無機鹽從電石渣中回收氧化鈣的工藝研究與生產(chǎn)實踐

1、從電石渣中回收氧化鈣的工藝研究與生產(chǎn)實踐摘要：研究了以電石渣為原料回收氧化鈣的工藝，主要過程包括：原料預(yù)處理、雜質(zhì)分離、電石渣煅燒分解等。重點考察了除雜及煅燒工藝條件，結(jié)果表明：采用水力旋流除雜工藝，控制水流速度為0.10m/s可分離電石渣中大部分雜質(zhì)，在900的溫度下煅燒5h，得到的氧化鈣產(chǎn)品含量可達到 85%以上。應(yīng)用該工藝建成了一套10000t/a的生產(chǎn)裝置，氧化鈣出料和裝置尾氣采用微負壓操作，解決了粉塵污染問題，以水煤漿為燃料并充分利用尾氣余熱降低了能耗。采用回轉(zhuǎn)窯煅燒，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)過程控制方便可靠、處理能力大、自動化程度高。關(guān)鍵詞電石渣；回收；氧化鈣；生產(chǎn)Proces

2、s research and production practice of recovering calcium oxide from carbide slagTian Wei-jun1,Lai Nai-bin2(1 Hunan Chemical Vocational and Technical College HuNan Zhuzhou 412004；2 China Salt Industry Group, Hunan Zhuzhou Chemical Industry Group HuNan Zhuzhou 412004)Abstract :This paper studied the c

3、arbide slag as raw material recovery process calcium oxide, the main process includes: pre-processing of raw materials, impurity separation, decomposition of carbide slag calcined. It inspected the impurity and the calcination process conditions, results showed that: the hydrocyclone impurity remova

4、l process, control the flow rate of 0.10m / s detachable carbide slag in the mechanical impurities, the temperature at 900 calcined 5h, calcium oxide obtained product content can reach 85% or more, the application of the process into a set of 10000t / a of the production plant. Device operational st

5、atus showed: calcium oxide materials and devices out of micro-negative pressure operation to solve the problem of dust pollution in order to take full advantage of coal-water slurry as fuel and exhaust gas waste heat to reduce energy consumption. Using rotary kiln calcining, device structure is simp

6、le, convenient and reliable process control of production, processing capacity, high degree of automation.Key words: carbide slag; recovery; calcium oxide; production前言 氧化鈣是無機堿性腐蝕物品，主要用作化工原料、建筑材料、冶金助溶劑、干燥劑以及土壤改良劑等1。電石渣是電石水解獲取乙炔氣后的以氫氧化鈣為主要成分的廢渣，主要來源于聚氯乙烯、乙炔、聚乙烯醇等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。我國聚氯乙烯的生產(chǎn)方法主要有乙烯法和電石法兩種，由于石油價格

7、居高不下，作為煤化工重要分支的電石-乙炔路線化工產(chǎn)品（如溶解乙炔、聚氯乙烯等）競爭優(yōu)勢凸顯，進入高速發(fā)展階段2-4。隨著聚氯乙烯行業(yè)快速發(fā)展，電石將迎來投產(chǎn)高峰，電石渣的量將會大幅增加?；厥绽秒娛耐緩捷^多，主要有以下幾個方面：用電石渣代替鈣質(zhì)材料生產(chǎn)建筑材料如生產(chǎn)水泥、作為普通建筑材料、作防水涂料的主要填料、生產(chǎn)建筑砌磚等；用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品如代替石灰生產(chǎn)過氧化鈣、與氯氣作用生產(chǎn)漂白粉(液、精)、制成石灰作為電石的生產(chǎn)原料、生產(chǎn)CaCO3系列產(chǎn)品等；用于環(huán)境治理如處理酸性廢水、廢氣，作鍋爐煙氣的脫硫吸收劑、作劣質(zhì)煤的固硫劑等5-7。但回收加工生產(chǎn)氧化鈣的研究并不多見，本文利用電石渣為原料回

