CN111717929A - 一种电石渣综合利用装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种电石渣综合利用装置及方法，装置包括浮选除硅单元、活性石灰制备单元和微粉碳酸钙制备单元；浮选除硅单元包括浮选搅拌槽、浮选机及第一压滤机，活性石灰制备单元包括预热器、焙烧炉、冷却器及压球成型系统，微粉碳酸钙制备单元包括强磁磁选机、水力旋流器、碳化槽、浓缩机、第二压滤机及干燥粉磨系统。方法为：调整电石渣浆料PH值，对浆料脱硅脱碳，压滤制备氢氧化钙滤饼；预热氢氧化钙滤饼，一部分作为脱硫剂，另一部经高温焙烧形成活性石灰，压球成型制备成活性石灰颗粒，其作为电石制备系统原料使用；加水稀释氢氧化钙滤饼，磁选脱除铁化物，除杂后在碳化槽内制备碳酸钙浆液，增浓后压滤制备碳酸钙滤饼，干燥粉磨后形成微粉碳酸钙。

Description

一种电石渣综合利用装置及方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，特别是涉及一种电石渣综合利用装置及方法。
背景技术
据统计，我国现有电石产能在2600万吨左右，同时每年产生的电石渣超过3500万吨，而电石渣中的主要矿物成分为Ca(OH)2，其在电石渣的占比达到70％～85％。现阶段，只有少部分的电石渣被用于制造低附加值的水泥，剩余的绝大部分电石渣都没有实现循环再利用，这部分电石渣不但会占用大量的土地，而且还会由于电石渣的碱液和残留电石的水解，进而造成生态环境、地下水以及土壤等污染。因此，解决电石渣循环再利用难的问题十分必要。
为此，申请号为200610031408.0的中国专利公开了一种由电石渣制备高纯轻质碳酸钙微粉的方法，申请号为201310691661.9的中国专利公开了一种以电石渣为原料制取纳米碳酸钙的方法，尽管上述两个专利申请中都涉及了电石渣循环再利用的方法，一个利用电石渣制备碳酸钙微粉，另一个是利用电石渣制取纳米碳酸钙。但是，上述两个专利申请中的方法都存在着问题。第一，中间产物都存在氨水，而氨水属于化学危险品，其储存条件和使用要求较高；第二，都没有提及到如何脱除电石渣中的铁化物和残碳，而铁化物和残碳又是影响微粉碳酸钙质量和白度的主要因素；第三，都存在工艺流程长、过程复杂、产品杂质含量高、产品质量差等缺点。申请号为201811136653.7的中国专利公开了一种利用电石渣生产活性氧化钙的装置及方法，虽然该专利申请涉及了电石渣循环再利用的方法，具体利用电石渣来制备活性石灰，但其采用的是闪蒸干燥和动态煅烧的方法，此方法难以用于大规模的工业生产，而且其产品捕集器所收集的热量用于多级预热器，这会造成热量的明显不平衡和浪费。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电石渣综合利用装置及方法，能够根据实际需要分别制备出微粉碳酸钙(CaCO3)、脱硫剂(氢氧化钙)和活性石灰(氧化钙)，且制备微粉碳酸钙时的中间产物中没有氨水存在，通过脱除铁化物、硅和碳，有效提高了微粉碳酸钙的质量和白度，同时具有工艺流程简单、操作容易、能耗低的特点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