CN113510002A - 一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法及系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法及系统装置，所述方法通过加入改性剂产生微纳米气泡，并耦合水力旋流分离，可以有效分离电石渣中的含碳、硅、铝或铁等杂质，具有杂质脱除效率高、处理量大、成本低等优势，有利于实现电石渣进一步的高值化利用；所述系统装置连接简单，操作简便，能够工业化连续运行。

Description

一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法 及系统装置

技术领域

本发明涉及资源与环境技术领域，尤其涉及一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法及系统装置。

背景技术

电石渣是乙炔生产过程中形成的工业固废，排放量大，电石渣主要为氢氧化钙，含量通常高于90%，并含有少量的焦炭颗粒、硅铁以及铝硅矿物等杂质。电石渣是团聚颗粒，颗粒中的杂质物相和氢氧化钙混杂在一起，对于较大粒度的电石渣颗粒同时包含杂质和氢氧化钙，简单的粒度分离难以有效除去电石渣中的杂质。

CN102091525A公开了一种矽铁回收的电石渣脱硫浆液的制备装置及工艺，所述工艺采用多步物理筛分结合磁棒群，去除电石渣浆中的硅铁。

CN102351232A公开了一种去除电石渣浆中硅铁颗粒的工艺，所述工艺通过电石渣化浆过程，利用0.05-0.5T的磁场分离硅铁，减少电石渣脱硫石膏中的黑色杂质含量，提高石膏品质。

CN113019714A公开了一种用于电石渣的杂质脱除系统装置及杂质脱除方法，所述方法利用焦炭、硅铁杂质颗粒与其他颗粒沉降速率不同以及微纳米气泡对不同细颗粒的附着力不同这一特性，结合微纳米气泡对还原性物质的快速氧化作用，实现了电石渣中杂质的氧化和分选耦合，有利于提高电石渣脱硫过程中的强制氧化速率和脱硫石膏的品质。

CN103803627A公开了一种白泥/电石渣-石膏法脱硫石膏浆液的分离除杂方法，所述方法利用石膏颗粒与黑色悬浮物沉降速率不同的特点，采用两级悬浮搅拌沉降分离装置去除黑色悬浮物，提高石膏品质。

CN102266715A公开了一种用电石渣生产脱硫剂的方法，所述方法利用旋风分离除去干电石渣中的硅铁等重质杂质，以及利用洗沙沉降去除电石渣浆中的大块杂质和硅铁颗粒。

虽然上述工艺方法针对硅铁、黑色浮碳等杂质进行分离，但未考虑电石渣中含量较高的铝硅酸盐进行分离脱除，不利于电石渣进一步的高值化利用。

因此，需要开发一种能够分离电石渣中铝硅酸盐的工艺。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法及系统装置，所述方法通过微纳米气泡、改性剂和水力旋流分离，实现了电石渣杂质的深度脱除，从而提高电石渣的纯度，实现电石渣中杂质的深度脱除，有利于电石渣的高值化利用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法，所述方法包括如下步骤：

（1）电石渣浆与改性剂混合作为水源，所述水源与气源进入微纳米气泡发生装置形成含微纳米气泡的电石渣浆；

（2）所述含微纳米气泡的电石渣浆经分散处理后，经水力旋流分离进行杂质的脱除。

本发明首先利用微纳米气泡法破碎、细化电石渣颗粒，同时利用改性剂与电石渣中氢氧化钙颗粒相互作用，改变氢氧化钙颗粒的表面特性，有利于微纳米气泡附着于氢氧化钙颗粒表面，再利用水力旋流器进行旋流分离，协同实现氢氧化钙颗粒与铝硅矿物、硅铁等颗粒杂质的有效分离。