8、收氧化鈣產(chǎn)品，采用水力旋流除雜質(zhì)，采用回轉(zhuǎn)窯煅燒電石渣，煅燒煙氣預(yù)熱原料電石渣，工藝路線新穎，生產(chǎn)成本低，制備的氧化鈣產(chǎn)品含量達85%以上，已建成了一套10000t/a的生產(chǎn)裝置。1 實驗部分1.1 實驗原料及儀器：本實驗采用中鹽集團湖南株洲化工集團聚氯乙烯廠副產(chǎn)電石渣為原料制備氧化鈣，原料主要成分如表1所示：表1 電石渣的主要成分（干基）Table 1 The main component of carbide slag (dry basis)成分氧化鈣氧化鎂氧化鋁氧化鐵酸不溶物灼燒減量質(zhì)量分?jǐn)?shù)%65.440.69493.8190.050922.0925.71將原料電石渣經(jīng)過固液分離，在11

9、0條件下烘干備用，其他原料均為實驗室常用試劑。實驗儀器：旋流器、恒溫烘箱、馬弗爐等。1.2實驗過程由表1可知，電石渣中主要成分為氫氧化鈣，回收氧化鈣需對其進行煅燒分解，但由于渣中含有相當(dāng)數(shù)量雜質(zhì)須除去。本實驗首先對原料進行預(yù)處理，然后采用水力旋流分離部分雜質(zhì)，對除雜后的電石渣進行干燥和高溫煅燒等，具體步驟如下。1.2.1原料預(yù)處理將電石渣漿進行固液分離，所得濾渣用清水洗滌，置恒溫烘箱中于110烘干，冷卻后除去機械雜質(zhì)，并研磨過篩。1.2.2水力旋流除雜有文獻報道7，對電石渣直接進行離心分離，結(jié)果發(fā)現(xiàn)離心機內(nèi)所有物質(zhì)均為灰黑色，分層現(xiàn)象很不明顯。本實驗將篩分后的電石渣加水溶解，利用電石渣中各種雜

10、質(zhì)和主要成分存在密度上的差異，采用水力旋流分離方法，將氧化鐵和氧化鋁等雜質(zhì)與氫氧化鈣分離而除去。1.2.3高溫煅燒根據(jù)氫氧化鈣的理化性質(zhì)，氫氧化鈣在580 時開始分解。另有資料顯示8：電石渣在100 開始失重，450680 時失重最多，680800 時少量失重。這可能是100450 時電石渣中少部分在恒溫干燥階段沒有完全脫去的吸附水失去，450680 氫氧化鈣失去結(jié)構(gòu)水，680800 有少量揮發(fā)組分和碳渣燃燒。根據(jù)經(jīng)驗，考慮電石渣煅燒溫度和煅燒時間對氧化鈣含量的影響，將電石渣置馬弗爐中煅燒，達到設(shè)定溫度后，取出冷卻。設(shè)計不同

11、的煅燒溫度和時間多次試驗，測定氧化鈣含量，進行比較。1.3 結(jié)果與討論1.3.1 水力旋流分離實驗分別在0.10 m/s 、0.15m/s、0.20m/s 、0.25m/s和0.30m/s 的水流速度條件下對電石渣進行旋流分離，其結(jié)果如圖1所示。圖1 水流速度對除雜效果的影響Figure 1 Effect of current velocity on the impact of removing impurity由圖1可知，電石渣通過水力旋流分離雜質(zhì)后分析氧化鈣含量（折算）最高能達到85%以上。其主要原因是氧化鋁等雜質(zhì)的密度比氫氧化鈣大，在旋流分離中被選擇性除去。

12、1.3.2 煅燒溫度對氧化鈣含量的影響實驗以600、700、800、900 和1000條件下分別對電石渣進行煅燒，煅燒4h 后測定氧化鈣含量，其結(jié)果如圖2所示。不同煅燒溫度對氧化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較大，電石渣在經(jīng)900 煅燒時其氧化鈣含量可達到85%以上，溫度進一步升高（1000），含量升高不明顯這說明氫氧化鈣以徹底分解；煅燒溫度過低，含量下降很快。因此本實驗確定900 為最佳煅燒溫度。圖2 煅燒溫度對氧化鈣含量的影響Figure 2 Calcination temperature on the impact of calcium oxide content

