济的双重收益

对钢厂来说，烧结机头灰水洗钾钠分离技术不是“额外负担”，而是能带来实实在在的双重收益。

1.环保收益：解决固废污染，达标排放

●机头灰中的钾钠被分离回收后，水洗渣的危害性大幅降低，若重金属达标可循环利用，实现固废“减量化、资源化”；

●避免了钾钠溶出污染水土，满足国家固废处置环保标准，例如《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》（GB 18599）。

2.经济收益：变废为宝，降低成本

●回收的氯化钠可用于钢厂自身的软水制备、脱硫等工序，减少外购工业盐的成本；

●氯化钾若外销给化肥厂或化工企业，可创造额外收益；

●采用MVR蒸发器等节能设备，相比传统多效蒸发，能耗可降低40%以上，进一步控制运行成本。

迈源案例分享

●原料类型：以次锌为主，部分钢铁烧结机头灰和垃圾焚烧飞灰

●工艺形式：一期采用“四效逆流提钠+闪发冷却提钾”，二期节能技改采用“MVR蒸发提钠+闪发冷却提钾”

●处理规模：20m³/h

●设备材质：与物料接触采用TA2，水侧气侧采用2205

●运行能耗：二期节能技改后运行能耗降低40%以上

●项目亮点：在漂洗液含有较多杂质离子的情况下，系统产出的盐（氯化钠和氯化钾）依旧保持高纯度

技术难点与未来发展方向

虽然水洗钾钠分离技术已很成熟，但仍有优化空间。

●难点1：钾钠分离纯度：若盐水中钙镁杂质去除不彻底，会影响氯化钠和氯化钾的纯度，需进一步优化净化工艺；

●难点2：水洗渣重金属处理：若机头灰中铅、锌含量高，水洗渣需单独做重金属回收（如湿法提锌、火法提铅），增加了工艺复杂度。

未来的发展方向，是“工艺集成化”——比如将水洗钾钠分离与机头灰重金属回收结合，形成“一站式固废处理+资源回收”系统。

 简单来说，这项技术看似是“洗灰提盐”，实则是钢厂实现绿色生产、循环经济的关键一环。作为应对工业污染与资源短缺双重挑战的创新路径，突破了传统治理模式的局限，通过精准分离技术，既解决了环保难题，又“淘”出了隐藏的资源价值，可谓一举多得。