CN101817651A - 一种电石渣的资源化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电石渣的资源化处理方法，包括以下步骤：(1)电石渣与纯碱溶液反应，过滤，得滤液B和滤渣A，滤液B为烧碱溶液；(2)滤渣A加入到盐酸中，加热至沸腾反应，过滤，得滤渣C和滤液D，滤渣C用作生产水泥的熟料；(3)向滤液D中加入双氧水，反应10～20分钟，之后用饱和石灰水调pH值至8.5～9.0，过滤，滤渣烘干后得氢氧化铁，浓缩滤液析出二水氯化钙固体，所得浓缩残液用碳酸钠溶液处理，过滤得碳酸镁和碳酸钙的固体混合物，该混合物与硫酸溶液反应，过滤得硫酸钙固体和硫酸镁溶液。本发明副产品种类多，产品质量好，工艺流程简单、设备投资少、易于操作、反应条件温和、生产成本低且符合环保要求，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于化工废料的治理和利用技术领域，具体涉及一种电石渣的资源化处理方法。
背景技术
电石渣是电石水解生产乙炔后的所剩含水残渣。电石作为一种重要的化工原料，广泛用于生产PVC、氯丁橡胶、维尼纶、石灰氮、溶解乙炔等产品。目前我国年消耗电石约300多万吨，产生电石渣干渣近500万吨，其中使用电石最多的是电石法生产PVC和氯丁橡胶行业。每生产1tPVC，就会排放出1.5～2t的电石渣，每生产1t氯丁橡胶，排放出3.2t的电石渣。电石渣含水量大，碱性高,pH值可达14，是严重污染环境的工业废物之一，也是污水管网的重点污染源。目前电石渣的排放及其对周边环境造成严重污染的问题，已成为PVC和氯丁橡胶等生产企业扩大规模、发展生产的主要制约因素。如何将电石渣资源化综合处理，以达到充分利用国家资源，消除环境污染的目的，已成为电石使用企业迫在眉睫、亟待解决的重大课题。
电石渣干渣的主要成分是氧化钙，为高碱性物质，其典型的化学成分如下表所示：
目前对电石渣的处理利用方法主要是用电石渣生产水泥、建筑砌砖等建筑材料，此生产工艺虽然简单，技术成熟，但是产品的附加值低，经济效益不是很明显，所以难以消耗大量的电石渣。
发明内容
本发明的目的是提供一种电石渣的资源化处理方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种电石渣的资源化处理方法，该处理方法包括以下步骤：
（1）将电石渣与纯碱溶液混合，电石渣中的CaO与纯碱的摩尔比为：CaO:Na2CO3=1:（0.55～0.60）,加热至70~95℃，反应0.5～2小时，之后过滤，得滤液B和滤渣A，所述滤液B为烧碱溶液；
（2）将滤渣A加入到重量百分比浓度为5～30%的盐酸中，加热至沸腾，反应0.5～1小时，之后过滤，得滤渣C和滤液D，滤渣C用作生产水泥的熟料；
（3）向滤液D中加入双氧水，搅拌反应10～20分钟，之后用饱和石灰水调pH值至8.5～9.0，然后过滤，滤渣烘干后得氢氧化铁，浓缩滤液，析出二水氯化钙固体，滤液浓缩后得到的浓缩残液用碳酸钠溶液处理，处理完毕后再经过滤得碳酸镁和碳酸钙的固体混合物，该固体混合物与硫酸溶液反应，反应结束后再经过滤，所得滤饼为硫酸钙固体，所得滤液为硫酸镁溶液，浓缩硫酸镁溶液得硫酸镁固体。
其中，步骤（1）中所述纯碱溶液优选为重量百分比浓度为5～30%的纯碱溶液；所述双氧水的重量百分比浓度为30%。
进一步地，滤液B经脱色处理，浓缩，得到无色透明的重量百分比浓度为30%的烧碱溶液。
本发明中，步骤（1）中的反应方程式为：
Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH。
步骤（2）中的反应方程式为：
CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑
Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
