CN112408445A

CN112408445A - 一种氧化钙生产装置及生产方法

Info

Publication number: CN112408445A
Application number: CN202011421588.XA
Authority: CN
Inventors: 程终发
Original assignee: Shandong Taihe Water Treatment Technologies Co Ltd
Current assignee: Shandong Taihe Water Treatment Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2021-02-26

Abstract

本发明公开了一种氧化钙生产装置及生产方法。该方法利用煅烧塔为反应装置，以工业废料电石渣为原料，通过在煅烧塔内对设备进行合理的干燥、预热、煅烧区设置，物料经塔外预热除水、塔内干燥—预烧—煅烧工艺处理，合成纯度＞85%的氧化钙产品，产品收率＞90%。其中，所述的煅烧塔干燥及预烧处理区均设有碳化硅、陶瓷等材质耐高温流化振动筛，可以保证进入煅烧区的物料与热源充分接触，提高物料的烧失量；本发明装置结构简单、占地面积小、能量利用效率高，同时实现了电石渣的高效循环利用，利于工业化生产。

Description

一种氧化钙生产装置及生产方法

技术领域

本发明涉及一种氧化钙生产装置及生产方法，属于氧化钙的生产工艺技术领域。

背景技术

电石渣是电石生产乙炔时产生的以氢氧化钙为主要成分的固体废残渣，约含氢氧化钙85~95%，碳酸钙1~10%，渣液pH值＞12，呈强碱性。以电石CaC₂与水为原料湿法生产乙炔的工艺简单成熟，目前在我国仍占较大比重。其具体涉及的化学反应为：

根据上述反应计算，实际工业生产过程，1吨电石加水可生成300多公斤乙炔气，同时产生固含量为10~13%的电石渣浆约20吨。乙炔是我国生产聚氯乙烯树脂PVC等的主要原料，随着PVC行业的不断发展，电石渣产量远远超过聚氯乙烯树脂等的产量。大量电石渣经一次脱水后，含水质量百分比仍高达40~50%，体系呈浆状，运输过程中容易渗漏而造成沿途路面环境污染，长期堆积易造成占地面积大、侵蚀堆积地面等问题，同时，传统的露天堆放电石渣粉尘颗粒随风飘散会对环境造成严重的污染，粉尘颗粒也会危机周围居住群体的正常生活及身体健康。

目前，针对电石渣的资源化利用技术，研究者们已经开展了大量的研究：张万友（Energy Procedia ,2012,17(1):1635~1640）等使用氯化铵和碳酸铵试剂作为萃取剂，通过液相法由电石渣制备了高纯度碳酸钙超细粉末。偰南杰等（《反应温度对电石渣合成纳米 碳酸钙形貌的影响》，中国粉体技术，2015,21（1）：22~26）利用电石渣为原料合成球状纳米碳酸钙。同时，电石渣在水泥生产、酸性废水处理、土壤改良、二氧化碳固化存储及代替石灰石作为脱硫剂等方面的应用均取得一定成效。但是，利用电石渣生产水泥虽解决了废弃物处理问题，经济效益却非常有限；电石渣用于处理废水废气可以实现废废结合，但用量有限；将电石渣用作某些化工产品的生产原料，需进行过程较复杂的预处理过程，投资成本大等。由于电石渣中富含该资源大部分以氢氧化钙的形式存在，还有少部分以碳酸钙形式存在，人们逐渐开展将电石渣资源化利用生产氧化钙的研究。氧化钙，俗称生石灰，可广泛应用于建筑、化工、钢铁、电石、有色金属及环保领域。在建筑材料中可用于粉煤灰加气块和粉煤灰蒸压砖的原材料，也广泛用于路基加固和建筑砂浆中；可用于钢铁冶炼工艺中的脱硫剂；近年来，随着国家对环保问题的逐渐重视，环保用尤其是火电厂脱硫及工业废水处理用石灰的增长速率超过50%。中国专利CN101514027B公开了一种利用电石渣制备氧化钙的生产工艺：首先对电石渣物料进行筛分除杂、一级和二级干燥；干燥后的物料经分离收集煅烧；煅烧后的物料经二次冷却、分离收集得氧化钙成品。张万友等（《利用电石渣制备高纯度 氧化钙的工艺研究》，东北电力大学学报，2014,34（2）：48~51）利用电石渣为原料先置于100~110℃温度下干燥后置于800℃高温焙烧1h，得灰白色预处理电石渣，然后将电石渣与氯化铵按0.6:1的质量比混合并离心过滤分离得氯化钙溶液；再用盐酸酸化氯化钙溶液并加入草酸铵，滴加稀氨水中和过量的盐酸并控制pH=4.4，经过滤、80~130℃干燥制得草酸钙颗粒，500~1000℃焙烧60~120min，制得纯度高达99.05%的氧化钙产品，电石渣中氧化钙回收率84.02%。武志江在《电石渣用作制备氧化钙原料的研究》一文中探究了电石渣粉体的粒度分布特征及矿物的嵌布特征、研究了电石渣原料中化学成分的粒级分布特征、稳定电石渣悬浮液的制备及化学法提纯细粒级电石渣的操作工艺等内容。但是随着人们消费水平得日益提高，电石渣的排放量逐年增加，现有技术已经很难满足电石渣的快速消耗，如何实现电石渣的有效资源化利用和治理成为亟待解决的技术问题。其中利用电石渣制备活性氧化钙，一方面可以解决我国PVC生产过程中的电石渣污染问题，对我国PVC工业发展具有及其重要的意义；另一方面有助于保护石灰石矿产资源和生态环境，使宝贵的石灰石资源可以应用在更重要的领域，使电石渣固废得到减量化、资源化处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化钙生产装置及生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。该方法利用煅烧塔为反应装置，以工业废料电石渣为原料，通过在煅烧塔内分阶段分区对物料进行合理的干燥、预热、煅烧工艺处理，合成纯度＞85%的氧化钙产品，产品收率＞90%，本发明装置结构简单、占地面积小、能量利用效率高，同时实现了电石渣的高效循环利用，利于工业化生产。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：一种氧化钙生产装置，包括反应塔、搅笼挤压传输器、空气干燥器、原料传输泵，所述反应塔、搅笼挤压传输器、空气干燥器、原料传输泵依次连接，所述反应塔由上而下依次设有干燥区、反应预热区、高温焙烧反应区、下料区，所述干燥区的底部设有耐高温流化振动筛，反应预热区的底部设有反应预热区流化振动筛，高温焙烧反应区下部设有焙烧流化床，高温焙烧反应区底部设有下料口，反应塔的一侧高温焙烧反应区位置设有热源进口。

