CN107189497A - 分离石灰氮中炭黑的系统和方法 - Google Patents

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吴道洪
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Abstract

本发明公开了分离石灰氮中炭黑的系统和方法，包括：依次相连的石灰氮粉碎机、石灰氮粉储槽，石灰氮粉输送罐，多级旋风分离器，旋风收集器，精制石灰氮储罐，气固分离器，粗炭黑储罐，搅拌槽，旋液分离器，真空过滤器和干燥器，其中，石灰氮粉输送罐通过石灰氮粉螺旋输送机与石灰氮粉储槽相连；精制石灰氮储罐分别与多级旋风分离器和旋风收集器的精制石灰氮出口相连；搅拌槽通过粗炭黑螺旋输送机与粗炭黑储罐相连；旋液分离器通过泥浆泵与粗炭黑浆液出口相连；真空过滤器与旋液分离器的溢流浆液出口相连。采用本发明的系统和方法可以效地分离出石灰氮生产过程中副产的炭黑，显著提高石灰氮产品的品质，并进一步对分离出的炭黑进行提纯。

Description

分离石灰氮中炭黑的系统和方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体而言，涉及分离石灰氮中炭黑的系统和方法。
背景技术
石灰氮是重要氮肥之一，相较其它氮肥有其独特优势，市场前景很好。石灰氮在工业上又是重要化工原料，主要用于双氰胺和硫胍等产品的生产。石灰氮(氰氨化钙)的生产原理是将磨碎的电石在1100-1200℃的温度下进行氮化，生成氰氨化钙，反应式为CaC2+N2＝CaCN2+C(可逆反应)，工业碳化钙到1000℃时，反应的速度显著的增大，而在1100℃时，反应剧烈地进行，氮化反应的进程随温度而变异。由于氮化反应是一个放热反应，在高温下反应速度的加快使反应热大量的放出，更促使炉温的提高。当温度从1130℃升高至1200℃时，氮化条件开始恶化，氮化反应的逆反应速度加快。当温度上升到1400℃以上时，反应成为不可逆反应，氰氨化钙会按反应式CaCN2＝Ca+C+N2分解。
石灰氮生产过程中无论正反应还是副反应均生成炭黑，若不计石灰氮生产过程石灰氮分解生成的炭黑量，理论上每吨石灰氮富产150公斤炭黑，目前石灰氮生产过程并没有分离提取这部分炭黑，而是混入石灰氮产品中销售，不但损失有价值产品，而且降低了石灰氮产品有效成分。因此，有必要研究一种石灰氮生产过程炭黑分离方法。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出分离石灰氮中炭黑的系统和方法，通过采用本发明分离石灰氮中炭黑的系统和方法不仅可以效地分离出石灰氮生产过程中副产的炭黑，显著提高石灰氮产品的品质，同时还可以进一步对分离出的炭黑进行提纯，得到高附加值的精制炭黑，进而提高生产石灰氮产品的附加产值。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种分离石灰氮中炭黑的系统，包括：
石灰氮粉碎机，所述石灰氮粉碎机具有粗石灰氮入口和粗石灰氮粉出口；
石灰氮粉储槽，所述石灰氮粉储槽与所述粗石灰氮粉出口相连；
石灰氮粉输送罐，所述石灰氮粉输送罐通过石灰氮粉螺旋输送机与所述石灰氮粉储槽相连；
多级旋风分离器，所述多级旋风分离器具有第一粗石灰氮粉入口、第一精制石灰氮出口和第一粗炭黑出口，所述第一粗石灰氮粉入口与所述石灰氮粉输送罐相连；
旋风收集器，所述旋风收集器具有第一粗炭黑入口、第二精制石灰氮出口和第二粗炭黑出口，所述第一粗炭黑入口与所述第一粗炭黑出口相连；
精制石灰氮储罐，所述精制石灰氮储罐分别与所述第一精制石灰氮出口和所述第二精制石灰氮出口相连；
气固分离器，所述气固分离器与所述旋风收集器的第二粗炭黑出口相连；
粗炭黑储罐，所述粗炭黑储罐与所述气固分离器相连；
搅拌槽，所述搅拌槽具有粗炭黑入口、水入口和粗炭黑浆液出口，所述粗炭黑入口通过粗炭黑螺旋输送机与所述粗炭黑储罐相连；
