CN114133153A - 一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法 - Google Patents

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Abstract

一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）将碳酸钠水溶液加入到高氯含量的电石渣浆中，搅拌5～10 min，并静置20～30 min。（2）步骤1所制得的溶液中加入硬脂酸钠，搅拌5～10 min，并静置20～30 min。步骤2所制得的溶液使用压滤机压滤，然后再于105℃烘干3～4h。本发明所述的一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法，其生产工艺简单，效果显著，污染小，可操作性强，适合规模化生产。

Description

一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法
技术领域
本发明涉及电石渣回收利用技术，尤其涉及一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法。
背景技术
聚氯乙烯（Polyvinyl chloride)，英文简称PVC，是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物，其应用非常广泛，在建筑材料、工业制品、日用品等领域均有广泛应用，比如可用于制造地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料等等。
PVC的生产主要有两种制备工艺，一是电石法，主要生产原料是电石、煤炭和原盐；二是乙烯法，主要原料是石油。国际市场上PVC的生产主要以乙烯法为主，而国内受到富煤、贫油、少气的资源禀赋限制，则主要以电石法为主，截止到2007年12月，电石法约占我国PVC总产能的70％以上。
所谓电石法即是利用电石(CaC2)与水反应生成乙炔，再将乙炔与氯化氢反应合成出氯乙烯单体，再通过聚合反应使氯乙烯生成聚氯乙烯的化学反应法。通过电石生产乙炔时，每吨电石加水可生成约 300 kg的乙炔气，同时生成 10吨固含量约12%的灰褐色浑浊浆液，即所谓电石渣浆，脱水后即为电石渣。
电石渣是乙炔生产过程中形成的工业固废物，排放量大，比如2010年至2019年之间，我国电石渣年产量超过3000万吨。电石渣的主要成分是氢氧化钙，另外含有少许有机杂质和无机杂质(镁、硅、铝等的氧化物以及少量硫化物、磷化物等)。
工业上利用电石渣的途径较多，包括用于脱硫(固硫剂)，中和酸性废水，生产氯化钙、过氧化钙、漂白粉(液、精）、碳酸钙、环氧丙烷、氯仿，以及水泥和建筑砌块等产品。比较电石渣的各种用途可知，利用电石渣处理废气、废水以及生产化工产品时，电石渣的消耗量均较小，而利用电石渣替代70～80%或全部石灰石生产水泥可以实现废弃物的大规模利用，适应我国城市化进程和道路桥梁建设需要，故越来越受到人们的重视。
由于工业电石中含有硫化钙、磷化钙等杂质，电石在发生器内水解产生的粗乙炔气中夹杂的磷化氢、硫化氢等杂质气，降低乙炔气纯度及氯乙烯合成的转化率，同时，乙炔气含硫化氢、磷化氢气体均能与催化剂发生不可逆吸附，使催化剂中毒，降低催化剂的使用寿命，其中磷化氢气体会降低乙炔气的自燃点，与空气接触会燃烧，危及生产安全，所以粗乙炔气必须进行清净处理。现阶段清净乙炔通常采用次氯酸钠溶液清净工艺，在这个过程中，会产生次氯酸钠废水，为了循环使用水资源，上述清净废水会被连续排入渣浆池与渣浆混合，导致氯离子富集于电石渣中，使用后无法满足水泥的生产需求。另外在使用含氯水源补水环节，氯离子以水为载体，不可避免地带入各用水环节，最终留存于循环水中，这也是造成电石渣中氯离子含量升高的原因之一。
固体电石渣的主要成分是Ca(OH)2，其形成的电石渣浆体中富含Ca2+和OH-离子。经ζ-电位计测得电石渣的ζ-电位为正值，表明电石渣浆中的Ca(OH)2胶核对液相中的Ca2+产生吸附作用，导致电石渣胶核固相表面带正电，这就需要电石渣固体通过吸附溶液中的阴离子来平衡电荷，这种吸附作用会在固体表面附近形成由吸附层和扩散层组成的双电层。其中吸附层中的离子被紧紧地吸附到固体表面上，扩散层中的离子则是可以自由运动的。在扩散层中，随着距吸附层边界距离的增加，其中所包含的被吸附离子的浓度呈指数减小。吸附层的离子会随固体颗粒一起移动，而扩散层的离子不随颗粒移动。根据正负离子静电吸引规律，离子半径越小的阴离子越容易进入吸附层，已知氯离子的半径为1.17 Å，OH-离子的半径为1.37 Å，所以吸附层中氯离子是主要阴离子成分，扩散层中主要是OH-离子。如果电石渣浆中氯离子含量偏高，必然导致吸附层中的氯离子成分增加，最终富集于电石渣中，造成产品氯含量不达标。
此外，由于电石渣的保水性强，即使使用隔膜板框压滤机对电石渣进行压滤，滤饼含水率仍达到32%左右，过高的滤饼含水率将给后续设备带来不利影响，比如烘干时需要克服蒸发速率低以及含湿量大的缺点，而且滤饼内含有的大量水分烘干蒸发将造成水资源的浪费。而且，滤饼携带的水分中含有氯离子，烘干后会残存于电石渣中，所以过高的滤饼含水率会不可避免地造成电石渣中氯离子含量上升。因此，本领域的技术人员提供了一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中的不足之处，提供一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法，其生产工艺简单，效果显著，污染小，可操作性强，适合规模化生产。