具体如下：电石渣化学成分主要为氢氧化钙，并含有少量的焦炭颗粒、硅铁以及铝硅矿物等杂质。电石渣是团聚颗粒，颗粒中的杂质物相和氢氧化钙混杂在一起，对于较大粒度的电石渣颗粒同时包含杂质和氢氧化钙，简单的粒度分级难以有效除去电石渣中的杂质。微纳米气泡在发生过程中气液混合流体高速旋转、喷射，产生强力剪切、高频压力变动，同时微米级气泡破灭时，压力瞬间释放可以形成超高速的微射流和局部的超高温，有利于电石渣颗粒的破碎、细化，实现了杂质与氢氧化钙的有效分散。

电石渣颗粒经过破碎、细化后，其中的焦炭颗粒、硅铁以及铝硅矿物等杂质与氢氧化钙得到了有效分散。电石渣中的焦炭颗粒密度小，易浮于水面；硅铁颗粒一般密度较大，通过简单的重力沉降可以实现硅铁的分离；而电石渣中含量较高的铝硅矿物颗粒的密度与氢氧化钙接近，难以通过重力或粒度进行分离，通过水力旋流分离更有利于分离其中的铝硅矿物颗粒。而且微纳米气泡尺寸小、停留时间长，微米气泡表面带负电荷，可以吸附带正电的物质。通过加入改性剂与电石渣中氢氧化钙颗粒作用，改变氢氧化钙表面的亲水亲油特性，有利于微纳米气泡附着于氢氧化钙颗粒表面，从而改变氢氧化钙颗粒在旋流器中的水力学特性，实现氢氧化钙颗粒与铝硅矿物、硅铁等颗粒的有效分离。

本领域中微纳米气泡的尺寸一般是指1nm~1000μm的尺寸。

优选地，所述微纳米气泡的尺寸为100nm~100μm，例如可以是100nm、500nm、1μm、5μm、10μm、50μm或100μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（2）所述杂质包括铝硅矿物和/或硅铁化合物。

优选地，步骤（1）所述改性剂包括有机醇和助剂的混合物。本发明所述改性剂优选采用含有机醇的改性剂，能够对电石渣中氢氧化钙颗粒的表面进行改性。

优选地，所述有机醇包括脂肪醇、脂环醇或芳香醇中的任意一种或至少两种以上的组合，其中典型但非限制性的组合为脂肪醇和脂环醇的组合，芳香醇和脂环醇的组合，脂肪醇和芳香醇的组合。

优选地，所述脂肪醇、脂环醇或芳香醇中的羟基数量各自独立地为1~6个，例如可以是1、2、3、4、5或6。

优选地，所述助剂包括同时含羧基和膦酸基团的有机化合物，具有更优的改性效果，后期与水利旋流分离的协同效果更强。

优选地，所述助剂中羧基的数量为1~5个，例如可以是1、2、3、4或5。

优选地，所述助剂中膦酸基团的数量为1~6个，例如可以是1、2、3、4、5或6。

优选地，步骤（1）所述有机醇与助剂的摩尔比为(1~50):1，例如可以是1:1、2:1、5:1、10:1、15:1、20:1、30:1、40:1、45:1或50:1等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，每吨电石渣中改性剂的加入量为10~1000g，例如可以是10g、120g、230g、340g、450g、560g、670g、780g、890g或1000g等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（1）所述气源包括空气、氧气、氩气、氦气、氖气或臭氧中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为空气和氧气的组合，氩气和臭氧的组合，空气和氩气的组合，氦气和氖气的组合，氦气和氧气的组合，氖气和臭氧的组合。

优选地，进入微纳米气泡发生装置中的气源体积流量占进入微纳米气泡发生装置中的水源体积流量的5%~15%，例如可以是5%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（2）所述分散处理中电石渣浆的质量浓度为5%~25%，例如可以是5%、8%、10%、12%、14%、17%、19%、21%、23%或25%等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述分散处理的时间为20min~10h，例如可以是20min、30min、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述分散处理在搅拌条件下进行。