旋液分离器，所述旋液分离器具有粗炭黑浆液入口、溢流浆液出口和底流浆液出口，所述粗炭黑浆液入口通过泥浆泵与所述粗炭黑浆液出口相连；
真空过滤器，所述真空过滤器具有溢流浆液入口、精制炭黑浆出口和滤液出口，所述溢流浆液入口与所述溢流浆液出口相连；以及
干燥器，所述干燥器具有精制炭黑浆入口和精制炭黑出口，所述精制炭黑浆入口与所述精制炭黑浆出口相连。
根据本发明实施例的分离石灰氮中炭黑的系统，首先利用石灰氮粉碎机对石灰氮进行破碎得到石灰氮粉，并通过多级旋风分离器、旋风收集器以及气固分离器对石灰氮粉进行干法分离，得到精制石灰氮和粗炭黑，然后通过搅拌槽和旋液分离器对粗炭黑进行湿法分离，得到精制炭黑浆，最后通过真空过滤器和干燥器对精制炭黑浆进行过滤和烘干处理，最终得到精制炭黑。由此，通过采用本发明分离石灰氮中炭黑的系统不仅可以效地分离出石灰氮生产过程中副产的炭黑，显著提高石灰氮产品的品质，同时还可以进一步对分离出的炭黑进行提纯，得到高附加值的精制炭黑，进而提高生产石灰氮产品的附加产值。
另外，根据本发明上述实施例的分离石灰氮中炭黑的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，分离石灰氮中炭黑的系统进一步包括：液态石灰氮储槽，所述液态石灰氮储槽具有废料入口、无机酸入口和反应产物出口，所述废料入口分别与所述底流浆液出口和所述滤液出口相连；过滤器，所述过滤器具有反应产物入口、钙盐出口和液体氮肥出口，所述反应产物入口与所述反应产物出口相连。由此，可以对粗炭黑中带有的少量石灰氮产品进行回收，并进一步精制得到液体氮肥，提高原料的利用率。
在本发明的一些实施例中，所述气固分离器为布袋除尘器或者陶瓷过滤器。由此，可以进一步提高对第二粗炭黑的收集效果。
在本发明的一些实施例中，所述干燥器为喷雾干燥机。由此，可以进一步提高对精制炭黑浆的干燥效率。
根据本发明的另一方面，本发明还提出了一种利用上述实施例的分离石灰氮中炭黑的系统分离石灰氮中炭黑的方法，包括：
将粗石灰氮输送至石灰氮粉碎机内进行粉碎处理，以便得到粗石灰氮粉；
将所述粗石灰氮粉暂存在石灰氮粉储槽内；
利用石灰氮粉螺旋输送机将所述粗石灰氮粉输送至石灰氮粉输送罐内；
在所述石灰氮粉输送罐内，所述粗石灰氮粉被输送至多级旋风分离器进行第一分离，以便得到第一精制石灰氮和第一粗炭黑；
使所述第一粗炭黑进入旋风收集器内进行第二分离，以便得到第二精制石灰氮和第二粗炭黑；
将所述第一精制石灰氮和所述第二精制石灰氮通入至精制石灰氮储罐内储存；
使所述旋风收集器内分离出的所述第二粗炭黑进入气固分离器内进行收集，以便得到粗炭黑；
将所述粗炭黑暂存在粗炭黑储罐内；
利用粗炭黑螺旋输送机将所述粗炭黑储罐内的粗炭黑输送至搅拌槽内并与水混合，以便得到粗炭黑浆液；
利用泥浆泵将所述粗炭黑浆液泵入旋液分离器内进行第三分离，以便得到溢流浆液和底流浆液；
将所述溢流浆液在真空过滤器内进行过滤，以便得到精制炭黑浆和滤液；以及
将所述精制炭黑浆在干燥器内进行干燥，以便得到精制炭黑。
根据本发明实施例的分离石灰氮中炭黑的方法，首先利用石灰氮粉碎机对石灰氮进行破碎得到石灰氮粉，再将石灰氮粉依次输送至多级旋风分离器、旋风收集器和气固分离器进行干法分离，得到精制石灰氮和粗炭黑，然后利用搅拌槽和旋液分离器对粗炭黑进行湿法分离，得到精制炭黑浆，最后通过真空过滤器和干燥器对精制炭黑浆进行过滤和烘干处理，最终得到精制炭黑。由此，通过采用本发明分离石灰氮中炭黑的方法不仅可以有效地分离出石灰氮生产过程中副产的炭黑，显著提高石灰氮产品的品质，同时还可以进一步对分离出的炭黑进行提纯，得到高附加值的精制炭黑，进而提高生产石灰氮产品的附加产值。
另外，根据本发明上述实施例的分离石灰氮中炭黑的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述粗石灰氮粉的平均粒径不大于1mm。由此，可以进一步提高石灰氮中炭黑的分离效率。
在本发明的一些实施例中，所述粗炭黑浆液的浓度为固含量10-30重量％。由此可以进一步提高对粗炭黑浆中炭黑的分离效率。