本发明所述的一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）将碳酸钠水溶液加入到高氯含量的电石渣浆中，搅拌5～10 min，并静置20～30 min。
（2）步骤1所制得的溶液中加入硬脂酸钠，搅拌5～10 min，并静置20～30 min。
（3）步骤2所制得的溶液使用压滤机压滤，然后再于105℃烘干3～4h。
本发明的有益效果：本方法是通过使用Na2CO3水溶液对高氯含量的电石渣浆中的电石渣颗粒进行部分碳化，使电石渣颗粒外表层被碳化成碳酸钙，再引入硬脂酸钠，利用硬脂酸钠分子中含有的羧基基团，可以和碳酸钙表面吸附的Ca2+离子形成脂肪酸钙沉淀，沉积在电石渣颗粒的最外表面，对电石渣颗粒起到包覆作用的同时，另一端的长链烷烃疏水性基团可以抑制电石渣颗粒对水的吸附，最终通过构建疏水性碳酸钙表层包覆于电石渣颗粒外表面，以去除电石渣颗粒表面的吸附层以及降低电石渣滤饼的含水率，达到同时降低电石渣中水和氯离子含量的效果。
具体实施方式
实施例1：将浓度为40 g/L的碳酸钠水溶液加入到高氯含量的电石渣浆中，搅拌5min，并静置20 min。再于上述溶液中加入硬脂酸钠，搅拌5min，并静置20 min，其中碳酸钠水溶液和电石渣浆以及硬脂酸钠的质量比为26:125:0.1。然后使用压滤机压滤，再于105℃烘干4h。根据烘干前后质量差，计算出此实施例中电石渣的含水质量分数为26.1%，同时使用鹤壁市华能电子科技有限公司生产的HNL-900型全自动氟氯测定仪测量其中氯离子含量，结果显示此实施例中电石渣的氯离子含质为3212 ppm。
实施例2：将浓度为60 g/L的碳酸钠水溶液加入到高氯含量的电石渣浆中，搅拌5min，并静置30 min。再于上述溶液中加入硬脂酸钠，搅拌5min，并静置30 min，其中碳酸钠水溶液和电石渣浆以及硬脂酸钠的质量比为27:125:0.2。然后使用压滤机压滤，再于105℃烘干3h。根据烘干前后质量差，计算出此实施例中电石渣的含水质量分数为24.8%，同时使用鹤壁市华能电子科技有限公司生产的HNL-900型全自动氟氯测定仪测量其中氯离子含量，结果显示此实施例中电石渣的氯离子含量为1290 ppm。
实施例3：将浓度为80 g/L的碳酸钠水溶液加入到高氯含量的电石渣浆中，搅拌5min，并静置30 min。再于上述溶液中加入硬脂酸钠，搅拌5min，并静置20 min，其中碳酸钠水溶液和电石渣浆以及硬脂酸钠的质量比为28:125:0.3。然后使用压滤机压滤，再于105℃烘干4h，根据烘干前后质量差，计算出此实施例中电石渣的含水质量分数为21.3%，同时使用鹤壁市华能电子科技有限公司生产的HNL-900型全自动氟氯测定仪测量其中氯离子含量，结果显示此实施例中电石渣的氯离子含量为470 ppm。
实施例4：将浓度为100 g/L的碳酸钠水溶液加入到高氯含量的电石渣浆中，搅拌5min，并静置30 min。再于上述溶液中加入硬脂酸钠，搅拌10 min，并静置20 min，其中碳酸钠水溶液和电石渣浆以及硬脂酸钠的质量比为29:125:0.3。然后使用压滤机压滤，再于105℃烘干3h，根据烘干前后质量差，计算出此实施例中电石渣的含水质量分数为22.6%，同时使用鹤壁市华能电子科技有限公司生产的HNL-900型全自动氟氯测定仪测量其中氯离子含量，结果显示此实施例中电石渣的氯离子含量为980 ppm。
实施例5：将浓度为120 g/L的碳酸钠水溶液加入到高氯含量的电石渣浆中，搅拌10min，并静置30 min。再于上述溶液中加入硬脂酸钠，搅拌10 min，并静置30 min，其中碳酸钠水溶液和电石渣浆以及硬脂酸钠的质量比为30:125:0.1。然后使用压滤机压滤，再于105℃烘干4h，根据烘干前后质量差，计算出此实施例中电石渣的含水质量分数为23.5%，同时使用鹤壁市华能电子科技有限公司生产的HNL-900型全自动氟氯测定仪测量其d中氯离子含量，结果显示此实施例中电石渣的氯离子含质为1910 ppm。
数据对比：将高氯含量的电石渣浆原料搅拌10min，并静置30 min，之后使用压滤机压滤，再于105℃烘干4h，根据烘干前后质量差，计算出原料的含水质量分数为32.2%，同时使用鹤壁市华能电子科技有限公司生产的HNL-900型全自动氟氯测定仪测量其中氯离子含量，结果显示此原料的氯离子含量为4803 ppm。从上述原料的数据对比本发明实施例的数据中能够看出：经使用本方法，高氯含量的电石渣浆经压滤后，水分含量得以降低，再经烘干后，氯离子含量显著降低，去水分与氯离子含量的效果显著。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）将碳酸钠水溶液加入到高氯含量的电石渣浆中，搅拌5～10 min，并静置20～30min；
（2）步骤1所制得的溶液中加入硬脂酸钠，搅拌5～10 min，并静置20～30 min；
（3）步骤2所制得的溶液使用压滤机压滤，然后再于105℃烘干3～4h。
2.根据权利要求1所述的一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法，其特征在于：所述步骤1中碳酸钠水溶液的质量浓度为40～120 g/L。
3.根据权利要求1所述的一种水泥生产工艺中降低电石渣浆水分与氯离子含量的方法，其特征在于：所述步骤2中碳酸钠水溶液和电石渣浆以及硬脂酸钠的质量比26～30:125:0.1～0.3。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009040908A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd 乾式表面処理炭酸カルシウム及びその製造方法並びにポリマー組成物
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