电石渣综合利用装置，包括浮选除硅单元、活性石灰制备单元和微粉碳酸钙制备单元；所述浮选除硅单元包括浮选搅拌槽、浮选机及第一压滤机；所述活性石灰制备单元包括预热器、焙烧炉、冷却器及压球成型系统；所述微粉碳酸钙制备单元包括强磁磁选机、水力旋流器、碳化槽、浓缩机、第二压滤机及干燥粉磨系统；所述浮选搅拌槽的顶部进料口用于输入电石渣原料，电石渣原料由电石制备系统输出；所述浮选搅拌槽的底部出料口与浮选机的顶部进料口相连通，浮选机的顶部浆液出口用于输出电石渣尾矿浆，浮选机的底部出料口用于输出电石渣精矿浆，浮选机的底部出料口与第一压滤机的进料口相连通，第一压滤机的滤出液出口与浮选搅拌槽的顶部进料口相连通，第一压滤机的出料口用于输出氢氧化钙滤饼，第一压滤机的出料口分两路输出，第一路与预热器的进料口相连通且用于制备活性石灰，第二路与强磁磁选机的进料口相连通且用于制备微粉碳酸钙；所述预热器的出料口与焙烧炉的进料口相连通，焙烧炉的出料口与冷却器的进料口相连通，冷却器的出料口与压球成型系统的进料端相连通，压球成型系统的出料端用于输出活性石灰颗粒；所述强磁磁选机的第一出料口用于排放磁选出的铁化物，强磁磁选机的第二出料口用于输出去除铁化物的氢氧化钙浆液；所述强磁磁选机的第二出料口与水力旋流器的顶部进料口相连通，水力旋流器的底部排渣口用于排出固态杂质，水力旋流器的顶部浆液出口用于排出氢氧化钙精制浆液，水力旋流器的顶部浆液出口与碳化槽的顶部进料口相连通，碳化槽的底部出料口用于排出碳酸钙浆液，碳化槽的底部出料口与浓缩机的顶部进料口相连通，浓缩机的顶部澄清液出口与碳化槽的顶部进料口相连通，浓缩机的底部出料口第二压滤机的进料口相连通，第二压滤机的出料口与干燥粉磨系统的进料口相连通，干燥粉磨系统的出料口用于排出微粉碳酸钙。
一种电石渣综合利用方法，采用了所述的电石渣综合利用装置，包括如下步骤：
步骤一：浮选除硅脱碳
步骤①：将电石渣原料经计量后输入浮选搅拌槽内，同时向浮选搅拌槽内输入定量的捕捉剂、起泡剂和PH值调节剂，使电石渣浆料的PH值处于7.0～7.5之间；
步骤②：将调整好PH值的电石渣浆料输入浮选机内，同时向浮选机内输入脱硅浮选剂，并且进行三次反浮选脱硅，使电石渣原料A中的硅含量降到1.7％以下；
步骤③：当电石渣浆料完成三次反浮选脱硅后，再向浮选机内输入脱碳浮选剂，而且只进行一次浮选脱碳，使电石渣原料中的碳含量降到0.7％以下；
步骤④：将完成脱硅和脱碳的电石渣浆料输入第一压滤机中，通过第一压滤机对电石渣浆料进行脱水，直到形成含水率为12％～17％的氢氧化钙滤饼；
步骤二：活性石灰制备
步骤①：将氢氧化钙滤饼输入预热器内，在预热器内对氢氧化钙滤饼进行预热，预热气体为焙烧炉排出的高温废气，高温废气的温度为900℃～1050℃；
步骤②：完成预热的氢氧化钙滤饼分两路输出，一路直接输出作为脱硫剂，该脱硫剂的含水量≤0.5％，而另一路进入焙烧炉内进行高温焙烧，焙烧温度为900℃～1050℃，焙烧时间为2s～20s，直至形成活性石灰；
步骤③：焙烧完成后形成的活性石灰直接进入冷却器内，冷空气在冷却器内与活性石灰进行逐级热交换，直到冷空气被加热到650℃～800℃进入焙烧炉内用于燃料助燃，而活性石灰降温至80℃以下；