在本发明的一些实施例中，所述旋液分离器的进液流速为45-55m3/h，溢流量为40-50m3/h，底流量为3-5m3/h。由此，可以进一步提高旋液分离器对粗炭黑浆的分离效率。
在本发明的一些实施例中，分离石灰氮中炭黑的方法进一步包括：将所述底流浆液和所述滤液通入液态石灰氮储槽内并与无机酸发生反应，以便得到反应产物；将所述反应产物通入过滤器内进行过滤，以便得到钙盐和液体氮肥，其中，所述无机酸为硫酸。由此，可以对粗炭黑中带有的少量石灰氮产品进行回收，并进一步精制得到液体氮肥，提高原料的利用率。
在本发明的一些实施例中，利用布袋除尘器或者陶瓷过滤器对所述旋风收集器内分离出的所述第二粗炭黑进行收集。由此，可以进一步提高对第二粗炭黑的收集效果。
在本发明的一些实施例中，利用喷雾干燥机对所述精制炭黑浆进行干燥。由此，可以进一步提高对精制炭黑浆的干燥效率。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的分离石灰氮中炭黑的系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种分离石灰氮中炭黑的系统，如图1所示，包括：石灰氮粉碎机10、石灰氮粉储槽20、石灰氮粉输送罐30、多级旋风分离器40、旋风收集器50、精制石灰氮储罐60、气固分离器70、粗炭黑储罐80、搅拌槽90、旋液分离器100、真空过滤器110和干燥器120。
其中，石灰氮粉碎机10具有粗石灰氮入口11和粗石灰氮粉出口12；石灰氮粉储槽20与粗石灰氮粉出口12相连；石灰氮粉输送罐30通过石灰氮粉螺旋输送机130与石灰氮粉储槽20相连；多级旋风分离器40具有第一粗石灰氮粉入口41、第一精制石灰氮出口42和第一粗炭黑出口43，第一粗石灰氮粉入口41与石灰氮粉输送罐30相连；旋风收集器50具有第一粗炭黑入口51、第二精制石灰氮出口52和第二粗炭黑出口53，第一粗炭黑入口51与第一粗炭黑出口相连43；精制石灰氮储罐60分别与第一精制石灰氮出口42和第二精制石灰氮出口62相连；气固分离器70与旋风收集器50的第二粗炭黑出口53相连；粗炭黑储罐80与气固分离器70相连；搅拌槽90具有粗炭黑入口91、水入口92和粗炭黑浆液出口93，粗炭黑入口91通过粗炭黑螺旋输送机140与粗炭黑储罐80相连；旋液分离器100具有粗炭黑浆液入口101、溢流浆液出口102和底流浆液出口103，粗炭黑浆液入口101通过泥浆泵150与粗炭黑浆液出口93相连；真空过滤器110具有溢流浆液入口111、精制炭黑浆出口112和滤液出口113，溢流浆液入口111与溢流浆液出口102相连；以及干燥器120具有精制炭黑浆入口121和精制炭黑出口122，精制炭黑浆入口121与精制炭黑浆出口112相连。
根据本发明实施例的分离石灰氮中炭黑的系统，首先利用石灰氮粉碎机10对石灰氮进行破碎得到石灰氮粉，并通过多级旋风分离器40、旋风收集器50以及气固分离器70对石灰氮粉进行干法分离，得到精制石灰氮和粗炭黑，然后通过搅拌槽90和旋液分离器100对粗炭黑进行湿法分离，得到精制炭黑浆，最后通过真空过滤器110和干燥器120对精制炭黑浆进行过滤和烘干处理，最终得到精制炭黑。由此，通过采用本发明分离石灰氮中炭黑的系统不仅可以效地分离出石灰氮生产过程中副产的炭黑，显著提高石灰氮产品的品质，同时还可以进一步对分离出的炭黑进行提纯，得到高附加值的精制炭黑，进而提高生产石灰氮产品的附加产值。
下面参考图1对本发明上述实施例的分离石灰氮中炭黑的系统进行详细描述。
本发明实施例的分离石灰氮中炭黑的系统主要包括破碎单元、干法分离单元、湿法分离单元和废液处理单元，下面参考图1进行详细描述。
破碎单元
根据本发明的实施例，破碎单元包括石灰氮粉碎机10和石灰氮粉储槽20。由此，可以有效完成对石灰氮的破碎处理，并得到粗石灰氮粉，以便于进行后续的炭黑分离回收。
