CN113461345A - 一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置与方法 - Google Patents

一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置与方法，属于再生资源回收再利用技术领域，装置包括烘干系统、除杂系统、焙烧系统和成型系统，各系统间依次连接，形成一套完整的立体框架结构，焙烧系统包括多级悬浮预热器、缓冲槽、冷却器和石灰成品仓。制备时，原料电石渣依次经过烘干与除杂处理，800～930℃下焙烧3‑6s后，落入缓冲槽中停留1‑2min，获得焙烧产品石灰，经冷却后加入粘结剂，压制成石灰成品球。本发明实现了电石渣循环再利用，可将除杂、干燥和焙烧采用一套装置实现，占地省，热耗低，在较低焙烧温度下生成高活性特级品石灰并成球利用，运转率高，运营维护成本低，解决了电石渣的占地和污染生态环境的问题，提高了企业的经济效益。

Description

一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置与方法
技术领域：
本发明属于再生资源回收再利用技术领域，具体涉及一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置与方法。
背景技术：
电石渣是化工厂利用电石水解生产乙炔气后排出的以氢氧化钙为主要成分的工业废渣。乙炔气是十分重要的化工原料，特别是PVC行业，每年消耗乙炔的量高达600～650万t。电石渣的细度在0～100μm之间，其中细度在40～50μm范围内的居多，主要矿物组分为氢氧化钙、碳酸钙和碳化钙，其中氢氧化钙含量占95％以上。电石的制备过程为：活性石灰经筛分后的大块料，或筛分后粉料经压球后，再配定量兰炭和石油焦粉，进入电石煅烧炉煅烧而成。
迄今为止，除少部分电石渣用于制备建筑材料外，绝大部分没有循环再利用，而是就地堆存，不但影响企业的经济效益，还会占用大量土地，对周围的生态环境造成污染。要想从根本上解决问题，只有在技术上谋求突破，急需开发一套一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置，解决上述存在的问题。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置与方法，以期制备高活性度的石灰，实现电石渣的循环再利用，达到不占用土地，提高企业经济效益的目的。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置，包括烘干系统、除杂系统、焙烧系统和成型系统，各系统之间依次连接，其中：
所述的烘干系统包括：电石渣仓和烘干打散机，二者相互连接；
所述的除杂系统包括：金属滤袋收尘器、风选系统和强磁除铁器，各部件之间依次连接；
所述的焙烧系统包括：多级悬浮预热器、缓冲槽、旋风冷却器和石灰成品仓，各部件之间依次连接。
所述的成型系统包括：双轴搅拌机、喂料机、对辊式高压压球机、双层振动筛和电石炉，各部件之间依次连接。
所述的多级悬浮预热器出风管道上设有SCR反应器。
所述的冷却器包括串联的多级旋风冷却器和流态化冷却器。
一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的方法，采用上述装置，包括以下步骤：
步骤1：烘干
电石渣由电石渣仓储存，输送至烘干打散机进行烘干后，获得干电石渣，终水分≤1％，所述的烘干所需热风来至焙烧炉热烟气；
步骤2：除杂
干电石渣依次经过风选除杂与强磁除铁除杂，获得除杂后电石渣；
步骤3：焙烧
除杂后电石渣进入悬浮焙烧系统进行电石渣焙烧，具体的：
(1)除杂后电石渣经过多级悬浮预热器，使燃料和除杂后电石渣与预热后的空气充分混合后，物料进行预热及分解后，完成悬浮焙烧过程，所述的焙烧温度为800～930℃，焙烧时间为3-6s，获得初焙烧产物；
(2)初焙烧产物落入缓冲槽，停留时间为1.3-1.8min，从而在降低焙烧温度的前提下保证产品质量，获得焙烧产物；
(3)焙烧产物冷却至60-90℃后，获得石灰粉成品，输送至石灰成品仓；
步骤4：成型
石灰粉成品进入缓冲料仓，向石灰粉内加入粘结剂，将二者搅拌均匀，压制成椭圆球型石灰成品球。
所述的步骤1中，干电石渣由金属滤袋收尘器收集。
所述的步骤1中，原料电石渣包括组分及质量百分含量为氢氧化钙70.25-75.80％，二氧化硅2.13-3.58％，氧化镁0.24-0.56％，三氧化二铝0.92-2.55％，三氧化二铁0.18-0.52％，二氧化钛0.01-0.06％，含水及其他杂质20.15-24.88％。