步骤④：将冷却好的活性石灰输入压球成型系统内，并制备成活性石灰颗粒，活性石灰颗粒直接输送至电石制备系统内作为原料使用，制备好的活性石灰颗粒的粒径为φ30mm～φ90mm，抗压强度≥650N，落下强度≥95％；
步骤三：微粉碳酸钙制备
步骤①：将氢氧化钙滤饼加水稀释，直到形成质量浓度为10％～15％的氢氧化钙浆液；
步骤②：将氢氧化钙浆液输入强磁磁选机内，通过强磁磁选机将氢氧化钙浆液内的铁化物分离排出，使氢氧化钙浆液中的铁化物含量降到0.15％以下；
步骤③：将脱除了铁化物的氢氧化钙浆液输入水力旋流器内，通过水力旋流器将氢氧化钙浆液中的固态杂质分离排出；
步骤④：将脱除了固态杂质的氢氧化钙浆液输入碳化槽，向碳化槽内输入二氧化碳气体，通过搅拌使氢氧化钙与二氧化碳气体发生反应，反应时间为2h～10h，直至在碳化槽内形成碳酸钙浆液；
步骤⑤：将碳酸钙浆液输入浓缩机内，通过浓缩机将碳酸钙浆液的质量浓度提高到70％～75％；
步骤⑥：将增浓后的碳酸钙浆液输入第二压滤机内，通过第二压滤机对碳酸钙浆液进行脱水，直到形成含水率为12％～17％的碳酸钙滤饼；
步骤⑦：将脱水后的碳酸钙滤饼输入干燥粉磨系统内，通过干燥粉磨系统对碳酸钙滤饼进行干燥和粉磨，干燥温度为70℃～120℃，直至形成含水率＜1％的微粉碳酸钙。
本发明的有益效果：
本发明的电石渣综合利用装置及方法，能够根据实际需要分别制备出微粉碳酸钙(CaCO3)、脱硫剂(氢氧化钙)和活性石灰(氧化钙)，且制备微粉碳酸钙时的中间产物中没有氨水存在，通过脱除铁化物、硅和碳，有效提高了微粉碳酸钙的质量和白度，同时具有工艺流程简单、操作容易、能耗低的特点。
附图说明
图1为本发明的一种电石渣综合利用装置的结构原理图；
图中，1—浮选搅拌槽，2—浮选机，3—第一压滤机，4—预热器，5—焙烧炉，6—冷却器，7—压球成型系统，8—强磁磁选机，9—水力旋流器，10—碳化槽，11—浓缩机，12—第二压滤机，13—干燥粉磨系统，14—电石制备系统，A—电石渣原料，B—电石渣尾矿浆，C—氢氧化钙滤饼，D—活性石灰颗粒，E—铁化物，F—固态杂质，G—微粉碳酸钙。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种电石渣综合利用装置，包括浮选除硅单元、活性石灰制备单元和微粉碳酸钙制备单元；所述浮选除硅单元包括浮选搅拌槽1、浮选机2及第一压滤机3；所述活性石灰制备单元包括预热器4、焙烧炉5、冷却器6及压球成型系统7；所述微粉碳酸钙制备单元包括强磁磁选机8、水力旋流器9、碳化槽10、浓缩机11、第二压滤机12及干燥粉磨系统13；所述浮选搅拌槽1的顶部进料口用于输入电石渣原料A，电石渣原料A由电石制备系统14输出；所述浮选搅拌槽1的底部出料口与浮选机2的顶部进料口相连通，浮选机2的顶部浆液出口用于输出电石渣尾矿浆B，浮选机2的底部出料口用于输出电石渣精矿浆，浮选机2的底部出料口与第一压滤机3的进料口相连通，第一压滤机3的滤出液出口与浮选搅拌槽1的顶部进料口相连通，第一压滤机3的出料口用于输出氢氧化钙滤饼C，第一压滤机3的出料口分两路输出，第一路与预热器4的进料口相连通且用于制备活性石灰，第二路与强磁磁选机8的