根据本发明的实施例，石灰氮粉碎机10具有粗石灰氮入口11和粗石灰氮粉出口12，且适于对石灰氮进行粉碎以便得到粗石灰氮粉。根据本发明的具体实施例，利用石灰氮粉碎机10对石灰氮进行粉碎得到的粗石灰氮粉的平均粒径不大于1mm。由此，可以进一步提高石灰氮中炭黑的分离效率。
根据本发明的实施例，石灰氮粉储槽20与粗石灰氮粉出口12相连，且适于对粗石灰氮粉进行暂存，避免粗石灰氮粉在石灰氮粉输送罐30中堆积而影响石灰氮粉的输送效率。
干法分离单元
根据本发明的实施例，干法分离单元主要包括石灰氮粉输送罐30、多级旋风分离器40、旋风收集器50、精制石灰氮储罐60、气固分离器70和粗炭黑储罐80。由此，可以将炭黑从粗石灰氮粉有效分离出来，并得到精制石灰氮产品和粗炭黑。
根据本发明的实施例，石灰氮粉输送罐30通过石灰氮粉螺旋输送机130与石灰氮粉储槽20相连，且适于将粗石灰氮粉输送至多级旋风分离器40中；多级旋风分离器40具有第一粗石灰氮粉入口41、第一精制石灰氮出口42和第一粗炭黑出口43，第一粗石灰氮粉入口41与石灰氮粉输送罐30相连，且多级旋风分离器40适于对粗石灰氮粉进行第一分离，得到第一精制石灰氮和第一粗炭黑；旋风收集器50具有第一粗炭黑入口51、第二精制石灰氮出口52和第二粗炭黑出口53，第一粗炭黑入口51与第一粗炭黑出口相连43，且旋风收集器50适于对第一粗炭黑进行第二分离，得到第二精制石灰氮和第二粗炭黑；精制石灰氮储罐60分别与第一精制石灰氮出口42和第二精制石灰氮出口62相连，且适于对第一精制石灰氮和第二精制石灰氮进行储存；气固分离器70与旋风收集器50的第二粗炭黑出口53相连，且适于对第二粗炭黑进行收集，得到粗炭黑；粗炭黑储罐80与气固分离器70相连，且适于对粗炭黑进行暂存。
根据本发明的实施例，可以利用石灰氮粉螺旋输送机130将粗石灰氮粉输送至石灰氮粉输送罐30内，粗石灰氮粉在载气作用下流化并被输送进入多级旋风分离器40中进行第一分离，其中比重较轻的炭黑粉经旋风分离作用，由旋风分离器上部中心管溢出，进入下一级旋风分离器进一步分离，经多级旋风分离作用后，得到第一精制石灰氮和第一粗炭黑，第一精制石灰氮通入至精制石灰氮储罐60内储存，第一粗炭黑则在旋风分离作用下进入旋风收集器50内进行第二分离，得到第二精制石灰氮和第二粗炭黑，第二精制石灰氮通入至精制石灰氮储罐60内储存，第二粗炭黑进入气固分离器70内进行过滤收集，得到粗炭黑，尾气达标排放，并将粗炭黑暂存在粗炭黑储罐80内。
根据本发明的具体实施例，气固分离器70可以为布袋除尘器或者陶瓷过滤器。由此，可以进一步提高对第二粗炭黑的收集效果，并使尾气达标排放。
根据本发明的具体实施例，多级旋风分离器40的级数并不受特别限制，例如，根据本发明的具体实施例，多级旋风分离器40可以为三级旋风分离器，由此，可以进一步提高旋风分离的效率。
湿法分离单元
根据本发明的实施例，湿法分离单元包括搅拌槽90、旋液分离器100、真空过滤器110和干燥器120，由此，可以将粗炭黑中含有的少量石灰氮粉有效分离出来，进一步提高炭黑的质量。
根据本发明的实施例，搅拌槽90具有粗炭黑入口91、水入口92和粗炭黑浆液出口93，粗炭黑入口91通过粗炭黑螺旋输送机140与粗炭黑储罐80相连，且搅拌槽90适于将粗炭黑与水进行混合，得到粗炭黑浆液；旋液分离器100具有粗炭黑浆液入口101、溢流浆液出口102和底流浆液出口103，粗炭黑浆液入口101通过泥浆泵150与粗炭黑浆液出口93相连，且旋液分离器100适于对粗炭黑浆液进行第三分离，得到溢流浆液和底流浆液。
根据本发明的实施例，可以利用粗炭黑螺旋输送机140将粗炭黑储罐80内的粗炭黑输送至搅拌槽90内并与水混合，得到粗炭黑浆液，并采用泥浆泵11将粗炭黑浆液泵入到旋液分离器100内进行第三分离，粗炭黑浆液在旋液分离器100内部由下向上旋转上升，在离心力、重力和液流曳力等作用下，轻质炭黑随液流向上运动，由旋液分离器100上部的溢流浆液出口102导出，得到溢流浆液，含有石灰氮的底流浆液则由旋液分离器100下部的底流浆液出口103导出。其中，旋液分离器100下部导出的底流浆液具有石灰氮水解产物Ca(HCN2)2和Ca(OH)2等，可以作为液态肥料直接销售，由此可以避免进一步加工，减少一次性投资。
