CN110270432A - 一种去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法 - Google Patents

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Abstract

一种去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,用筛孔尺寸315μm筛网干法筛分电石渣原料,筛下料用筛孔尺寸18μm的筛网二次筛分,二次筛分筛上料加水和分散剂配制为料浆,在球磨机内粉磨制成电石渣悬浮液,泵送入水力旋流器内分级分选,过滤所得溢流料,分选得到最终产品高钙电石渣。本发明采用物理方法分选电石渣原料,得到高钙电石渣料和硅铁料产品,分选过程中三次选出杂质料。本发明在筛分分选过程中去除了黏土矿物,因此提高了电石渣料浆中灼烧基CaO含量,同时由于采用分散剂制成均匀的悬浮液,提高了旋流器的分选效率。

Description

一种去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法
技术领域
本发明属于电石渣资源化应用技术领域,特别涉及一种去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法。
背景技术
电石渣是电石与水反应生成乙炔气时产生的灰白色固体残渣,约含有85~95%Ca(OH)2、1~10%CaCO3、1~3%未反应碳粒、石英、硅化合物以及硅酸盐。电石渣资源化利用包括直接利用和加工处理后再利用两种方式。常见的大规模化直接利用方式是作为水泥生产、土壤改良、酸性废水处理的原料或材料。因当地生产企业直接利用的电石渣量有限,这种低值材料跨地区利用运输成本高,以及电石渣利用技术条件和技术水平的限制,还有大量的外排电石渣未得到有效利用。排放的电石渣严重污染农田和地下水,污染环境及危害人类健康。
生产PVC、PVA等化工产品对高纯石灰有大量需求,每年需开采数十亿吨石灰石,不仅破坏生态环境,还造成石灰石矿产资源的过度消耗。利用电石渣中丰富的钙资源,以电石渣代替石灰石制备石灰,能完全被当地的PVC、PVA生产企业利用,实现本地区电石渣的全资源化循环利用。然而由于电石渣中还含有SiO2、Al2O3、SO3、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O等杂质成分,若将电石渣直接烧制成石灰,产品中CaO含量低不满足质量要求,因此电石渣全资源化利用的关键问题是非钙成分的去除。
多年来国内专家、学者针对电石渣中钙质成分提纯展开大量的研究,提出许多有效的技术方案。“一种利用电石渣制备电石用石灰的方法”【申请号:201710138156.X】,介绍了一种将电石渣中钙质成分提纯后,成球煅烧制成石灰的方法。其除杂分选的技术特征是湿法筛分(150μm)去除杂质粗颗粒,料浆湿法粉磨到-40μm,再经水力旋流器分级分选去除底流杂质,溢流浆体即为CaO含量较高的制备石灰原料。该专利介绍旋流器分选料浆中Ca(OH)2含量高达95%,除杂分选纯度较高,然而仔细分析该分选技术方案确实还有疏漏之处:(1)是电石渣中含有颗粒细小(一般小于5μm)高岭石、蒙脱石、伊利石等黏土矿物,无论是机械筛分还是旋流器分选都是去粗除杂,都不可能去除掉这些细颗粒的黏土矿物杂质,因此分选产品中CaO含量都不会很高。(2)专利介绍电石渣经湿法粉磨分散加工后,即认定钙质矿物是稳定的单体形式存在。其实,由于单体Ca(OH)2或CaCO3是纳米级颗粒,这些粉体的比表面积巨大有强烈的团聚倾向。微观实验观测表明湿磨电石渣中钙质矿物70%以上仍为团聚体状态,钙质矿物团聚体尺寸一般约30μm,与石英、莫来石杂质矿物粒度相当,因此这些料浆用旋流器分级除杂,不能达到理想的分选除杂效果。
“利用电石渣生产电石原料的方法”【申请号:201510950451.6】,介绍了一种将电石渣杂质进行物理分离后提取氧化钙成分,利用电石渣生产电石原料的方法。该专利除杂分选的技术特征是干法机械筛分(180μm)筛除杂质粗颗粒,细粉经磁选回收硅铁后,干法粉磨为-45μm的细粉料。细粉料加水调配为15%~25%浆体,经水力旋流器分级分选去除底流杂质,溢流浆体即为CaO含量较高的制备石灰原料。该专利介绍旋流器分选料浆中Ca(OH)2纯度可达96%,但细心探究该分选除杂的技术方案还有欠缺之处:(1)与上一个专利技术一样,不能去除细小的黏土矿物杂质;也不能使钙质矿物呈现稳定的单体矿物分散形式,确保旋流器的分选效果。(2)从-180μm电石渣细料中磁选提取硅铁杂质没有意义。硅铁矿物粒度一般大于200μm,而-180μm电石渣细料中几乎没有硅铁颗粒,磁选也提取不到硅铁料。
综上所述,现有电石渣中非钙质杂质矿物去除方法,存在着亚微米级细粒级黏土矿物去除量低,石英、莫来石、钠长石微米级用旋流器选出量少,获得钙质原料产品纯度仍然较低的问题。要使电石渣中丰富的钙元素转化为制备石灰的高品位原料,在PVC、PVA等化工产品生产过程中资源循环利用,需要一种提纯电石渣中钙质料的新技术。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,采用物理方法分选电石渣原料,得到高钙电石渣料和硅铁料产品,分选过程中三次选出杂质料。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,包括:
步骤Ⅰ,用筛孔尺寸315μm筛网干法筛分电石渣原料,筛下料为一次提纯的电石渣料;
步骤Ⅱ,用筛孔尺寸18μm的筛网干法筛分所述一次提纯的电石渣料,筛上料为二次提纯的电石渣料;