所述的步骤1中，焙烧炉热烟气温度为230～260℃。
所述的步骤2中，为防止焙烧反应中过早出现的性质活泼的游离CaO与生料中的SiO2等氧化物发生反应堵塞预热器，将干电石渣送入风选除杂系统进行除杂操作。
所述的步骤2中，风选除杂系统由静态选粉机和动态选粉机组成。
所述的步骤2中，风选除杂与强磁除铁除杂具体过程为：干电石渣先进入风选除杂系统，获得风选合格电石渣，合格产品粒径分布可以精确调节，风选合格电石渣经过强磁除铁器去掉多余杂质后，获得除杂后干电石渣，所述的获得除杂后电石渣中SiO2含量为＜1.5％，且风选效率达最佳值。
所述的步骤3(1)中，多级悬浮预热器对陈杂后电石渣预热后，由顶部分离出150～180℃的焙烧系统废气，废气由金属滤袋收尘器完成净化后排放至烟囱，粉尘达到超低排放指标<10mg/Nm3。
所述的步骤3(1)中，初焙烧产物中夹杂有含氨烟气，所述的含氨烟气温度为300-380℃，经气固分离，含氨烟气进入SCR反应器，在催化剂作用下，将含氨烟气中NOX还原成N2和H2O，达到脱硝目的，氮氧化物排放量＜50mg/Nm3。
所述的步骤3(2)中，初焙烧产物经过缓冲槽低温焙烧后，完成物料生成氧化钙反应。
所述的步骤3(3)中，石灰粉成品灼减为1.8-5.3％，石灰粉成品中氧化钙含量为88.7-93.5％，活性度为340-374ml/4N-HCL10min。
所述的步骤3(3)中，冷却方式为两段式冷却，一段冷却在旋风冷却器中进行，二段冷却在流态化冷却器中进行，其中，一段冷却后，焙烧产物温度冷却至220-260℃；二段冷却后，焙烧产物温度冷却至60-90℃。
所述的步骤4中，按质量比，石灰粉：粘结剂＝1000：(0.5-1.5)，所述的搅拌由双轴搅拌机在室温下完成；压制成球操作由对辊式高压压球机操作完成，线压比为1.5t/mm；石灰成品球尺寸为40×40×25mm，成球率为90％-95％。
所述的步骤4中，石灰成品球经过1.5m高度跌落、抗压、耐磨及活性度等测试，测试结果为，抗压强度为831-845N，耐磨强度为99.1-99.3％，活性度为331-362ml/4N-HCL10min，1.5m跌落比值为92-93。得到满足工艺要求的高活性度，符合一级冶金石灰标准)的合格成品球，并满足电石原料入炉的要求，经双层振动筛过滤，成品送入电石炉工序。
本发明的有益效果是：
本发明实现了电石渣的循环再利用，可将除杂、干燥和焙烧采用一套装置实现，占地省，热耗低(小于1030kcal/kg.CaO)，在较低焙烧温度下生成高活性特级品石灰并成球利用，运转率高，运营维护成本低，解决了电石渣的占地和污染生态环境的问题，提高了企业的经济效益。
附图说明：
图1为本发明实施例1的利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型装置结构走向示意图，其中：
1-电石渣仓；2-烘干打散机；3-金属滤袋收尘器；4-风选系统；5-强磁除铁器，6-多级悬浮预热器；7-SCR反应器、8-缓冲槽、9-旋风冷却器；10-流态化冷却器；11-石灰成品仓；12-双轴搅拌机；13-喂料机；14-对辊式高压压球机；15-双层振动筛；16-电石炉。
具体实施方式：
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。
以下实施例中采用工程用有机纤维类作为粘结剂，电石渣包括组分及质量百分含量为氢氧化钙71.56％，氧化镁0.36％，二氧化硅3.12％，三氧化二铝1.63％，三氧化二铁0.31％，二氧化钛0.02％，含水及其他杂质22.98％。
实施例1
一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置，结构走向示意图如图1所示，包括烘干系统、除杂系统、焙烧系统和成型系统，各系统之间依次连接，具体包括：电石渣仓1、烘干打散机2、金属滤袋收尘器3、风选系统4、强磁除铁器5、多级悬浮预热器6、旋风冷却器7、SCR反应器8、缓冲槽9、流态化冷却器10、石灰成品仓11、双轴搅拌机12、喂料机13、对辊式高压压球机14、双层振动筛15、电石炉16，缓冲槽9设置于多级悬浮预热器6下方，并与旋风冷却器7连接。
一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的方法，采用上述装置，使电石渣通过烘干-除杂-焙烧-成型系统的四个步骤，实现循环再利用的处理过程。
通过对石灰球体取样的化学分析、活性度分析、压球成型分析(包括成球后的抗压强度、耐磨强度和落下强度(1.5m高跌落比值))，研究电石渣的焙烧性能、焙烧产品的活性度以及压球成型性能，以期达到利用电石渣焙烧高活性的石灰并方便传输及储存的目的，具体步骤如下：