根据本发明的具体实施例，粗炭黑浆液的浓度可以为固含量10-30重量％，由此可以进一步提高对粗炭黑浆中炭黑的分离效率，使炭黑的回收率可达95％以上，炭黑精度可达97％。
根据本发明的具体实施例，所述旋液分离器的进液流速可以为45-55m3/h，溢流量可以为40-50m3/h，底流量可以为3-5m3/h。由此，可以进一步提高旋液分离器对粗炭黑浆的分离效率。
根据本发明的具体示例，旋液分离器的进液流速可以为50m3/h，旋液分离器圆筒直径可以为50cm，高度可以为5640mm，进料口可以为90×40mm，溢流量可以为46.32m3/h，底流量可以为3.68m3/h，分离器压降可以为0.3MPa。由此，可以进一步提高旋液分离器对粗炭黑浆的分离效率。
根据本发明的实施例，真空过滤器110具有溢流浆液入口111、精制炭黑浆出口112和滤液出口113，溢流浆液入口111与溢流浆液出口102相连，且真空过滤器110适于对溢流浆液进行过滤，得到精制炭黑浆和滤液；干燥器120具有精制炭黑浆入口121和精制炭黑出口122，精制炭黑浆入口121与精制炭黑浆出口112相连，且干燥器120适于对精制炭黑浆进行干燥，得到精制炭黑。
根据本发明的具体实施例，干燥器120可以为喷雾干燥机。由此，可以进一步提高对精制炭黑浆的干燥效率。
根据本发明的具体实施例，湿法分离单元还可以进一步包括炭黑压实装置，压实装置与精制炭黑出口122相连，且适于对精制炭黑进行压实处理，以便与进行包装和运输。
根据本发明上述实施例的分离石灰氮中炭黑的系统，可以对石灰氮中的炭黑进行有效地分离回收，具体地，每吨石灰氮可以回收100～200kg的炭黑，炭黑可作为汽车轮胎内胎胶添加料，售价可达1～3万元。
废料处理单元
根据本发明的实施例，废料处理单元包括液态石灰氮储槽160和过滤器170。其中，液态石灰氮储槽160具有废料入口161、无机酸入口162和反应产物出口163，废料入口161分别与旋液分离器100的底流浆液出口103和真空过滤器110的滤液出口113相连；过滤器170具有反应产物入口171、钙盐出口172和液体氮肥出口173，反应产物入口171与反应产物出口163相连。由此，本发明中通过进一步设置液态石灰氮储槽160和过滤器170，可以对粗炭黑中带有的少量石灰氮产品进行回收，并进一步精制得到液体氮肥，提高原料的利用率。
根据本发明的具体实施例，由旋液分离器100的底流浆液出口103导出的底流浆液具有石灰氮水解产物Ca(HCN2)2和Ca(OH)2等，可以作为液态肥料直接销售，也可以通过在液态石灰氮储槽160中加入无机酸，使无机酸与石灰氮的水解产物发生如下反应：
CaCN2+2H2O＝Ca(OH)2+H2CN2
H2CN2+H2O＝CO(NH2)2
Ca(OH)2+H2SO4＝CaSO4+H2O，得到含有钙盐的液体氮肥，并进一步地采用过滤器170过滤出钙盐，得到液体氮肥。
根据本发明的具体实施例，废料处理单元可以进一步包括：蒸发结晶器。蒸发结晶器与液体氮肥出口173相连，且适于对液体氮肥进行蒸发结晶，得到尿素产品。
根据本发明的具体实施例，无机酸的种类并不受特别限制，例如，根据本发明的具体示例，无机酸可以选用硫酸。
本发明上述实施例中分离石灰氮中炭黑的系统通过将干法分离单元与湿法分离单元结合，可以有效地分离出石灰氮中的炭黑，炭黑经压实增加堆比重后包装，可以作为轮胎炭黑或其它碳材料产品销售。此外，还可以通过设置废料处理单元将旋液分离器下部导出的底流浆液与无机酸反应过滤分离出钙盐后得到液态氮肥，液态氮肥进一步蒸发结晶得到尿素产品。
根据本发明的另一方面，本发明还提出了一种利用上述实施例的分离石灰氮中炭黑的系统分离石灰氮中炭黑的方法，包括：
将粗石灰氮输送至石灰氮粉碎机内进行粉碎处理，以便得到粗石灰氮粉；
将粗石灰氮粉暂存在石灰氮粉储槽内；
利用石灰氮粉螺旋输送机将粗石灰氮粉输送至石灰氮粉输送罐内；