进料口相连通且用于制备微粉碳酸钙；所述预热器4的出料口与焙烧炉5的进料口相连通，焙烧炉5的出料口与冷却器6的进料口相连通，冷却器6的出料口与压球成型系统7的进料端相连通，压球成型系统7的出料端用于输出活性石灰颗粒D；所述强磁磁选机8的第一出料口用于排放磁选出的铁化物E，强磁磁选机8的第二出料口用于输出去除铁化物E的氢氧化钙浆液；所述强磁磁选机8的第二出料口与水力旋流器9的顶部进料口相连通，水力旋流器9的底部排渣口用于排出固态杂质F，水力旋流器9的顶部浆液出口用于排出氢氧化钙精制浆液，水力旋流器9的顶部浆液出口与碳化槽10的顶部进料口相连通，碳化槽10的底部出料口用于排出碳酸钙浆液，碳化槽10的底部出料口与浓缩机11的顶部进料口相连通，浓缩机11的顶部澄清液出口与碳化槽10的顶部进料口相连通，浓缩机11的底部出料口第二压滤机12的进料口相连通，第二压滤机12的出料口与干燥粉磨系统13的进料口相连通，干燥粉磨系统13的出料口用于排出微粉碳酸钙G。
本实施例中，电石渣原料A的粒度≤0.1mm，电石渣原料A的含水率为13％～16％，电石渣原料A中的铁化物B含量为0.5％，电石渣原料A中的硅含量为4％～5％，电石渣原料A中的碳含量为2％；浮选剂分为脱硅浮选剂和脱碳浮选剂，脱硅浮选剂采用六偏磷酸钠和十二胺，脱碳浮选剂采用煤油和12#油；碳化槽10的数量为3～12个，一部分用于进行常规碳化反应，另一部分用于澄清液的增浓，且两部分的碳化槽10交替使用；第一压滤机3的滤出液直接返回浮选搅拌槽1进行循环利用；第二压滤机12的滤出液直接返回碳化槽10进行循环利用；预热器4包括一个干燥器和四个悬浮预热器并且依次相连；焙烧炉5采用悬浮焙烧炉；冷却器6包括三个悬浮冷却器并且依次相连；压球成型系统7包括提升机、料仓、喂料机、压球机和振动筛并且依次连接；干燥粉磨系统13包括喂料机、烘干磨机、选粉机、除尘器及风机并且依次连接。
一种电石渣综合利用方法，采用了所述的电石渣综合利用装置，包括如下步骤：
步骤一：浮选除硅脱碳
步骤①：将电石渣原料A经计量后输入浮选搅拌槽1内，同时向浮选搅拌槽1内输入定量的捕捉剂、起泡剂和PH值调节剂，使电石渣浆料的PH值处于7.0～7.5之间；
步骤②：将调整好PH值的电石渣浆料输入浮选机2内，同时向浮选机2内输入脱硅浮选剂，并且进行三次反浮选脱硅，使电石渣原料A中的硅含量降到1.7％以下；
步骤③：当电石渣浆料完成三次反浮选脱硅后，再向浮选机2内输入脱碳浮选剂，而且只进行一次浮选脱碳，使电石渣原料A中的碳含量降到0.7％以下；
步骤④：将完成脱硅和脱碳的电石渣浆料输入第一压滤机3中，通过第一压滤机3对电石渣浆料进行脱水，直到形成含水率为12％～17％的氢氧化钙滤饼C；
步骤二：活性石灰制备
步骤①：将氢氧化钙滤饼C输入预热器4内，在预热器4内对氢氧化钙滤饼C进行预热，预热气体为焙烧炉5排出的高温废气，高温废气的温度为900℃～1050℃；
步骤②：完成预热的氢氧化钙滤饼C分两路输出，一路直接输出作为脱硫剂，该脱硫剂的含水量≤0.5％，而另一路进入焙烧炉5内进行高温焙烧，焙烧温度为900℃～1050℃，焙烧时间为2s～20s，直至形成活性石灰；