优选地，所述分散处理的搅拌速度为50~300r/min，例如可以是50r/min、70r/min、100r/min、130r/min、160r/min、180r/min、200r/min、240r/min、270r/min或300r/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述分散处理中电石渣浆的温度为20~70℃，例如可以是20℃、25℃、30℃、37℃、43℃、45℃、50℃、55℃、65℃或70℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（1）所述混合和步骤（2）所述分散处理在同一容器中进行。

优选地，所述水源每小时进入微纳米气泡发生器的体积与所述分散处理中水源的体积之比为1:(0.5~5)，例如可以是1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5或1:5等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤（2）所述水力旋流分离的进料压力为0.02~2MPa，例如可以是0.02MPa、0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1MPa、1.2MPa、1.4MPa、1.6MPa、1.8MPa或2MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述方法还包括（3）：水力旋流分离得到的第一渣浆和第二渣浆分别经再分离处理，得到电石渣浆产品和可循环溶液，所述可循环溶液循环至分散处理中。所述第一渣浆的平均颗粒尺寸小于第二渣浆的平均颗粒尺寸；

优选地，所述再分离处理包括：所述第一渣浆经二次分离，上部得到浮渣，中部得到电石渣浆产品。

优选地，所述浮渣依次经第一搅拌分散和固液分离，得到第一渣和第一溶液。

优选地，所述电石渣浆产品经固液分离，得到精制电石渣和第二溶液。

优选地，所述再分离处理包括：所述第二渣浆依次经第二搅拌分散和固液分离，得到第二渣和第三溶液。

优选地，所述第一溶液、第二溶液和第三溶液作为可循环溶液各自独立地循环至分散处理中。

优选地，所述固液分离包括过滤。

作为本发明优选地技术方案，所述方法包括如下步骤：

（1）质量浓度为5%~25%的电石渣浆与由摩尔比(1~50):1的有机醇和助剂组成的改性剂，按照每吨电石渣加入10~1000g改性剂混合作为水源，所述水源与气源进入微纳米气泡发生装置形成含微纳米气泡的电石渣浆；进入微纳米气泡发生装置中的气源体积流量占进入微纳米气泡发生装置中的水源体积流量的5%~15%；

（2）所述含微纳米气泡的电石渣浆经搅拌速度为50~300r/min、温度为20~70℃的分散处理20min~10h后，以进料压力为0.02~2MPa进入水力旋流分离装置进行水力旋流分离，进行杂质的去除；水源每小时进入微纳米气泡发生器的体积与所述分散处理中水源的体积之比为1:(0.5~5)；步骤（1）所述混合和步骤（2）所述分散处理在同一容器中进行；

（3）所述水力旋流分离的上部得到的第一渣浆经50~200r/min的二次分离，上部得到浮渣，中部得到电石渣浆产品；所述浮渣依次经第一搅拌分散和固液分离，得到第一渣和第一溶液；所述电石渣浆产品经固液分离，得到精制电石渣和第二溶液；

所述水力旋流分离的底部得到的第二渣浆依次经第二搅拌分散和固液分离，得到第二渣和第三溶液，所述第一溶液、第二溶液和第三溶液作为可循环溶液均循环至分散处理中。

第二方面，本发明提供一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的系统装置，所述系统装置能够运行第一方面所述的微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法。

所述系统装置包括依次连接的微纳米气泡发生装置、分散处理装置和水力旋流分离装置；所述微纳米气泡发生装置设置有气源入口、水源入口和含微纳米气泡的电石渣浆出口；所述微纳米气泡发生装置中含微纳米气泡的电石渣浆出口与所述分散处理装置的含微纳米气泡的电石渣浆入口相连，所述分散处理装置的出口与所述水力旋流分离装置相连。