在石灰氮粉输送罐内，粗石灰氮粉被输送至多级旋风分离器进行第一分离，以便得到第一精制石灰氮和第一粗炭黑；
使第一粗炭黑进入旋风收集器内进行第二分离，以便得到第二精制石灰氮和第二粗炭黑；
将第一精制石灰氮和第二精制石灰氮通入至精制石灰氮储罐内储存；
使旋风收集器内分离出的第二粗炭黑进入气固分离器内进行收集，以便得到粗炭黑；
将粗炭黑暂存在粗炭黑储罐内；
利用粗炭黑螺旋输送机将粗炭黑储罐内的粗炭黑输送至搅拌槽内并与水混合，以便得到粗炭黑浆液；
利用泥浆泵将粗炭黑浆液泵入旋液分离器内进行第三分离，以便得到溢流浆液和底流浆液；
将溢流浆液在真空过滤器内进行过滤，以便得到精制炭黑浆和滤液；以及
将精制炭黑浆在干燥器内进行干燥，以便得到精制炭黑。
根据本发明实施例的分离石灰氮中炭黑的方法，首先利用石灰氮粉碎机对石灰氮进行破碎得到石灰氮粉，再将石灰氮粉依次输送至多级旋风分离器、旋风收集器和气固分离器进行干法分离，得到精制石灰氮和粗炭黑，然后利用搅拌槽和旋液分离器对粗炭黑进行湿法分离，得到精制炭黑浆，最后通过真空过滤器和干燥器对精制炭黑浆进行过滤和烘干处理，最终得到精制炭黑。由此，通过采用本发明分离石灰氮中炭黑的方法不仅可以有效分离出石灰氮生产过程中副产的炭黑，显著提高石灰氮产品的品质，同时还可以进一步对分离出的炭黑进行提纯，得到了高附加值的精制炭黑，提高生产石灰氮产品的附加产值。
下面对本发明上述实施例的分离石灰氮中炭黑的方法进行详细描述。
破碎处理
根据本发明的实施例，将粗石灰氮输送至石灰氮粉碎机内进行粉碎处理，以便得到粗石灰氮粉；将粗石灰氮粉暂存在石灰氮粉储槽内。
具体地，可以采用石灰氮粉碎机10对石灰氮进行粉碎，得到粗石灰氮粉，并将粗石灰氮粉暂存在石灰氮粉储槽20中，由此可以避免粗石灰氮粉在石灰氮粉输送罐30中堆积而影响石灰氮粉的输送效率。
根据本发明的具体实施例，利用石灰氮粉碎机10对石灰氮进行粉碎得到的粗石灰氮粉的平均粒径不大于1mm。由此，可以进一步提高石灰氮中炭黑的分离效率。
干法分离
根据本发明的具体实施例，利用石灰氮粉螺旋输送机130将粗石灰氮粉输送至石灰氮粉输送罐30内；在石灰氮粉输送罐30内，粗石灰氮粉被输送至多级旋风分离器40进行第一分离，以便得到第一精制石灰氮和第一粗炭黑；使第一粗炭黑进入旋风收集器50内进行第二分离，以便得到第二精制石灰氮和第二粗炭黑；将第一精制石灰氮和第二精制石灰氮通入至精制石灰氮储罐60内储存；使旋风收集器50内分离出的第二粗炭黑进入气固分离器70内进行收集，以便得到粗炭黑；将粗炭黑暂存在粗炭黑储罐80内。由此，可以将炭黑从粗石灰氮粉有效分离出来，并得到精制石灰氮产品和粗炭黑。
具体地，可以利用石灰氮粉螺旋输送机130将粗石灰氮粉输送至石灰氮粉输送罐30内，粗石灰氮粉在载气作用下流化并被输送进入多级旋风分离器40中进行第一分离，其中比重较轻的炭黑粉经旋风分离作用，由旋风分离器上部中心管溢出，进入下一级旋风分离器进一步分离，经多级旋风分离作用后，得到第一精制石灰氮和第一粗炭黑，第一精制石灰氮通入至精制石灰氮储罐60内储存，第一粗炭黑则在旋风分离作用下进入旋风收集器50内进行第二分离，得到第二精制石灰氮和第二粗炭黑，第二精制石灰氮通入至精制石灰氮储罐60内储存，第二粗炭黑进入气固分离器70内进行过滤收集，得到粗炭黑，尾气达标排放，并将粗炭黑暂存在粗炭黑储罐80内。
根据本发明的具体实施例，气固分离器70可以为布袋除尘器或者陶瓷过滤器。由此，可以进一步提高对第二粗炭黑的收集效果，并使尾气达标排放。
根据本发明的具体实施例，多级旋风分离器40的级数并不受特别限制，例如，根据本发明的具体实施例，多级旋风分离器40可以为三级旋风分离器，由此，可以进一步提高旋风分离的效率。
湿法分离
根据本发明的实施例，利用粗炭黑螺旋输送机110将粗炭黑储罐80内的粗炭黑输送至搅拌槽90内并与水混合，以便得到粗炭黑浆液；利用泥浆泵150将粗炭黑浆液泵入旋液分离器100内进行第三分离，以便得到溢流浆液和底流浆液。由此，可以将粗炭黑中含有的少量石灰氮粉有效分离出来，进一步提高炭黑的质量。