步骤一，烘干：
电石渣由电石渣仓1储存，输送至烘干打散机2进行烘干后送至除杂系统，烘干所需热风来至焙烧炉热烟气，使烘干后电石渣终水分≤1％；
步骤二，除杂：
为防止焙烧反应中过早出现的性质活泼的游离CaO与生料中的SiO2等氧化物发生反应堵塞预热器，经金属滤袋收尘器3收集的干电石渣进入风选除杂系统，风选设备由静态和动态选粉机组成，合格产品粒径分布可以精确调节，经风选合格的干电石渣经过强磁除铁器5去掉多余杂质后，使SiO2含量为＜1.5％，且风选效率达最佳值，进入焙烧系统进行电石渣焙烧，废气带入上部多级悬浮预热器，温度为150℃-180℃，由金属滤袋收尘器完成净化，粉尘达到超低排放指标<10mg/Nm3；
步骤三，焙烧：
经风选合格的干电石渣再经进入悬浮焙烧系统进行电石渣焙烧，物料经过多级悬浮预热器6，使燃料和物料能与预热后的空气进行充分的混合，经停留槽7完成物料生成氧化钙反应，物料经过旋风冷却器9进行冷却，冷却到240℃后，进入流态化冷却器10深度冷却到80℃，后输送至石灰成品仓11，制备的石灰性能如表1所示。预热器出风管道上设催化反应器8，300-380℃的含氨烟气在催化剂作用下，将NOX还原成N2和H2O，达到脱硝目的，氮氧化物排放量＜50mg/Nm3。
在本系统中增加缓冲槽7，在槽内停留1.8min，有利于脱除结晶水，吸热完全，保证其充分、有效的完成化学反应，将焙烧温度至800℃进行反应，不但减少了燃料用量，还节约了能源得消耗，降低焙烧成本。产品满足特级冶金石灰标准，可以直接进行售卖或进入下道工序。
步骤4，成型：
成品仓11中的石灰进入缓冲料仓，将粘结剂与石灰粉按1:1000比例均匀加入双轴搅拌机12，在室温下搅拌混合均匀，物料经过喂料机13送至线压比为1.5t/mm的对辊式高压压球机14，压制成40×40×25mm的椭球体球成球率可达93％，性能如表2-2所示，经过1.5m高度跌落、抗压、耐磨及活性度等测试，得到满足工艺要求的高活性度，符合一级冶金石灰标准)的合格成品球，并满足电石原料入炉的要求，经双层振动筛15过滤，成品送入电石炉16工序。另进行了未加粘结剂，储仓中石灰直接成球进行性能测试的对比实验，性能如表2-1所示。
实施例2-5
同实施例1，区别在于，焙烧温度、时间，缓冲槽内停留时间有所变化，具体取值及获得的成品仓中石灰性能如表1所示，石灰未加粘结剂直接成球后性能如表2-1所示，石灰加入粘结剂成球后性能如表2-2所示。
就传统而言，氢氧化钙从580℃开始分解，680℃～800℃有少量挥发组分和碳渣燃烧，在950℃～1050℃经高温焙烧下脱除结晶水生成石灰，在本系统中增加缓冲槽，在槽内停留1.3-1.8min，通过增加煅烧时间，有利于氧化钙吸热完全，比表面积增大，气孔率增高，活性提高，还可达到适当降低焙烧温度至800～930℃的目的，不但减少了燃料用量，还节约了能源得消耗，降低焙烧成本。于800℃-930℃条件下分别完成煅烧反应，所得固体分别与等质量的水完全反应，可知：CaO与水反应会放出热量；上述温度中，根据测试结果可得，880℃煅烧所得CaO活性最高，氧化钙含量达到93.5％，活性达到374ml/4N-HCL10min，灼减＜2％的石灰，满足特级冶金石灰标准，可以直接进行售卖或进入下道工序。
对比例3-1
同实施例3，区别在于，停留时间为1min，氧化钙吸热不完全，气孔率明显降低较低，活性较差，降低到320ml/4N-HCL10min以下。
对比例3-2
同实施例3，区别在于，停留时间为2min，经检测，制备的氧化钙成品属于过烧状态，物料表面出现裂缝，体积收缩明显，活性降低到300ml/4N-HCL10min以下。
表1 实施例1-5不同焙烧温度下焙烧成品分析
序号 焙烧温度℃ 焙烧时间s 停留时间min 灼减％ 氧化钙含量％ 活性度ml/4N-HCL10min
1 800 5～6 1.8 5.3 88.7 340
2 850 4～5 1.6 2.5 90.1 360
3 880 3～4 1.5 1.8 93.5 374
4 900 3～4 1.5 2.3 93.1 368
5 930 3～4 1.4 3.6 92.8 357
表2-1 实施例1-5不同焙烧温度下成球测试(未加粘结剂)
序号 焙烧温度℃ 抗压强度N 耐磨强度％ 活性度ml/4N-HCL10min 落下强度％(1.5m跌落比值) 成球率％
1 800 365 98.2 311 84 90
2 850 371 98.4 317 84 91
3 880 381 98.5 336 85 92
4 900 371 98.5 322 85 92
5 930 370 98.3 319 85 91
表2-2 实施例1-5不同焙烧温度下成球测试(加粘结剂)