优选地，所述水源入口与所述分散处理装置的水源出口相连。

优选地，所述分散处理装置上设置有电石渣浆入口和改性剂入口。

优选地，所述分散处理装置内设置有第一搅拌部件。

优选地，所述系统装置还包括设置在分散处理装置与水力旋流分离装置之间的物料输送装置。

优选地，所述物料输送装置包括泵。

优选地，所述系统装置还包括设置在水力旋流分离装置之后的再处理单元。

优选地，所述再处理单元包括第一渣浆处理单元和第二渣浆处理单元，所述第一渣浆处理单元连接所述水力旋流分离装置的上部，所述第二渣浆处理单元连接所述水力旋流分离装置的底部。

优选地，所述第一渣浆处理单元包括依次连接的二次分离装置、第一搅拌分散装置和第一固液分离装置。

优选地，所述二次分离装置内设置有搅拌部件。

优选地，所述二次分离装置包括二次分离槽。

优选地，所述第一搅拌分散装置为浮渣槽。

优选地，所述第一渣浆处理单元还包括与所述二次分离装置的中部相连的第二固液分离装置。

优选地，所述第二固液分离装置分离得到精制电石渣和第二溶液。

优选地，所述第二渣浆处理单元包括依次连接的第二搅拌分散装置和第三固液分离装置。

优选地，所述第一固液分离装置、第二固液分离装置和第三固液分离装置的液相出口各自独立地与所述分散处理装置相连。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

（1）本发明提供的微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法可以有效分离电石渣中的含碳、硅、铝、铁等杂质，杂质脱除效率高，其中杂质脱除率在70wt%以上，优选条件下在80%以上，得到的精制电石渣中Ca(OH)₂含量≥97wt%，优选条件下≥98wt%，且精制电石渣中硅含量≤1.1wt%，优选条件下≤0.5wt%，而且具有处理量大、成本低等优势，有利于实现电石渣进一步的高值化利用；

（2）本发明提供的微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的系统装置能够连续工业化运行，工艺参数易控。

附图说明

图1是本发明提供的微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的系统装置示意图。

图中：1-微纳米气泡发生装置；11-气源入口；12-水源入口；13-含微纳米气泡的电石渣浆出口；2-分散处理装置；21-电石渣浆入口；22-改性剂入口；23-水源出口；24-含微纳米气泡的电石渣浆入口；3-物料输送装置；4-水力旋流分离装置；51-二次分离装置；52-第一搅拌分散装置；53-第一固液分离装置；54-第二固液分离装置；61-第二搅拌分散装置；62-第三固液分离装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。

作为本发明中的一个具体实施方式，提供一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的系统装置，如图1所示，所述系统装置包括依次连接的微纳米气泡发生装置1、分散处理装置2和水力旋流分离装置4；所述微纳米气泡发生装置1设置有气源入口11、水源入口12和含微纳米气泡的电石渣浆出口13；所述微纳米气泡发生装置1中含微纳米气泡的电石渣浆出口13与所述分散处理装置的含微纳米气泡的电石渣浆入口24相连，所述分散处理装置2的出口与所述水力旋流分离装置4相连。

所述水源入口12与所述分散处理装置的水源出口23相连。所述分散处理装置2上设置有电石渣浆入口21和改性剂入口22。所述分散处理装置2内设置有第一搅拌部件。

所述系统装置还包括设置在分散处理装置2与水力旋流分离装置4之间的物料输送装置3。所述物料输送装置3包括泵。

所述系统装置还包括设置在水力旋流分离装置4之后的再处理单元。所述再处理单元包括第一渣浆处理单元和第二渣浆处理单元。

所述第一渣浆处理单元连接所述水力旋流分离装置4的上部，所述第二渣浆处理单元连接所述水力旋流分离装置4的底部。所述第一渣浆处理单元包括依次连接的二次分离装置51、第一搅拌分散装置52和第一固液分离装置53。所述二次分离装置51内设置有搅拌部件。所述二次分离装置51包括二次分离槽。所述第一搅拌分散装置52为浮渣槽。所述第一渣浆处理单元还包括与所述二次分离装置51的中部相连的第二固液分离装置54。