具体地，可以利用粗炭黑螺旋输送机140将粗炭黑储罐80内的粗炭黑输送至搅拌槽90内并与水混合，得到粗炭黑浆液，并采用泥浆泵11将粗炭黑浆液泵入到旋液分离器100内进行第三分离，粗炭黑浆液在旋液分离器100内部由下向上旋转上升，在离心力、重力和液流曳力等作用下，轻质炭黑随液流向上运动，由旋液分离器100上部的溢流浆液出口102导出，得到溢流浆液，含有石灰氮的底流浆液则由旋液分离器100下部的底流浆液出口103导出。其中，旋液分离器100下部导出的底流浆液具有石灰氮水解产物Ca(HCN2)2和Ca(OH)2等，可以作为液态肥料直接销售，由此可以避免进一步加工，减少一次性投资。
根据本发明的具体实施例，粗炭黑浆液的浓度可以为固含量10-30重量％。由此可以进一步提高对粗炭黑浆中炭黑的分离效率，使炭黑的回收率可达95％以上，炭黑精度可达97％。
根据本发明的具体实施例，所述旋液分离器的进液流速可以为45-55m3/h，溢流量可以为40-50m3/h，底流量可以为3-5m3/h。由此，可以进一步提高旋液分离器对粗炭黑浆的分离效率。
根据本发明的具体示例，旋液分离器的进液流速可以为50m3/h，旋液分离器圆筒直径可以为50cm，高度可以为5640mm，进料口可以为90×40mm，溢流量可以为46.32m3/h，底流量可以为3.68m3/h，分离器压降可以为0.3MPa。由此，可以进一步提高旋液分离器对粗炭黑浆的分离效率。
根据本发明的实施例，进一步地，将溢流浆液在真空过滤器110内进行过滤，以便得到精制炭黑浆和滤液；以及将精制炭黑浆在干燥器120内进行干燥，以便得到精制炭黑。由此，可以对溢流浆液进一步进行过滤和干燥处理，得到精制炭黑。
根据本发明的具体实施例，干燥器120可以为喷雾干燥机。由此，可以进一步提高对精制炭黑浆的干燥效率。
根据本发明的具体实施例，炭黑精制还可以进一步包括对精制炭黑进行压实处理，以便与进行包装和运输。
根据本发明上述实施例的分离石灰氮中炭黑的方法，可以对石灰氮中的炭黑进行有效地分离回收，具体地，每吨石灰氮可以回收100～200kg的炭黑，炭黑纯度可达99％，炭黑可作为汽车轮胎内胎胶添加料，售价可达1～3万元。
废料处理
根据本发明的实施例，分离石灰氮中炭黑的系统可以进一步包括：废料的处理。
根据本发明的具体实施例，将底流浆液导入液态石灰氮储槽160内，使底流浆液与无机酸进行如下反应：
CaCN2+2H2O＝Ca(OH)2+H2CN2
H2CN2+H2O＝CO(NH2)2
Ca(OH)2+H2SO4＝CaSO4+H2O，以便生成含有钙盐的液体氮肥；将含有钙盐的液体氮肥在过滤器170中进行过滤，分别得到钙盐和液体氮肥。由此，可以对粗炭黑中带有的少量石灰氮产品进行回收，并进一步精制得到液体氮肥，提高原料的利用率。
根据本发明的具体实施例，液态石灰氮精制可以进一步包括：对液体氮肥进行蒸发结晶，得到尿素产品。
根据本发明的具体实施例，无机酸的种类并不受特别限制，例如，根据本发明的具体示例，无机酸可以选用硫酸。
综上所述，本发明分离石灰氮中炭黑的系统和方法至少具有以下优点：
(1)可以将石灰氮生产过程副产的炭黑分离回收、并进一步精制作为高附加值的碳材料产品，实现对石灰氮中附带的炭黑的再利用。
(2)提高石灰氮的品质。
(3)通过采用干法分离和湿法分离相结合，实现炭黑和石灰氮的有效分离。
(4)每吨石灰氮可以回收100～200kg的炭黑和少量尿素，其中炭黑可作为汽车轮胎内胎胶添加料，售价可达2万元，提高了经济效益。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种分离石灰氮中炭黑的系统，其特征在于，包括：
石灰氮粉碎机，所述石灰氮粉碎机具有粗石灰氮入口和粗石灰氮粉出口；
石灰氮粉储槽，所述石灰氮粉储槽与所述粗石灰氮粉出口相连；
石灰氮粉输送罐，所述石灰氮粉输送罐通过石灰氮粉螺旋输送机与所述石灰氮粉储槽相连；
多级旋风分离器，所述多级旋风分离器具有第一粗石灰氮粉入口、第一精制石灰氮出口和第一粗炭黑出口，所述第一粗石灰氮粉入口与所述石灰氮粉输送罐相连；