13、1.3.3 煅燒時間的確定在確定煅燒溫度的基礎(chǔ)上，設(shè)定1 h、2 h、3 h、4h、5h和6h 進行煅燒時間實驗，結(jié)果如圖3。實驗發(fā)現(xiàn)：煅燒時間對氧化鈣含量影響顯著，煅燒時間短氧化鈣含量低，這可能是氫氧化鈣的結(jié)合水未完全失去的結(jié)果，當(dāng)延長煅燒時間至5 h，氧化鈣含量上升至86%，繼續(xù)延長煅燒時間，氧化鈣含量還有所升高但變化不明顯，實驗選定煅燒時間為5h。圖3 煅燒時間對氧化鈣含量的影響Figure 3 Calcining time on the impact of calcium oxide content2 生產(chǎn)應(yīng)用應(yīng)用上述工藝建成了一套10000t/a生產(chǎn)裝置，其具體生產(chǎn)工藝及相

14、關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)如下。2.1 工藝流程從電石渣中回收氧化鈣的生產(chǎn)工藝流程如圖4所示。流程說明：原料電石渣漿經(jīng)固液分離后進入水力旋流器除雜通過皮帶輸送機送喂料螺旋輸送機進入回轉(zhuǎn)窯煅燒分解，從窯頭噴射進來的水煤漿與空氣混合充分燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔馐闺娛掷m(xù)煅燒分解，出料口氧化鈣產(chǎn)品經(jīng)內(nèi)外雙冷螺旋冷卻機冷卻送氣流粉碎機，在引風(fēng)機的負壓作用下依次經(jīng)過旋風(fēng)分離器和布袋除塵器收集，窯尾煙氣與喂料螺旋輸送機間接換熱以提高原料電石渣溫度并降低煙氣溫度后經(jīng)除塵系統(tǒng)后放空。圖4 從電石渣中回收氧化鈣的工藝流程圖Figure 4 The process flow diagram of recovering calciu

15、m oxide from carbide slag裝置特色：氧化鈣為強堿性腐蝕粉末，生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生大量粉塵，產(chǎn)品易吸收空氣中水分潮解，本工藝出料和尾氣采用微負壓操作，解決了粉塵污染問題。以水煤漿為燃料，尾氣余熱進行了充分利用，能耗低。采用回轉(zhuǎn)窯煅燒，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)過程控制方便可靠、處理能力大、自動化程度高。2.2 主要生產(chǎn)設(shè)備從電石渣中回收氧化鈣的主要生產(chǎn)設(shè)備見表2。表2 主要生產(chǎn)設(shè)備一覽表（10000t/a）Table 2 List of major production equipment（10000t/a）序號設(shè)備名稱規(guī)格型號材質(zhì)數(shù)量1回轉(zhuǎn)窯1600×20000

16、5;20Q235A/耐火內(nèi)襯12水力旋流器YH150PP1螺旋輸送機RLS200Q235A13雙冷螺旋機組合件Q235A14氣流粉碎機QYF-400SUS30415旋風(fēng)分離器組合件SUS30426布袋除塵器組合件SUS30427引風(fēng)機Y4-73Q235A22.3 技術(shù)經(jīng)濟評價采用回轉(zhuǎn)窯煅燒電石渣，一次投資額較大。以10000t/a生產(chǎn)裝置測算，總投資約500萬元，但勞動定員可大幅減少，節(jié)省了人力資源成本。另外，由于原料電石渣不計成本，部分聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)甚至還要繳納處理費以解決電石渣的出路。因此，本生產(chǎn)工藝主要消耗為電能和水煤漿，約合200元/t，而含量在85%以上的氧化鈣產(chǎn)品市場銷售價格在3

17、00350元/t，扣除人工費和能源費用，每噸氧化鈣產(chǎn)品的利潤在50元以上。3 結(jié)語采用水力旋流器除雜質(zhì)，可有效分離和提純電石渣；控制煅燒時間在4h，煅燒溫度在900，獲得氧化鈣含量達85%以上；采用回轉(zhuǎn)窯煅燒電石渣處理能力大、生產(chǎn)控制方便。本工藝研究從電石渣中回收氧化鈣解決了目前多數(shù)氯堿行業(yè)面臨的一個難題，可處理大量固體殘渣，并獲得優(yōu)質(zhì)副產(chǎn)品，對保護環(huán)境、節(jié)約資源、實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有顯著的生態(tài)和社會效益，符合國家節(jié)能減排政策。參考文獻1 王光建主編.化工產(chǎn)品手冊（第5版）無機化工原料M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：578-5802 張友坤,康朝暉,李曉等.電石渣的處理及回收利用J. 聚氯乙烯,2004，(1)：52-543 王慧青,童繼紅,沈立平.電石渣的資源化利