所述第二渣浆处理单元包括依次连接的第二搅拌分散装置61和第三固液分离装置62。所述第一固液分离装置53、第二固液分离装置54和第三固液分离装置62的液相出口各自独立地与所述分散处理装置2相连。

具体地，本发明对搅拌分散装置的类型不做特殊限定，可采用本领域技术人员熟知任何的搅拌分散装置，例如可以是可实现搅拌和悬浮分离的搅拌分散槽；本发明对固液分离装置的类型和结构也不做特殊限定，可采用本领域技术人员熟知的任何可用于固液分离的装置，该具体实施方式中优选过滤装置。

作为本发明中的另一个具体实施方式，提供一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法，所述方法包括如下步骤：

（1）将质量浓度为5%~25%的电石渣浆与由摩尔比(1~50):1的有机醇和助剂组成的改性剂，按照每吨电石渣加入10~1000g改性剂在分散处理装置中混合作为水源，所述水源与气源进入微纳米气泡发生装置形成含微纳米气泡的电石渣浆；其中微纳米气泡发生装置的气源为空气，进入微纳米气泡发生装置中的气源体积流量占进入微纳米气泡发生装置中的水源体积流量的5%~15%；

（2）所述含微纳米气泡的电石渣浆再通回分散处理装置中，经分散处理装置侧面的喷头对分散处理装置中含微纳米气泡的电石渣浆以搅拌速度为50~300r/min、温度为20~70℃的分散处理20min~10h后，经电石渣浆泵以进料压力0.02~2MPa进入水力旋流分离装置进行水力旋流分离，进行杂质的去除；水源每小时进入微纳米气泡发生器的体积与所述分散处理中水源的体积之比为1:3；

（3）所述水力旋流分离的上部溢流得到的第一渣浆通入二次分离装置经50~200r/min的二次分离除杂，上部得到浮渣，中部得到电石渣浆产品；

所述浮渣进入浮渣槽，经第一搅拌分散后进入第一固液分离装置进行固液分离，得到第一渣和第一溶液；所述电石渣浆产品进入第二固液分离装置经固液分离，得到精制电石渣和第二溶液；

所述水力旋流分离的底部得到的第二渣浆进入第二搅拌分散装置经第二搅拌分散后，进入第三固液分离装置进行固液分离，得到第二渣和第三溶液，所述第一溶液、第二溶液和第三溶液作为可循环溶液均循环至分散处理槽中进行分散处理。

实施例1

本实施例提供一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的系统装置，所述系统装置包括依次连接的微纳米气泡发生装置、分散处理装置和水力旋流分离装置；所述微纳米气泡发生装置设置有气源入口、水源入口和含微纳米气泡的电石渣浆出口；所述微纳米气泡发生装置中含微纳米气泡的电石渣浆出口与所述分散处理装置的含微纳米气泡的电石渣浆入口相连，所述分散处理装置的出口与所述水力旋流分离装置相连。

所述水源入口与所述分散处理装置的水源出口相连。所述分散处理装置上设置有电石渣浆入口和改性剂入口。所述分散处理装置内设置有第一搅拌部件。所述分散处理装置为分散处理槽。

所述系统装置还包括设置在分散处理装置与水力旋流分离装置之间的物料输送装置。所述物料输送装置包括电石渣浆泵。

所述系统装置还包括设置在水力旋流分离装置之后的再处理单元。所述再处理单元包括第一渣浆处理单元和第二渣浆处理单元。

所述第一渣浆处理单元连接所述水力旋流分离装置的上部，所述第二渣浆处理单元连接所述水力旋流分离装置的底部。所述第一渣浆处理单元包括依次连接的二次分离装置、第一搅拌分散装置和第一固液分离装置。所述二次分离装置内设置有搅拌部件。所述二次分离装置包括二次分离槽。所述第一搅拌分散装置为浮渣槽。所述第一固液分离装置为第一过滤装置。所述第一渣浆处理单元还包括与所述二次分离装置的中部相连的第二固液分离装置。所述第二固液分离装置为第二过滤装置。

