CN107804981A - 处理电石渣的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了处理电石渣的系统和方法，系统包括：混合装置，具有电石渣入口、烧碱入口和混合物料出口；水玻璃合成装置，具有混合物料入口、蒸汽入口和含水玻璃料液出口，混合物料入口与混合物料出口相连；过滤装置，具有含水玻璃料液入口、水玻璃出口和滤饼出口，含水玻璃料液入口与含水玻璃料液出口相连；烘干破碎装置，具有滤饼入口、高温气体入口和粉料出口，滤饼入口与滤饼出口相连；分解装置，具有粉料入口、生石灰粉出口和分解后气体出口，粉料入口与粉料出口相连。该系统可将电石渣中的二氧化硅转化为具有经济价值的水玻璃，同时可以分离得到氧化钙含量高的生石灰粉，从而实现电石渣的资源化利用，避免了电石渣对土壤、空气等的环境污染。

Description

处理电石渣的系统和方法

技术领域

本发明属于电石渣利用领域，具体而言，本发明涉及处理电石渣的系统和方法。

背景技术

目前我国每年产出上千万吨电石渣，而强碱性电石渣的堆放不仅占用大量土地，而且因电石渣易于流失扩散，污染堆放场地附近的水资源、碱化土地，长时间堆放还可能风干起灰，污染周边环境。电石渣中含有二氧化硅、氧化镁、氧化铝等杂质，氧化钙含量较低，直接导致电石渣无法回用于生产电石。

因此，电石渣的资源化利用迫在眉睫。

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一种处理电石渣的系统和方法。该系统可以将电石渣中的杂质二氧化硅转化为具有经济价值的水玻璃，同时可以分离得到氧化钙含量高的生石灰粉，从而实现电石渣的资源化利用，避免了电石渣对土壤、空气等的环境污染。

在本发明的一个方面，本发明公开了一种处理电石渣的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

混合装置，所述混合装置具有电石渣入口、烧碱入口和混合物料出口；

水玻璃合成装置，所述水玻璃合成装置具有混合物料入口、蒸汽入口和含水玻璃料液出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

过滤装置，所述过滤装置具有含水玻璃料液入口、水玻璃出口和滤饼出口，所述含水玻璃料液入口与所述含水玻璃料液出口相连；

烘干破碎装置，所述烘干破碎装置具有滤饼入口、高温气体入口和粉料出口，所述滤饼入口与所述滤饼出口相连；

分解装置，所述分解装置具有粉料入口、生石灰粉出口和分解后气体出口，所述粉料入口与所述粉料出口相连。

根据本发明实施例的处理电石渣的系统，通过将电石渣与烧碱混合，在蒸汽加热的条件下电石渣中的二氧化硅与烧碱反应生成水玻璃，经过滤后可分离得到水玻璃和滤饼，该滤饼在烘干破碎及分解后，可得到氧化钙含量高的生石灰粉。由此，该系统可以将电石渣中的杂质二氧化硅转化为具有经济价值的水玻璃，同时可以分离得到氧化钙含量高的生石灰粉，从而实现电石渣的资源化利用，避免了电石渣对土壤、空气等的环境污染。

另外，根据本发明上述实施例的处理电石渣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，所述过滤装置为压滤机。由此，有利于将水玻璃与滤饼分离。

在本发明的一些实施例中，所述分解装置内布置有加热组件，所述加热组件为选自辐射管、加热棒和燃料烧嘴中的至少之一。由此，有利于提高生石灰粉的产率和品质。

在本发明的一些实施例中，所述分解装置为立式炉或回转窑。由此，可进一步提高生石灰粉的产率和品质。

在本发明的再一个方面，本发明公开了一种采用上述处理电石渣的系统处理电石渣的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将电石渣和烧碱供给至所述混合装置中进行混合，以便得到混合物料；