序号 焙烧温度℃ 抗压强度N 耐磨强度％ 活性度ml/4N-HCL10min 落下强度％(1.5m跌落比值) 成球率％
1 800 838 99.2 331 92 92
2 850 842 99.3 337 92 94
3 880 845 99.3 362 93 95
4 900 840 99.2 342 93 94
5 930 831 99.1 339 92 90

Claims (10)

1.一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置，其特征在于，包括烘干系统、除杂系统、焙烧系统和成型系统，各系统之间依次连接，其中：
所述的烘干系统包括电石渣仓和烘干打散机，二者相互连接；
所述的除杂系统包括收尘器、风选系统和强磁除铁器，各部件之间依次连接；
所述的焙烧系统包括多级悬浮预热器、缓冲槽、冷却器和石灰成品仓，各部件之间依次连接。
2.根据权利要求1所述的利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置，其特征在于，所述的成型系统包括搅拌机、喂料机、压球机、振动筛和电石炉，各部件之间依次连接。
3.根据权利要求1所述的利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置，其特征在于，所述的多级悬浮预热器出风管道上设有SCR反应器。
4.根据权利要求1所述的利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的装置，其特征在于，所述的冷却器包括串联的多级旋风冷却器和流态化冷却器。
5.一种利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的方法，其特征在于，采用上述装置，具体包括以下步骤：
步骤1：烘干
电石渣由电石渣仓储存，输送至烘干打散机进行烘干后，获得干电石渣，终水分≤1％，所述的烘干所需热风来至焙烧炉热烟气；
步骤2：除杂
干电石渣依次经过风选除杂与强磁除铁除杂，获得除杂后电石渣；
步骤3：焙烧
除杂后电石渣进入悬浮焙烧系统进行电石渣焙烧，具体的：
(1)除杂后电石渣经过多级悬浮预热器，使燃料和除杂后电石渣与预热后的空气充分混合后，物料进行预热及分解后，完成悬浮焙烧过程，所述的焙烧温度为800～930℃，焙烧时间为3-6s，获得初焙烧产物；
(2)初焙烧产物落入缓冲槽，停留时间为1-2min，获得焙烧产物；
(3)焙烧产物冷却至60-90℃后，获得石灰粉成品，输送至石灰成品仓；
步骤4：成型
石灰粉成品进入缓冲料仓，向石灰粉内加入粘结剂，将二者搅拌均匀，压制成椭圆球型石灰成品球。
6.根据权利要求5所述的利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的方法，其特征在于，所述的步骤1中，原料电石渣包括组分及质量百分含量为氢氧化钙70.25-75.80％，二氧化硅2.13-3.58％，氧化镁0.24-0.56％，三氧化二铝0.92-2.55％，三氧化二铁0.18-0.52％，二氧化钛0.01-0.06％，含水及其他杂质20.15-24.88％。
7.根据权利要求5所述的利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的方法，其特征在于，所述的步骤3(2)中，停留时间为1.3-1.8min。
8.根据权利要求5所述的利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的方法，其特征在于，所述的步骤3(3)中，石灰粉成品灼减为1.8-5.3％，石灰粉成品中氧化钙含量为88.7-93.5％，活性度为340-374ml/4N-HCL10min。
9.根据权利要求5所述的利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的方法，其特征在于，所述的步骤3(3)中，冷却方式为两段式冷却，一段冷却在旋风冷却器中进行，二段冷却在流态化冷却器中进行，其中，一段冷却后，焙烧产物温度冷却至220-260℃；二段冷却后，焙烧产物温度冷却至60-90℃。
10.根据权利要求5所述的利用电石渣焙烧生产电石用石灰及成型的方法，其特征在于，所述的步骤4中，石灰成品球经测试，抗压强度为831-845N，耐磨强度为99.1-99.3％，活性度为331-362ml/4N-HCL10min，1.5m跌落比值为92-93。
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