所述第二渣浆处理单元包括依次连接的第二搅拌分散装置和第三固液分离装置。所述第二搅拌分散装置为粗渣槽，所述第二搅拌分散装置内设置有搅拌部件，所述第三固液分离装置为第三固液分离装置。

所述第一固液分离装置、第二固液分离装置和第三固液分离装置的液相出口各自独立地与所述分散处理装置相连。

应用例1

本应用例提供一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法，所述方法采用实施例1提供的装置进行，具体包括如下步骤：

（1）将质量浓度为15%的电石渣浆与由摩尔比10:1的1,2-丁二醇和助剂（含1个羧基、1个膦酸基团和6个碳烷基的有机化合物，二乙基磷乙酸，产自阿拉丁）组成的改性剂，按照每吨电石渣加入600g改性剂在分散处理槽中混合作为水源，所述水源与气源进入微纳米气泡发生装置形成含100nm~100μm的微纳米气泡的电石渣浆；其中微纳米气泡发生装置的气源为空气，进入微纳米气泡发生装置中的气源体积流量占进入微纳米气泡发生装置中的水源体积流量的8%；

（2）所述含微纳米气泡的电石渣浆再通回分散处理槽中，经分散处理槽侧面的喷头对分散处理槽中含微纳米气泡的电石渣浆以搅拌速度为200r/min、温度为50℃的分散处理6h后，经电石渣浆泵以进料压力1.5MPa进入水力旋流分离装置进行水力旋流分离，进行杂质的去除；水源每小时进入微纳米气泡发生器的体积与所述分散处理中水源的体积之比为1:3；

（3）所述水力旋流分离的上部溢流得到的第一渣浆通入二次分离槽经150r/min的二次分离除杂，上部得到浮渣，中部得到电石渣浆产品；

所述浮渣进入浮渣槽，经第一搅拌分散后进入第一过滤装置进行过滤，得到第一渣和第一溶液；所述电石渣浆产品进入第二过滤装置经过滤，得到精制电石渣和第二溶液；

所述水力旋流分离的底部得到的第二渣浆进入粗渣槽经第二搅拌分散后，进入第三过滤装置进行过滤，得到第二渣和第三溶液，所述第一溶液、第二溶液和第三溶液作为可循环溶液均循环至分散处理槽中进行分散处理。

应用例2

本应用例提供一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法，所述方法采用实施例1提供的装置进行，具体包括如下步骤：

（1）将质量浓度为5%的电石渣浆与由摩尔比1:1的1,3,5-三羟基环己烷和助剂（含1个羧基、1个膦酸基团和4个碳烷基的有机化合物，4-磷酸基丁酸，产自阿拉丁）组成的改性剂，按照每吨电石渣加入1000g改性剂在分散处理槽中混合作为水源，所述水源与气源进入微纳米气泡发生装置形成含100nm~80μm的微纳米气泡的电石渣浆；其中微纳米气泡发生装置的气源为体积分数80%的氧气，其中20%的氮气为平衡气，进入微纳米气泡发生装置中的气源体积流量占进入微纳米气泡发生装置中的水源体积流量的15%；

（2）所述含微纳米气泡的电石渣浆再通回分散处理槽中，经分散处理槽侧面的喷头对分散处理槽中含微纳米气泡的电石渣浆以搅拌速度为300r/min、温度为20℃的分散处理20min后，经电石渣浆泵以进料压力0.2MPa进入水力旋流分离装置进行水力旋流分离，进行杂质的去除；水源每小时进入微纳米气泡发生器的体积与所述分散处理中水源的体积之比为1:5；