(2)将所述混合物料供给至所述水玻璃合成装置，在蒸汽的作用下进行合成反应，以便得到含水玻璃料液；

(3)将所述含水玻璃料液供给至所述过滤装置进行过滤，以便得到水玻璃和滤饼；

(4)将所述滤饼供给至所述烘干破碎装置中，在高温气体的作用下进行烘干和破碎处理，以便得到粉料；

(5)将所述粉料供给至所述分解装置中进行分解处理，以便得到生石灰粉和分解后气体。

根据本发明实施例的处理电石渣的方法，通过将电石渣与烧碱混合，在蒸汽加热的条件下电石渣中的二氧化硅与烧碱反应生成水玻璃，经过滤后可分离得到水玻璃和滤饼，该滤饼在烘干破碎及分解后，可得到氧化钙含量高的生石灰粉。由此，该方法可以将电石渣中的杂质二氧化硅转化为具有经济价值的水玻璃，同时可以分离得到氧化钙含量高的生石灰粉，从而实现电石渣的资源化利用，避免了电石渣对土壤、空气等的环境污染。

另外，根据本发明上述实施例的处理电石渣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，在步骤(1)中，所述电石渣含水量不高于40wt％。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述电石渣干基与所述烧碱的质量比为1000：(25～100)。由此，有利于将电石渣中的二氧化硅除去，提高水玻璃的产率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述合成反应的温度为130～180摄氏度，压力为0.3～1MPa，时间为2～8h。由此，可进一步除去电石渣中的二氧化硅，提高水玻璃的产率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述高温气体为温度不小于600摄氏度的高温烟气或惰性气体。由此，有利于将滤饼烘干。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述分解处理的温度为600～1100摄氏度。由此，有利于得到生石灰粉。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理电石渣的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的处理电石渣的方法流程示意图。

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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明公开了一种处理电石渣的系统，根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：混合装置100、水玻璃合成装置200、过滤装置300、烘干破碎装置400和分解装置500。

根据本发明的实施例，混合装置100具有电石渣入口101、烧碱入口102和混合物料出口103，且适于将电石渣和烧碱进行混合，以便得到混合物料。需要说明的是，烧碱可以为氢氧化钠浓度大于30wt％的碱液。具体的，电石渣中二氧化硅的含量为2～5wt％。由此，将电石渣与烧碱混合，在后续的过程中，可以将电石渣中的杂质二氧化硅转化为具有经济价值的水玻璃，从而实现电石渣的资源化利用。

根据本发明的一个实施例，电石渣含水量不高于40wt％。发明人发现，若电石渣含水量过高，则会增加后续烘干破碎处理所需能耗，增加处理成本。

根据本发明的再一个实施例，电石渣干基与烧碱的质量比可以为1000：(25～100)。发明人发现，若电石渣干基与烧碱的质量比过低，则造成烧碱原料浪费，增加成本；若电石渣干基与烧碱的质量比过高，则电石渣干基反应不完全，无法实现脱除二氧化硅的目的。

根据本发明的实施例，水玻璃合成装置200具有混合物料入口201、蒸汽入口202和含水玻璃料液出口203，混合物料入口201与混合物料出口103相连，且适于将混合物料在蒸汽的作用下进行合成反应，以便得到含水玻璃料液。具体的，在蒸汽的热量作用下，混合物料中的二氧化硅与烧碱中的氢氧化钠反应，生成水玻璃，得到含水玻璃料液。

根据本发明的一个实施例，合成反应的温度可以为130～180摄氏度，压力可以为0.3～1MPa，时间可以为2～8h。发明人发现，若合成反应的温度过高，影响反应进行；若合成反应的温度过低，则合成反应速率较低，影响二氧化硅的脱除效果；若合成反应的压力过高，影响反应进行，压力过低，则不利于反应进行；若合成反应的时间过长，会影响系统处理量，时间过短，则合成反应不完全，从而影响二氧化硅的脱除效果。

根据本发明的实施例，过滤装置300具有含水玻璃料液入口301、水玻璃出口302和滤饼出口303，含水玻璃料液入口301与含水玻璃料液出口203相连，且适于将含水玻璃料液进行过滤，以便得到水玻璃和滤饼。