一种氧化钙生产装置的生产方法，包括如下步骤：

（1）将工业生产乙炔产生的电石渣湿料经空气干燥器预处理后传输至搅笼挤压输送器；

（2）从搅笼挤压输送器出来的电石渣混合物料经干燥区再次干燥除水后呈散粉状洒落在煅烧反应塔上端干燥区设置的耐高温流化振动筛上；

（3）从耐高温流化振动筛上筛落的固体进入塔内反应预热区，经高温预热的物料经反应预热区流化振动筛再次振动分散处理进入高温煅烧反应区，反应生成的固体物料落入塔底，生成的气体从塔顶溢出进入尾气处理装置；将落入塔底的反应产物转送至冷却系统经两级或多级冷却，同时进行除尘处理，得氧化钙产品。

作为本发明的进一步方案，所述的步骤（1）中电石渣湿料经干燥器预处理后含水量应为10~50%。

作为本发明的进一步方案，所述的步骤（1）所述的电石渣湿料经干燥器预处理后的含水量应为15~25%。

作为本发明的进一步方案，所述的步骤（1）中预处理干燥器选择为多级串联的空气干燥器、悬浮预热干燥器中的任意一种或其两种的任意组合。

作为本发明的进一步方案，所述的步骤（2）和步骤（3）中流化振动筛的材质为碳化硅或陶瓷中的任一种。

作为本发明的进一步方案，所述的步骤（2）耐高温流化振动筛目数范围为6~20目，步骤（3）中反应预热区流化振动筛目数范围为50~80目。

作为本发明的进一步方案，所述的反应塔塔高为10~100m。

作为本发明的进一步方案，反应塔塔高选择50~70m。

作为本发明的进一步方案，所述的干燥区温度控制范围为200~300℃，预热区温度控制范围为300~500℃，焙烧区温度控制范围为800~1000℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用高温反应塔对预热和搅碎处理后的电石渣进行焙烧的方法生产氧化钙，采用较高塔身设计的反应塔同时设有干燥区、反应预热区、高温焙烧区，可有效提高热源的综合利用；反应塔内不同区域之间均设有流化振动筛网，即可避免物料因受热不均匀而造成的烧结成“瘤”现象，同时可提高焙烧过程物料的传质传热效率，避免氧化钙的“生烧”或“过烧”，提高原料的烧失量和产品质量。以工业废料电石渣为原料，通过在煅烧塔内分阶段分区对物料进行合理的干燥、预热、煅烧工艺处理，合成纯度＞85%的氧化钙产品，产品收率＞90%，本发明装置结构简单、占地面积小、能量利用效率高，同时实现了电石渣的高效循环利用，利于工业化生产。

附图说明

图1为本发明氧化钙生产装置结构示意图。

其中：1.反应塔，11.干燥区，12.反应预热区，13.高温焙烧反应区，14.下料区，15、耐高温流化振动筛，16. 反应预热区流化振动筛，17.焙烧流化床，18.热源进口，19.下料口，2.搅笼挤压传输器，3. 空气干燥器，4.原料传输泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的阐述。

一种氧化钙生产装置，包括反应塔1、搅笼挤压传输器2、空气干燥器3、原料传输泵4，所述反应塔1、搅笼挤压传输器2、空气干燥器3、原料传输泵4依次连接，所述反应塔1由上而下依次设有干燥区11、反应预热区12、高温焙烧反应区13、下料区14，所述干燥区的底部设有耐高温流化振动筛15，反应预热区的底部设有反应预热区流化振动筛16，高温焙烧反应区下部设有焙烧流化床17，高温焙烧反应区底部设有下料口19，反应塔1的一侧高温焙烧反应区位置设有热源进口18。