（3）所述水力旋流分离的上部溢流得到的第一渣浆通入二次分离槽经50r/min的二次分离除杂，上部得到浮渣，中部得到电石渣浆产品；

所述浮渣进入浮渣槽，经第一搅拌分散后进入第一过滤装置进行过滤，得到第一渣和第一溶液；所述电石渣浆产品进入第二过滤装置经过滤，得到精制电石渣和第二溶液；

所述水力旋流分离的底部得到的第二渣浆进入粗渣槽经第二搅拌分散后，进入第三过滤装置进行过滤，得到第二渣和第三溶液，所述第一溶液、第二溶液和第三溶液作为可循环溶液均循环至分散处理槽中进行分散处理。

应用例3

本应用例提供一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法，所述方法采用实施例1提供的装置进行，具体包括如下步骤：

（1）将质量浓度为25%的电石渣浆与由摩尔比50:1的2-二乙基苯酚和助剂（含1个羧基、1个膦酸基团和3个碳烷基的有机化合物，3-膦酸基丙酸，产自麦克林）组成的改性剂，按照每吨电石渣加入10g改性剂在分散处理槽中混合作为水源，所述水源与气源进入微纳米气泡发生装置形成含300nm~100μm的微纳米气泡的电石渣浆；其中微纳米气泡发生装置的气源为体积分数5%的氨气，其中氦气为平衡气，进入微纳米气泡发生装置中的气源体积流量占进入微纳米气泡发生装置中的水源体积流量的5%；

（2）所述含微纳米气泡的电石渣浆再通回分散处理槽中，经分散处理槽侧面的喷头对分散处理槽中含微纳米气泡的电石渣浆以搅拌速度为50r/min、温度为70℃的分散处理10h后，经电石渣浆泵以进料压力2MPa进入水力旋流分离装置进行水力旋流分离，进行杂质的去除；水源每小时进入微纳米气泡发生器的体积与所述分散处理中水源的体积之比为1:0.5；

（3）所述水力旋流分离的上部溢流得到的第一渣浆通入二次分离槽经200r/min的二次分离除杂，上部得到浮渣，中部得到电石渣浆产品；

所述浮渣进入浮渣槽，经第一搅拌分散后进入第一过滤装置进行过滤，得到第一渣和第一溶液；所述电石渣浆产品进入第二过滤装置经过滤，得到精制电石渣和第二溶液；

所述水力旋流分离的底部得到的第二渣浆进入粗渣槽经第二搅拌分散后，进入第三过滤装置进行过滤，得到第二渣和第三溶液，所述第一溶液、第二溶液和第三溶液作为可循环溶液均循环至分散处理槽中进行分散处理。

应用例4

除改性剂中1,2-丁二醇和助剂的摩尔比为100:1外，其他条件均与实施例1相同。

对比例1

将与实施例1相同流量的空气，通过鼓泡的方式鼓入1~10mm的气泡对分散槽中的电石渣浆和改性剂进行分散，其他条件均与实施例1相同。

对比例2

除不加入改性剂外，其他条件均与实施例1相同。

对比例3

除不进行水力旋流分离外，其他条件均与实施例1相同，具体地：含微纳米气泡的电石渣浆进入分离槽中进行搅拌悬浮分离，上部溢流得到第一渣浆，底部得到第二渣浆。

对应用例1~4及对比例1~3得到的精制电石渣进行取样测试，测试结果见表1。

表1

	精制电石渣中Ca(OH)<sub>2</sub>含量	杂质总脱除率	精制电石渣中二氧化硅含量
				应用例1	99.4wt%	93.7%	0.21wt%
应用例2	98.4wt%	83.2%	0.44wt%
				应用例3	98.9wt%	88.4%	0.37wt%
应用例4	97.5wt%	73.7%	1.05wt%
				对比例1	93.5wt%	31.6%	1.73wt%
对比例2	92.5wt%	21.1%	1.88wt%
				对比例3	92.1wt%	17.0%	1.71wt%