步骤Ⅲ,将所述二次提纯的电石渣料加水配制为料浆,并加入分散剂,在球磨机内粉磨制成均匀稳定的电石渣悬浮液;
步骤Ⅳ,将所述电石渣悬浮液泵送入水力旋流器内分级分选,溢流料为三次提纯的电石渣料;
步骤Ⅴ,过滤所述三次提纯的电石渣料,分选最终产品高钙电石渣。
优选地,所述步骤Ⅰ中,筛分仪器采用电磁三维振动筛分仪或超声波振动筛。
优选地,可利用弱磁场或中等磁场磁选机干法磁选步骤Ⅰ的筛上料,提取出硅铁料,剩余的非磁性料为杂质1。
优选地,所述步骤Ⅱ中,筛分机械采用超声波振动筛,筛下料是杂质料,称为杂质2。
优选地,所述步骤Ⅲ中,料浆固含量为15%~20%。
优选地,所述分散剂是羟丙基甲基纤维素和蔗糖两种试剂的复合料,掺量分别是固态电石渣质量的0.4%、0.1%。
优选地,所述羟丙基甲基纤维素为黏度大于150Pa·s的羟丙基甲基纤维素产品,其他理化指标满足GB 1886.109指标要求。
优选地,所述步骤Ⅳ中,电石渣悬浮液进入旋流器入口的平均流速不低于4m/s。
优选地,可利用压滤机或真空抽滤机过滤步骤Ⅳ分选得到的底流料,得到固体料杂质3,过滤得到的水返回到步骤Ⅲ中,替代部分原水配制料浆。
优选地,所述步骤Ⅴ中,过滤得到的水返回到步骤Ⅲ中,替代部分原水配制料浆。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)筛分分选过程中去除了黏土矿物,提高电石渣料浆中灼烧基CaO含量。例如,电石渣原料中灼烧基CaO含量约为78%,干法筛除掉+315μm粗粉后,-315μm细粉中灼烧基CaO含量为79%。-315μm粉料再经18μm筛子筛分去除细粉(黏土矿物含量高),得到18~315μm细粉中灼烧基CaO含量为81%。因此采用18μm筛子筛分除杂后,电石渣试样中灼烧基CaO含量可提高2%。
(2)采用分散剂制成均匀的悬浮液,提高旋流器的分选效率。例如,18~315μm细粉中灼烧基CaO含量为81%,加水配制为浆体再粉磨均化分散后,用旋流器分级分选,分选产品(溢流料)灼烧基CaO含量为83%。同一电石渣试样在配制料浆时加入分散剂(羟丙基甲基纤维素0.4%和蔗糖0.1%),湿法粉磨分散后旋流器分级分选细粉中灼烧基CaO含量为92%,比现有同类技术灼烧基CaO含量提高了9%。
附图说明
图1是本发明工艺过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示,本发明一种去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,包括以下步骤:
步骤Ⅰ,315μm筛子筛分
用筛孔尺寸315μm筛网干法筛分电石渣原料,筛分仪器采用电磁三维振动筛分仪或超声波振动筛。筛上料(+315μm)为含杂质料;筛下料(-315μm)为一次提纯的电石渣料。
步骤Ⅱ1,干法磁选
用磁选机干法磁选提取出+315μm电石渣中硅铁料,剩余的非磁性料为杂质1。硅铁属于强磁性矿物,因此可采用弱磁场或中等磁场磁选机。
步骤Ⅱ,18μm筛子筛分
一次提纯的-315μm电石渣料,用筛孔尺寸18μm的筛子筛分。筛下料是含黏土矿物较多的杂质料,称为杂质2;筛上料(18~315μm)是二次提纯的电石渣料。筛分机械采用超声波振动筛。
步骤Ⅲ,湿法粉磨分散
将二次提纯的18~315μm电石渣料加水配制为固含量15%~20%的料浆,分散剂是羟丙基甲基纤维素和蔗糖两种试剂的复合料,掺量分别是固态电石渣料质量的0.4%、0.1%。羟丙基甲基纤维素需采用黏度大于150Pa·s的羟丙基甲基纤维素产品,其他理化指标需满足GB1886.109指标要求。将电石渣料、水和分散剂三者的配合料,进入球磨机内粉磨约2min,制成均匀稳定的电石渣悬浮液。
步骤Ⅳ,水力旋流器分选
将电石渣悬浮液泵送入水力旋流器内分级分选,浆体进入旋流器入口的平均流速不低于4m/s。溢流料(细料)为三次提纯的电石渣,称为高钙电石渣料浆;底流料(粗料)为含石英、碳化硅、莫来石等较多的杂质料,称为杂质3的料浆。
步骤Ⅴ1,杂质过滤
用压滤机或真空抽滤机过滤杂质3的料浆,得到固体料杂质3。过滤得到的水返回到步骤Ⅲ中,替代部分原水配制料浆。
步骤Ⅴ,产品过滤
用压滤机或真空抽滤机过滤高钙电石渣料浆,分选最终产品高钙电石渣。过滤得到的水返回到步骤Ⅲ中,替代部分原水配制料浆。
以上步骤中,步骤Ⅱ1和步骤Ⅴ1并非必须进行的,为优选步骤。
以下是一个具体实施例。
陕西榆林地区电石渣原料灼烧基CaO含量为76.4%,用筛孔尺寸315μm筛网干法筛分去除+315μm粗粉(超声波振动筛)。-315μm细粉料的产率为99.4%,灼烧基CaO含量为78.3%。+315μm粗料用干法磁选机(背景磁场磁感应强度0.2T)磁选提取硅铁,产率为35%;非磁性料为杂质1,其灼烧基CaO含量不超过54%。-315μm细粉料用18μm筛孔尺寸筛子干法筛分去除细粒级中黏土矿物杂质,筛分设备为超声波振动筛。-18μm细粉料为杂质2,其灼烧基CaO含量不超过73%;18~315μm粗料产率95%,灼烧基CaO含量不低于80.1%。
将18~315μm电石渣加水配制为固含量15%~20%的料浆,分散剂是羟丙基甲基纤维素(黏度为200Pa·s)和蔗糖两种试剂的复合料,其掺量分别是固态电石渣质量的0.4%、0.1%。料浆在球磨机内混合粉磨2min,制成均匀稳定的电石渣悬浮液。
电石渣悬浮液泵送入水力旋流器内分级分选,旋流器入口流体平均速度为5m/s。溢流料(细料)为三次提纯后的高钙电石渣料浆,经抽滤脱水得到分选最终产品,旋流器分选产品产率约为90%,灼烧基CaO含量为93.4%。底流料(粗料)为含石英、莫来石、碳化硅较多的杂质料,即杂质3的料浆,料浆经抽滤脱水得到杂质3,其灼烧基CaO含量低于为65%。