利用上述氧化钙生产装置的生产方法，包括如下步骤：

所述的步骤（1）中电石渣湿料经干燥器预处理后含水量应为10~50%。

所述的步骤（1）所述的电石渣湿料经干燥器预处理后的含水量应为15~25%。

所述的步骤（1）中预处理干燥器选择为多级串联的空气干燥器、悬浮预热干燥器中的任意一种或其两种的任意组合。

所述的步骤（2）和步骤（3）中流化振动筛的材质为碳化硅或陶瓷中的任一种。

所述的步骤（2）耐高温流化振动筛目数范围为6~20目，步骤（3）中反应预热区流化振动筛目数范围为50~80目。

所述的反应塔塔高为10~100m。

反应塔塔高选择50~70m。

所述的干燥区温度控制范围为200~300℃，预热区温度控制范围为300~500℃，焙烧区温度控制范围为800~1000℃。

具体本实施例：以反应塔塔高50m为例，将含水量为81.3%的电石渣湿料经原料传输泵4按照500kg/h的速度转输至两级串联的空气干燥器组成的预热干燥系统3中，经过180~200℃两级干燥预热处理，从预热干燥系统3底部出来的物料取样检测水分含量为21.8%；经两级预热干燥器预处理后的物料传输至搅笼输送器2后，经挤压成条的电石渣混合物料直接进入反应塔干燥区11，在200~300℃再次加热干燥后呈分散状粉体落入干燥区11与预热反应区12之间设置的流化振动筛15上，从硫化振动筛15筛落的物料在经过预热反应区12落入流化振动筛16时，物料温度可以达到400~500℃；从流化振动筛16振动分散后的固体在焙烧区13经800~900℃的高温焙烧反应产生的固体产品经焙烧流化床17筛分后经焙烧区17下料口19落入下料区14，高温产品从反应塔下料区14底部出料口两级冷却除尘系统冷却处理，得含量＞90%的氧化钙产品；焙烧反应过程产生的二氧化碳及水蒸气等尾气经塔顶出气口进入尾气处理装置进行分离吸收处理。

其中，上述高温反应塔1为夹层煅烧塔，所用热源供应方式可以为电加热、燃烧加热等中的任意一种；

其中，上述干燥区11的高度约为10m，干燥区11与预热区12之间设置的流化振动筛15材质选择为陶瓷材料，目数为10目；

其中，上述预热区12的高度约为15m，预热反应区12与焙烧区13之间设置的流化振动筛16材质选择为碳化硅或陶瓷材料的任一种，目数为70目；

其中，上述焙烧反应区13的高度约为20m，物料在反应塔1内自干燥区11至焙烧反应区13下落过程中，与高温热源提供的系统温度呈逆流传热过程，反应更充分，各区之间设置的振动筛装置可以有效避免物料的烧结成“瘤”和过烧等现象的发生，提高了产品的质量。

以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种氧化钙生产装置，其特征在于，包括反应塔、搅笼挤压传输器、空气干燥器、原料传输泵，所述反应塔、搅笼挤压传输器、空气干燥器、原料传输泵依次连接，所述反应塔由上而下依次设有干燥区、反应预热区、高温焙烧反应区、下料区，所述干燥区的底部设有耐高温流化振动筛，反应预热区的底部设有反应预热区流化振动筛，高温焙烧反应区下部设有焙烧流化床，高温焙烧反应区底部设有下料口，反应塔的一侧高温焙烧反应区位置设有热源进口。

2.利用如权利要求1所述的一种氧化钙生产装置的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种氧化钙的生产方法，其特征在于，所述的步骤（1）中电石渣湿料经干燥器预处理后含水量应为10~50%。

4.根据权利要求2或3所述的一种氧化钙的生产方法，其特征在于，所述的步骤（1）所述的电石渣湿料经干燥器预处理后的含水量应为15~25%。

5.根据权利要求2所述的一种氧化钙的生产方法，其特征在于，所述的步骤（1）中预处理干燥器选择为多级串联的空气干燥器、悬浮预热干燥器中的任意一种或其两种的任意组合。

6.据权利要求2所述的一种氧化钙的生产方法，其特征在于，所述的步骤（2）和步骤（3）中流化振动筛的材质为碳化硅或陶瓷中的任一种。

7.根据要求2一种氧化钙的生产方法，其特征在于，所述的步骤（2）耐高温流化振动筛目数范围为6~20目，步骤（3）中反应预热区流化振动筛目数范围为50~80目。

8.根据权利要求2所述的一种氧化钙的生产方法，其特征在于，所述的反应塔塔高为10~100m。

9.根据权利要求1所述的一种氧化钙的生产方法，其特征在于，反应塔塔高选择50~70m。

10.根据权利要求8所述的一种氧化钙的生产方法，其特征在于，所述的干燥区温度控制范围为200~300℃，预热区温度控制范围为300~500℃，焙烧区温度控制范围为800~1000℃。