FeO+2HCl→FeCl2+H2O
MgO+2HCl→MgCl2+H2O。
步骤（3）中的反应方程式为：
2FeCl2+H2O2+2HCl→2FeCl3+2H2O
2FeCl3+3Ca(OH)2→2Fe(OH)3↓+3CaCl2
MgCl2+Na2CO3→MgCO3↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl
MgCO3+H2SO4→MgSO4+H2O+CO2↑
CaCO3+H2SO4→CaSO4↓+H2O+CO2↑。
本发明提供的电石渣的资源化处理方法解决了电石渣难以处理的问题，减少了对环境的污染，并且可以用来制备常用的无机化工产品，如30%的烧碱、二水氯化钙和氢氧化铁等，副产品种类多，且产品附加值高，达到了资源综合利用的目的。以年处理1万吨含水率20%的电石渣为例，总投资约为640万元，年所得利润可达530万元。采用本发明的方法制得的30%的烧碱为无色透明液体，经检测，其中碳酸钠含量低于0.70%，氯化钠含量低于0.003%，三氧化二铁含量低于0.006%，完全符合使用标准；制得的二水氯化钙为白色结晶，经检测，符合化工行业标准HG/T2327—92一等品标准。
本发明实现了电石渣工业废物的资源化处理，并且具有副产品种类多，产品质量好，工艺流程简单、设备投资少、易于操作、反应条件温和、生产成本低和符合环保要求等优点。本发明具有良好的经济效益、环境效益和社会效益，适合工业生产推广，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种电石渣的资源化处理方法，该处理方法包括以下步骤：
（1）向装有搅拌器、回流冷凝器和恒压漏斗的1000mL四口烧瓶中加入100g含水率20%的电石渣，再加入68g水和422g重量百分比浓度为13.3%的碳酸钠溶液，在90℃搅拌反应1小时后，冷却，过滤，得到亮黄色滤液B和灰白色滤渣A，所得滤液B为烧碱溶液，将滤液B加入装有搅拌器和回流冷凝器的1000mL四口烧瓶中，加入1.5g活性炭，在微沸条件下搅拌脱色0.5小时，冷却、过滤，得到无色透明的滤液，再在常压下蒸发浓缩得到146g无色透明的30%的烧碱，废弃活性炭掺做燃料焚烧处理；
（2）将滤渣A加入装有搅拌器、回流冷凝器和恒压漏斗的1000mL四口烧瓶中，再向烧瓶中加入490mL重量百分比浓度为10%的盐酸，加热至沸腾，搅拌反应0.5小时，冷却、过滤，得到15.5g黑色滤渣C和滤液D，滤渣C用作生产水泥的熟料；
（3）将滤液D加入装有搅拌器和恒压漏斗的1000mL反应瓶中，搅拌下加入5mL重量百分比浓度为30%的双氧水，搅拌反应15分钟，之后再用饱和澄清石灰水调pH值至8.5，过滤，滤渣烘干后得到氢氧化铁8g，滤液经蒸发浓缩、降温结晶后得到120g二水氯化钙白色固体，滤液浓缩后得到的浓缩残液用重量百分比浓度为25%的碳酸钠溶液处理，经过滤得碳酸镁和碳酸钙的固体混合物6.2g，该固体混合物与稀硫酸溶液反应，经过滤，所得滤饼为硫酸钙固体，共4.6g，滤液为硫酸镁溶液，浓缩硫酸镁溶液得硫酸镁固体3.3g。
实施例2
一种电石渣的资源化处理方法，该处理方法包括以下步骤：
（1）向装有搅拌器、回流冷凝器和恒压漏斗的2000mL四口烧瓶中加入100g含水率20%的电石渣，再加入68g水和1125g重量百分比浓度为5%的碳酸钠溶液，在70℃搅拌反应2小时后，冷却，过滤，得到亮黄色滤液B和灰白色滤渣A，所得滤液B为烧碱溶液，将滤液B加入装有搅拌器和回流冷凝器的2000mL四口烧瓶中，加入2.5g活性炭，在微沸条件下搅拌脱色0.5小时，冷却、过滤，得到无色透明的滤液，再在常压下蒸发浓缩得到147.5g无色透明的30%的烧碱，废弃活性炭掺做燃料焚烧处理；
（2）将滤渣A加入装有搅拌器、回流冷凝器和恒压漏斗的1000mL四口烧瓶中，再向烧瓶中加入170mL重量百分比浓度为30%的盐酸，加热至沸腾，搅拌反应1小时，冷却、过滤，得到13.5g黑色滤渣C和滤液D，滤渣C用作生产水泥的熟料；