Claims (10)

1.一种去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,其特征在于,包括:
步骤Ⅰ,用筛孔尺寸315μm筛网干法筛分电石渣原料,筛下料为一次提纯的电石渣料;
步骤Ⅱ,用筛孔尺寸18μm的筛网干法筛分所述一次提纯的电石渣料,筛上料为二次提纯的电石渣料;
步骤Ⅲ,将所述二次提纯的电石渣料加水配制为料浆,并加入分散剂,在球磨机内粉磨制成均匀稳定的电石渣悬浮液;
步骤Ⅳ,将所述电石渣悬浮液泵送入水力旋流器内分级分选,溢流料为三次提纯的电石渣料;
步骤Ⅴ,过滤所述三次提纯的电石渣料,分选最终产品高钙电石渣。
2.根据权利要求1所述去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,其特征在于,所述步骤Ⅰ中,筛分仪器采用电磁三维振动筛分仪或超声波振动筛。
3.根据权利要求1或2所述去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,其特征在于,利用弱磁场或中等磁场磁选机干法磁选步骤Ⅰ的筛上料,提取出硅铁料,剩余的非磁性料为杂质1。
4.根据权利要求1所述去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,其特征在于,所述步骤Ⅱ中,筛分机械采用超声波振动筛,筛下料是杂质料,称为杂质2。
5.根据权利要求1所述去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,其特征在于,所述步骤Ⅲ中,料浆固含量为15%~20%。
6.根据权利要求1或5所述去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,其特征在于,所述分散剂是羟丙基甲基纤维素和蔗糖两种试剂的复合料,掺量分别是固态电石渣质量的0.4%、0.1%。
7.根据权利要求6所述去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,其特征在于,所述羟丙基甲基纤维素为黏度大于150Pa·s的羟丙基甲基纤维素产品,其他理化指标满足GB1886.109指标要求。
8.根据权利要求1所述去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,其特征在于,所述电石渣悬浮液进入旋流器入口的平均流速不低于4m/s。
9.根据权利要求1所述去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,其特征在于,利用压滤机或真空抽滤机过滤步骤Ⅳ分选得到的底流料,得到固体料杂质3,过滤得到的水返回到步骤Ⅲ中,替代部分原水配制料浆。
10.根据权利要求1所述去除电石渣中非钙质矿物杂质的方法,其特征在于,所述步骤Ⅴ中,过滤得到的水返回到步骤Ⅲ中,替代部分原水配制料浆。
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