根据本发明的一个实施例，过滤装置可以为压滤机。由此，有利于水玻璃溶液与滤饼分离开，提升水玻璃和滤饼的品质。

根据本发明的再一个实施例，滤饼的含水率不大于40％。发明人发现，若滤饼的含水率过高，则会增加后续烘干破碎处理所需能耗，增加处理成本。

根据本发明的实施例，烘干破碎装置400具有滤饼入口401、高温气体入口402和粉料出口403，滤饼入口401与滤饼出口303相连，且适于将滤饼在高温气体的作用下进行烘干和破碎处理，以便得到粉料。具体的，将来自过滤装置的滤饼送入烘干破碎装置，采用高温气体加热滤饼至100摄氏度以上，将滤饼中的水分烘干，同时破碎滤饼获得粉料。需要说明的是，烘干破碎装置可以为烘干破碎机。

根据本发明的一个实施例，高温气体可以为温度不小于600摄氏度的高温烟气或惰性气体。发明人发现，若高温气体的温度过低，则气体所携带热量较少，影响滤饼的干燥效率。

根据本发明的实施例，分解装置500具有粉料入口501、生石灰粉出口502和分解后气体出口503，粉料入口501与粉料出口403相连，且适于将粉料进行分解处理，以便得到生石灰粉和分解后气体。具体的，粉料以高温气体为载气，送入分解装置，在分解装置中加热组件的作用下，将粉料加热，粉料中的氢氧化钙、碳酸钙或两者混合物发生分解反应，生成氧化钙，分解出的水蒸汽、二氧化碳或两者混合物由顶部出气口排出。分解后的固体粉料从分解装置底部排出，获得富含氧化钙的生石灰粉(氧化钙含量≥92wt％)。

根据本发明的一个实施例，分解装置内布置有加热组件，加热组件可以为选自辐射管、加热棒和燃料烧嘴中的至少之一。由此，有利于灵活实现对粉料的分解处理，同时不给粉料带入杂质。

根据本发明的再一个实施例，分解装置可以为立式炉或回转窑。由此，可以显著提高粉料的分解效率。

根据本发明的又一个实施例，分解处理的温度可以为600～1100摄氏度。发明人发现，若分解处理的温度过低，则粉料中氢氧化钙无法分解生成氧化钙；而若分解处理的温度过高，则能耗升高浪费能量，增加处理成本。

根据本发明实施例的处理电石渣的系统，通过将电石渣与烧碱混合，在蒸汽加热的条件下电石渣中的二氧化硅与烧碱反应生成水玻璃，经过滤后可分离得到水玻璃和滤饼，该滤饼在烘干破碎及分解后，可得到氧化钙含量高的生石灰粉。由此，该系统可以将电石渣中的杂质二氧化硅转化为具有经济价值的水玻璃，同时可以分离得到氧化钙含量高的生石灰粉，从而实现电石渣的资源化利用，避免了电石渣对土壤、空气等的环境污染。

如上所述，上述处理电石渣的系统至少具有下列所述的优点之一：

根据本发明实施例的处理电石渣的系统，将电石渣变废为宝，生产出的生石灰粉可做下游原料，或者直接作为电石生产原料使用；

根据本发明实施例的处理电石渣的系统，将电石渣中的二氧化硅与烧碱反应生成水玻璃，然后通过过滤方式脱除，分解后得到的生石灰粉可作为生产原料使用，可实现资源化利用电石渣，同时不外排任何污染物；

根据本发明实施例的处理电石渣的系统，为电石渣提纯提供了一条全新路径，可实现在电石生产中钙基原料的循环利用，保护石灰石资源，避免因开发石灰石资源，造成的环境和山体破坏，保护了自然环境；