步骤③：焙烧完成后形成的活性石灰直接进入冷却器6内，冷空气在冷却器6内与活性石灰进行逐级热交换，直到冷空气被加热到650℃～800℃进入焙烧炉5内用于燃料助燃，而活性石灰降温至80℃以下；
步骤④：将冷却好的活性石灰输入压球成型系统7内，并制备成活性石灰颗粒D，活性石灰颗粒D直接输送至电石制备系统14内作为原料使用，制备好的活性石灰颗粒D的粒径为φ30mm～φ90mm，抗压强度≥650N，落下强度≥95％；
步骤三：微粉碳酸钙制备
步骤①：将氢氧化钙滤饼C加水稀释，直到形成质量浓度为10％～15％的氢氧化钙浆液；
步骤②：将氢氧化钙浆液输入强磁磁选机8内，通过强磁磁选机8将氢氧化钙浆液内的铁化物E分离排出，使氢氧化钙浆液中的铁化物E含量降到0.15％以下；
步骤③：将脱除了铁化物E的氢氧化钙浆液输入水力旋流器9内，通过水力旋流器9将氢氧化钙浆液中的固态杂质F分离排出；
步骤④：将脱除了固态杂质F的氢氧化钙浆液输入碳化槽10，向碳化槽10内输入二氧化碳气体，通过搅拌使氢氧化钙与二氧化碳气体发生反应，反应时间为2h～10h，直至在碳化槽10内形成碳酸钙浆液；
步骤⑤：将碳酸钙浆液输入浓缩机11内，通过浓缩机11将碳酸钙浆液的质量浓度提高到70％～75％；
步骤⑥：将增浓后的碳酸钙浆液输入第二压滤机12内，通过第二压滤机12对碳酸钙浆液进行脱水，直到形成含水率为12％～17％的碳酸钙滤饼；
步骤⑦：将脱水后的碳酸钙滤饼输入干燥粉磨系统13内，通过干燥粉磨系统13对碳酸钙滤饼进行干燥和粉磨，干燥温度为70℃～120℃，直至形成含水率＜1％的微粉碳酸钙G。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种电石渣综合利用装置，其特征在于：包括浮选除硅单元、活性石灰制备单元和微粉碳酸钙制备单元；所述浮选除硅单元包括浮选搅拌槽、浮选机及第一压滤机；所述活性石灰制备单元包括预热器、焙烧炉、冷却器及压球成型系统；所述微粉碳酸钙制备单元包括强磁磁选机、水力旋流器、碳化槽、浓缩机、第二压滤机及干燥粉磨系统；所述浮选搅拌槽的顶部进料口用于输入电石渣原料，电石渣原料由电石制备系统输出；所述浮选搅拌槽的底部出料口与浮选机的顶部进料口相连通，浮选机的顶部浆液出口用于输出电石渣尾矿浆，浮选机的底部出料口用于输出电石渣精矿浆，浮选机的底部出料口与第一压滤机的进料口相连通，第一压滤机的滤出液出口与浮选搅拌槽的顶部进料口相连通，第一压滤机的出料口用于输出氢氧化钙滤饼，第一压滤机的出料口分两路输出，第一路与预热器的进料口相连通且用于制备活性石灰，第二路与强磁磁选机的进料口相连通且用于制备微粉碳酸钙；所述预热器的出料口与焙烧炉的进料口相连通，焙烧炉的出料口与冷却器的进料口相连通，冷却器的出料口与压球成型系统的进料端相连通，压球成型系统的出料端用于输出活性石灰颗粒；所述强磁磁选机的第一出料口用于排放磁选出的铁化物，强磁磁选机的第二出料口用于输出去除铁化物的氢氧化钙浆液；所述强磁磁选机的第二出料口与水力旋流器的顶部进料口相连通，水力旋流器的底部排渣口用于排出固态杂质，水力旋流器的顶部浆液出口用于排出氢氧化钙精制浆液，水力旋流器的顶部浆液出口与碳化槽的顶部进料口相连通，碳化槽的底部出料口用于排出碳酸钙浆液，碳化槽的底部出料口与浓缩机的顶部进料口相连通，浓缩机的顶部澄清液出口与碳化槽的顶部进料口相连通，浓缩机的底部出料口第二压滤机的进料口相连通，第二压滤机的出料口与干燥粉磨系统的进料口相连通，干燥粉磨系统的出料口用于排出微粉碳酸钙。