（3）将滤液D加入装有搅拌器和恒压漏斗的1000mL反应瓶中，搅拌下加入5mL重量百分比浓度为30%的双氧水，搅拌反应10分钟，之后再用饱和澄清石灰水调pH值至9.0，过滤，滤渣烘干后得到氢氧化铁9.2g，滤液经蒸发浓缩、降温结晶后得到117g二水氯化钙白色固体，滤液浓缩后得到的浓缩残液用重量百分比浓度为20%的碳酸钠溶液处理，经过滤得碳酸镁和碳酸钙的固体混合物6.5g，该固体混合物与稀硫酸溶液反应，经过滤，所得滤饼为硫酸钙固体，共4.1g，滤液为硫酸镁溶液，浓缩硫酸镁溶液得硫酸镁固体3.7g。
实施例3
一种电石渣的资源化处理方法，该处理方法包括以下步骤：
（1）向装有搅拌器、回流冷凝器和恒压漏斗的2000mL四口烧瓶中加入200g含水率20%的电石渣，再加入136g水和375g重量百分比浓度为30%的碳酸钠溶液，在95℃搅拌反应0.5小时后，冷却，过滤，得到亮黄色滤液B和灰白色滤渣A，所得滤液B为烧碱溶液，将滤液B加入装有搅拌器和回流冷凝器的2000mL四口烧瓶中，加入5.0g活性炭，在微沸条件下搅拌脱色0.5小时，冷却、过滤，得到无色透明的滤液，再在常压下蒸发浓缩得到287.5g无色透明的30%的烧碱，废弃活性炭掺做燃料焚烧处理；
（2）将滤渣A加入装有搅拌器、回流冷凝器和恒压漏斗的3000mL四口烧瓶中，再向烧瓶中加入2000mL重量百分比浓度为5%的盐酸，加热至沸腾，搅拌反应1小时，冷却、过滤，得到29g黑色滤渣C和滤液D，滤渣C用作生产水泥的熟料；
（3）将滤液D加入装有搅拌器和恒压漏斗的3000mL反应瓶中，搅拌下加入10mL重量百分比浓度为30%的双氧水，搅拌反应20分钟，之后再用饱和澄清石灰水调pH值至8.7，过滤，滤渣烘干后得到氢氧化铁19.6g，滤液经蒸发浓缩、降温结晶后得到144.5g二水氯化钙白色固体，滤液浓缩后得到的浓缩残液用重量百分比浓度为20%的碳酸钠溶液处理，经过滤得碳酸镁和碳酸钙的固体混合物5.7g，该固体混合物与稀硫酸溶液反应，经过滤，所得滤饼为硫酸钙固体，共3.9g，滤液为硫酸镁溶液，浓缩硫酸镁溶液得硫酸镁固体2.8g。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种电石渣的资源化处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
（1）将电石渣与纯碱溶液混合，电石渣中的CaO与纯碱的摩尔比为：CaO:Na2CO3=1:（0.55～0.60）,加热至70~95℃，反应0.5～2小时，之后过滤，得滤液B和滤渣A；
（2）将滤渣A加入到重量百分比浓度为5～30%的盐酸中，加热至沸腾，反应0.5～1小时，之后过滤，得滤渣C和滤液D，滤渣C用作生产水泥的熟料；
（3）向滤液D中加入双氧水，搅拌反应10～20分钟，之后用饱和石灰水调pH值至8.5～9.0，然后过滤，滤渣烘干后得氢氧化铁，浓缩滤液，析出二水氯化钙固体，滤液浓缩后得到的浓缩残液用碳酸钠溶液处理，处理完毕后再经过滤得碳酸镁和碳酸钙的固体混合物，该固体混合物与硫酸溶液反应，反应结束后再经过滤，所得滤饼为硫酸钙固体，所得滤液为硫酸镁溶液，浓缩硫酸镁溶液得硫酸镁固体。
2.根据权利要求1所述的电石渣的资源化处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述纯碱溶液为重量百分比浓度为5～30%的纯碱溶液。
3.根据权利要求1所述的电石渣的资源化处理方法，其特征在于，滤液B经脱色处理，浓缩，得到无色透明的重量百分比浓度为30%的烧碱溶液。
4.根据权利要求1所述的电石渣的资源化处理方法，其特征在于，所述双氧水的重量百分比浓度为30%。
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