根据本发明实施例的处理电石渣的系统，缓解了企业和社会的环保压力，避免了电石渣对土壤、空气等的环境污染。

在本发明的再一个方面，本发明公开了一种采用上述处理电石渣的系统处理电石渣的方法，根据本发明的实施例，参考图2，该方法包括：

S100：将电石渣和烧碱供给至混合装置中进行混合

该步骤中，将电石渣和烧碱供给至混合装置中进行混合，以便得到混合物料。需要说明的是，烧碱可以为氢氧化钠浓度大于30wt％的碱液。具体的，电石渣中二氧化硅的含量为2～5wt％。由此，将电石渣与烧碱混合，在后续的过程中，可以将电石渣中的杂质二氧化硅转化为具有经济价值的水玻璃，从而实现电石渣的资源化利用。

根据本发明的一个实施例，电石渣含水量不高于40wt％。发明人发现，若电石渣含水量过高，则会增加后续烘干破碎处理所需能耗，增加处理成本。

根据本发明的再一个实施例，电石渣干基与烧碱的质量比可以为1000：(25～100)。发明人发现，若电石渣干基与烧碱的质量比过低，则造成烧碱原料浪费，增加成本；若电石渣干基与烧碱的质量比过高，则电石渣干基反应不完全，无法实现脱除二氧化硅的目的。

S200：将混合物料供给至水玻璃合成装置，在蒸汽的作用下进行合成反应

该步骤中，将混合物料供给至水玻璃合成装置，在蒸汽的作用下进行合成反应，以便得到含水玻璃料液。具体的，在蒸汽的热量作用下，混合物料中的二氧化硅与烧碱中的氢氧化钠反应，生成水玻璃，得到含水玻璃料液。

根据本发明的一个实施例，合成反应的温度可以为130～180摄氏度，压力可以为0.3～1MPa，时间可以为2～8h。发明人发现，若合成反应的温度过高，影响反应进行；若合成反应的温度过低，则合成反应速率较低，影响二氧化硅的脱除效果；若合成反应的压力过高，影响反应进行，压力过低，则不利于反应进行；若合成反应的时间过长，会影响系统处理量，时间过短，则合成反应不完全，从而影响二氧化硅的脱除效果。

S300：将含水玻璃料液供给至过滤装置进行过滤

该步骤中，将含水玻璃料液供给至过滤装置进行过滤，以便得到水玻璃和滤饼。

根据本发明的一个实施例，滤饼的含水率不大于40％。发明人发现，若滤饼的含水率过高，则会增加后续烘干破碎处理所需能耗，增加处理成本。

S400：将滤饼供给至烘干破碎装置中，在高温气体的作用下进行烘干和破碎处理

该步骤中，将滤饼供给至烘干破碎装置中，在高温气体的作用下进行烘干和破碎处理，以便得到粉料。具体的，将来自过滤装置的滤饼送入烘干破碎装置，采用高温气体加热滤饼至100摄氏度以上，将滤饼中的水分烘干，同时破碎滤饼获得粉料。需要说明的是，烘干破碎装置可以为烘干破碎机。

根据本发明的一个实施例，高温气体可以为温度不小于600摄氏度的高温烟气或惰性气体。发明人发现，若高温气体的温度过低，则气体所携带热量较少，影响滤饼的干燥效率。

S500：将粉料供给至分解装置中进行分解处理

该步骤中，将粉料供给至分解装置中进行分解处理，以便得到生石灰粉和分解后气体。具体的，粉料以高温气体为载气，送入分解装置，在分解装置中加热组件的作用下，将粉料加热，粉料中的氢氧化钙、碳酸钙或两者混合物发生分解反应，生成氧化钙，分解出的水蒸汽、二氧化碳或两者混合物由顶部出气口排出。分解后的固体粉料从分解装置底部排出，获得富含氧化钙的生石灰粉(氧化钙含量≥92wt％)。

根据本发明的一个实施例，分解处理的温度可以为600～1100摄氏度。发明人发现，若分解处理的温度过低，则粉料中氢氧化钙无法分解生成氧化钙；而若分解处理的温度过高，则能耗升高浪费能量，增加处理成本。