从表1可以看出以下几点：

（1）综合应用例1~3可以看出，本发明提供的微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法具有杂质脱除效率高的优势，杂质总脱除率在70%以上，优选条件下在80%以上，得到的精制电石渣中Ca(OH)₂含量≥97wt%，优选条件下≥98wt%，而且精制电石渣中硅含量≤1.1wt%，优选条件下≤0.5wt%；

（2）综合应用例1和对比例1~3可以看出，应用例1采用改性剂、微纳米气泡和水力旋流分离相组合的技术方案，相较于对比例1~3中分别不采用微纳米气泡、改性剂和水力旋流分离而言，应用例1中杂质总脱除率93.7%，精制电石渣中Ca(OH)₂含量为99.4wt%，而对比例1~3中杂质总脱除率分别仅为31.6%、21.1%和17.0%，精制电石渣中Ca(OH)₂含量分别为93.5wt%、92.5wt%和92.1wt%，由此表明，本发明通过改性剂、微纳米气泡和水力旋流分离相组合，协同实现了电石渣中杂质的深度脱除，提高了最终产品的利用价值；

（3）综合应用例1和应用例4可以看出，应用例1中由摩尔比10:1的1,2-丁二醇和助剂组成改性剂，相较于应用例4中1,2-丁二醇和助剂的摩尔比为100:1而言，应用例1中杂质总脱除率93.7%，精制电石渣中Ca(OH)₂含量为99.4wt%，精制电石渣中二氧化硅含量仅为0.21wt%，而应用例4中杂质总脱除率仅为73.7%，精制电石渣中Ca(OH)₂含量仅为97.5wt%，精制电石渣中二氧化硅含量为1.05wt%，由此表明，本发明通过进一步优选特定摩尔比的改性剂，协同提高了硅等杂质的脱除效果。

综上所述，本发明提供的微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法可以有效分离电石渣中的含碳、硅、铝或铁等杂质，具有杂质脱除效率高的优势，且所述统装置具有可连续工业化运行，工艺参数易控的优势。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）电石渣浆与改性剂混合作为水源，所述水源与气源进入微纳米气泡发生装置形成含微纳米气泡的电石渣浆；

（2）所述含微纳米气泡的电石渣浆经分散处理后，经水力旋流分离进行杂质的脱除。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述改性剂包括有机醇和助剂的混合物；

所述助剂包括同时含羧基和膦酸基团的有机化合物。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）每吨电石渣中改性剂的加入量为10~1000g。

4.根据权利要求1~3任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1）进入微纳米气泡发生装置中的气源体积流量占进入微纳米气泡发生装置中的水源体积流量的5%~15%。

5.根据权利要求1~3任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述混合和步骤（2）所述分散处理在同一容器中进行。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述水源每小时进入微纳米气泡发生器的体积与所述分散处理中水源的体积之比为1:(0.5~5)。

7.根据权利要求1~3任一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述水力旋流分离的进料压力为0.02~2MPa。

8.根据权利要求1~3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括（3）：水力旋流分离得到的第一渣浆和第二渣浆分别经再分离处理，得到电石渣浆产品和可循环溶液，所述可循环溶液循环至分散处理中；所述第一渣浆的平均颗粒尺寸小于第二渣浆的平均颗粒尺寸。

9.一种微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的系统装置，其特征在于，所述系统装置能够运行权利要求1~8任一项所述的微纳米气泡耦合水力旋流分离脱除电石渣中杂质的方法；

所述系统装置包括依次连接的微纳米气泡发生装置、分散处理装置和水力旋流分离装置；所述微纳米气泡发生装置设置有气源入口、水源入口和含微纳米气泡的电石渣浆出口；所述微纳米气泡发生装置中含微纳米气泡的电石渣浆出口与所述分散处理装置的含微纳米气泡的电石渣浆入口相连，所述分散处理装置的出口与所述水力旋流分离装置相连。

10.根据权利要求9所述的系统装置，其特征在于，所述水源入口与所述分散处理装置的水源出口相连。

Images