旋风收集器，所述旋风收集器具有第一粗炭黑入口、第二精制石灰氮出口和第二粗炭黑出口，所述第一粗炭黑入口与所述第一粗炭黑出口相连；
精制石灰氮储罐，所述精制石灰氮储罐分别与所述第一精制石灰氮出口和所述第二精制石灰氮出口相连；
气固分离器，所述气固分离器与所述旋风收集器的第二粗炭黑出口相连；
粗炭黑储罐，所述粗炭黑储罐与所述气固分离器相连；
搅拌槽，所述搅拌槽具有粗炭黑入口、水入口和粗炭黑浆液出口，所述粗炭黑入口通过粗炭黑螺旋输送机与所述粗炭黑储罐相连；
旋液分离器，所述旋液分离器具有粗炭黑浆液入口、溢流浆液出口和底流浆液出口，所述粗炭黑浆液入口通过泥浆泵与所述粗炭黑浆液出口相连；
真空过滤器，所述真空过滤器具有溢流浆液入口、精制炭黑浆出口和滤液出口，所述溢流浆液入口与所述溢流浆液出口相连；以及
干燥器，所述干燥器具有精制炭黑浆入口和精制炭黑出口，所述精制炭黑浆入口与所述精制炭黑浆出口相连。
2.根据权利要求1所述的分离石灰氮中炭黑的系统，其特征在于，进一步包括：
液态石灰氮储槽，所述液态石灰氮储槽具有废料入口、无机酸入口和反应产物出口，所述废料入口分别与所述底流浆液出口和所述滤液出口相连；
过滤器，所述过滤器具有反应产物入口、钙盐出口和液体氮肥出口，所述反应产物入口与所述反应产物出口相连。
3.根据权利要求1所述的分离石灰氮中炭黑的系统，所述气固分离器为布袋除尘器或者陶瓷过滤器，所述干燥器为喷雾干燥机。
4.一种利用权利要求1-3中任一项所述分离石灰氮中炭黑的系统分离石灰氮中炭黑的方法，其特征在于，包括：
将粗石灰氮输送至石灰氮粉碎机内进行粉碎处理，以便得到粗石灰氮粉；
将所述粗石灰氮粉暂存在石灰氮粉储槽内；
利用石灰氮粉螺旋输送机将所述粗石灰氮粉输送至石灰氮粉输送罐内；
利用气力将储存在所述石灰氮粉输送罐内的所述粗石灰氮粉输送至多级旋风分离器进行第一分离，以便得到第一精制石灰氮和第一粗炭黑；
使所述第一粗炭黑进入旋风收集器内进行第二分离，以便得到第二精制石灰氮和第二粗炭黑；
将所述第一精制石灰氮和所述第二精制石灰氮通入至精制石灰氮储罐内储存；
使所述旋风收集器内分离出的所述第二粗炭黑进入气固分离器内进行收集，以便得到粗炭黑；
将所述粗炭黑暂存在粗炭黑储罐内；
利用粗炭黑螺旋输送机将所述粗炭黑储罐内的粗炭黑输送至搅拌槽内并与水混合，以便得到粗炭黑浆液；
利用泥浆泵将所述粗炭黑浆液泵入旋液分离器内进行第三分离，以便得到溢流浆液和底流浆液；
将所述溢流浆液在真空过滤器内进行过滤，以便得到精制炭黑浆和滤液；以及
将所述精制炭黑浆在干燥器内进行干燥，以便得到精制炭黑。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述粗石灰氮粉的平均粒径不大于1mm。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述粗炭黑浆液的浓度为固含量10-30重量％。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述旋液分离器的进液流速为45-55m3/h，溢流量为40-50m3/h，底流量为3-5m3/h。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述底流浆液和所述滤液通入液态石灰氮储槽内并与无机酸发生反应，以便得到反应产物；将所述反应产物通入过滤器内进行过滤，以便得到钙盐和液体氮肥，
其中，所述无机酸为硫酸。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用布袋除尘器或者陶瓷过滤器对所述旋风收集器内分离出的所述第二粗炭黑进行收集。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用喷雾干燥机对所述精制炭黑浆进行干燥。
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