2.电石渣综合利用方法，采用了权利要求1所述的电石渣综合利用装置，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：浮选除硅脱碳
步骤①：将电石渣原料经计量后输入浮选搅拌槽内，同时向浮选搅拌槽内输入定量的捕捉剂、起泡剂和PH值调节剂，使电石渣浆料的PH值处于7.0～7.5之间；
步骤②：将调整好PH值的电石渣浆料输入浮选机内，同时向浮选机内输入脱硅浮选剂，并且进行三次反浮选脱硅，使电石渣原料A中的硅含量降到1.7％以下；
步骤③：当电石渣浆料完成三次反浮选脱硅后，再向浮选机内输入脱碳浮选剂，而且只进行一次浮选脱碳，使电石渣原料中的碳含量降到0.7％以下；
步骤④：将完成脱硅和脱碳的电石渣浆料输入第一压滤机中，通过第一压滤机对电石渣浆料进行脱水，直到形成含水率为12％～17％的氢氧化钙滤饼；
步骤二：活性石灰制备
步骤①：将氢氧化钙滤饼输入预热器内，在预热器内对氢氧化钙滤饼进行预热，预热气体为焙烧炉排出的高温废气，高温废气的温度为900℃～1050℃；
步骤②：完成预热的氢氧化钙滤饼分两路输出，一路直接输出作为脱硫剂，该脱硫剂的含水量≤0.5％，而另一路进入焙烧炉内进行高温焙烧，焙烧温度为900℃～1050℃，焙烧时间为2s～20s，直至形成活性石灰；
步骤③：焙烧完成后形成的活性石灰直接进入冷却器内，冷空气在冷却器内与活性石灰进行逐级热交换，直到冷空气被加热到650℃～800℃进入焙烧炉内用于燃料助燃，而活性石灰降温至80℃以下；
步骤④：将冷却好的活性石灰输入压球成型系统内，并制备成活性石灰颗粒，活性石灰颗粒直接输送至电石制备系统内作为原料使用，制备好的活性石灰颗粒的粒径为φ30mm～φ90mm，抗压强度≥650N，落下强度≥95％；
步骤三：微粉碳酸钙制备
步骤①：将氢氧化钙滤饼加水稀释，直到形成质量浓度为10％～15％的氢氧化钙浆液；
步骤②：将氢氧化钙浆液输入强磁磁选机内，通过强磁磁选机将氢氧化钙浆液内的铁化物分离排出，使氢氧化钙浆液中的铁化物含量降到0.15％以下；
步骤③：将脱除了铁化物的氢氧化钙浆液输入水力旋流器内，通过水力旋流器将氢氧化钙浆液中的固态杂质分离排出；
步骤④：将脱除了固态杂质的氢氧化钙浆液输入碳化槽，向碳化槽内输入二氧化碳气体，通过搅拌使氢氧化钙与二氧化碳气体发生反应，反应时间为2h～10h，直至在碳化槽内形成碳酸钙浆液；
步骤⑤：将碳酸钙浆液输入浓缩机内，通过浓缩机将碳酸钙浆液的质量浓度提高到70％～75％；
步骤⑥：将增浓后的碳酸钙浆液输入第二压滤机内，通过第二压滤机对碳酸钙浆液进行脱水，直到形成含水率为12％～17％的碳酸钙滤饼；
步骤⑦：将脱水后的碳酸钙滤饼输入干燥粉磨系统内，通过干燥粉磨系统对碳酸钙滤饼进行干燥和粉磨，干燥温度为70℃～120℃，直至形成含水率＜1％的微粉碳酸钙。
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