根据本发明实施例的处理电石渣的方法，通过将电石渣与烧碱混合，在蒸汽加热的条件下电石渣中的二氧化硅与烧碱反应生成水玻璃，经过滤后可分离得到水玻璃和滤饼，该滤饼在烘干破碎及分解后，可得到氧化钙含量高的生石灰粉。由此，该方法可以将电石渣中的杂质二氧化硅转化为具有经济价值的水玻璃，同时可以分离得到氧化钙含量高的生石灰粉，从而实现电石渣的资源化利用，避免了电石渣对土壤、空气等的环境污染。

需要说明的是，上述针对处理电石渣的系统所描述的特征和优点同样适用于该处理电石渣的方法，此处不再赘述。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

采用内蒙古某地电石企业的电石渣，成分如表1所示。

表1电石渣焙烧后成分分析

将电石渣与液体烧碱混合均匀，其中电石渣(干基)：液体烧碱(30wt％)＝1000：70，混合均匀后将混合物料泵送入反应釜中，向反应釜中通入0.7～0.8MPa的蒸汽，直接加热混合物料，并不断搅拌，使其发生合成反应，待反应釜压力升至0.5～0.7MPa，温度达到150～160摄氏度时，停止通入蒸汽，保持压力和温度稳定4～6h后，打开出料口阀门，将含水玻璃料液送至过滤装置的压滤机内，通过板式压滤机过滤，滤液进入滤液储罐获得水玻璃粗产品，滤饼送至烘干破碎机进料口，在烘干破碎机中将滤饼打散，并通过来自热风炉的温度约650摄氏度的高温烟气或惰性气体，将粉料烘干，高温烟气或惰性气体携带烘干后的粉料通过粉料出口送入热分解炉中，热分解炉中下部燃料烧嘴采用燃料气燃烧供热，将炉内的粉料加热至1000摄氏度左右，粉料中碳酸钙和氢氧化钙发生热分解反应，获得生石灰粉，分解产生的二氧化碳和水蒸气随着尾气由顶部尾气出口排出，分解后的生石灰粉由底部生石灰粉出口排出，经检测，生石灰粉中氧化钙含量可达91.77wt％。

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须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)

1.一种处理电石渣的系统，其特征在于，包括：

混合装置，所述混合装置具有电石渣入口、烧碱入口和混合物料出口；

水玻璃合成装置，所述水玻璃合成装置具有混合物料入口、蒸汽入口和含水玻璃料液出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

过滤装置，所述过滤装置具有含水玻璃料液入口、水玻璃出口和滤饼出口，所述含水玻璃料液入口与所述含水玻璃料液出口相连；

烘干破碎装置，所述烘干破碎装置具有滤饼入口、高温气体入口和粉料出口，所述滤饼入口与所述滤饼出口相连；

分解装置，所述分解装置具有粉料入口、生石灰粉出口和分解后气体出口，所述粉料入口与所述粉料出口相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤装置为压滤机。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分解装置内布置有加热组件，所述加热组件为选自辐射管、加热棒和燃料烧嘴中的至少之一。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述分解装置为立式炉或回转窑。

5.一种采用权利要求1-4中任一项所述的系统处理电石渣的方法，其特征在于，包括：

(1)将电石渣和烧碱供给至所述混合装置中进行混合，以便得到混合物料；

(2)将所述混合物料供给至所述水玻璃合成装置，在蒸汽的作用下进行合成反应，以便得到含水玻璃料液；

(3)将所述含水玻璃料液供给至所述过滤装置进行过滤，以便得到水玻璃和滤饼；

(4)将所述滤饼供给至所述烘干破碎装置中，在高温气体的作用下进行烘干和破碎处理，以便得到粉料；

(5)将所述粉料供给至所述分解装置中进行分解处理，以便得到生石灰粉和分解后气体。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电石渣含水量不高于40wt％。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电石渣干基与所述烧碱的质量比为1000：(25～100)。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述合成反应的温度为130～180摄氏度，压力为0.3～1MPa，时间为2～8h。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述高温气体为温度不小于600摄氏度的高温烟气或惰性气体。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述分解处理的温度为600～1100摄氏度。