CN117535526A - 一种电石渣制备的石灰球团及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种电石渣制备的石灰球团及工艺方法，属于资源综合利用领域。制备方法步骤如下：1.将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质；2.采用压滤机对电石渣进行脱水并磨细；3.取石灰石破碎，制备球团芯；4.将球团芯与磨细电石渣在造球机中反复滚动制备生球团；5.利用密闭式回转窑焙烧生球团，得到高活性氧化钙球团；6.焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到高浓度CO2直接回收。制得的氧化钙球团，活性氧化钙质量分数≥95％，抗压强度≥2000N/个，可用作高炉冶炼助熔剂、水泥速凝剂、荧光粉助熔剂、氧化钙及各种钙化合物，实现了电石渣的综合利用，为解决电石渣大量堆存提供有效参考工艺。
Description
技术领域
本发明属于资源综合利用领域，具体涉及到一种电石渣制备的石灰球团及工艺方法。
背景技术
电石渣是电石与水反应生产乙炔气体后的固体残渣，其主要成分是Ca(OH)2，含有未反应的炭粒以及SiO2、Al2O3、硫化物、镁和铁等金属的氧化物、氢氧化物等无机物以及少量有机物。电石渣的颗粒很细，具有很强的保水性，渣液的pH值一般在12以上，综合治理较为困难，目前电石渣主要为堆放处理，造成环境污染和土地资源浪费。因此开发电石渣综合利用技术，不但可以防止电石渣对环境的污染，还可以得到有用的价廉质高的熟石灰产品，是一项具有环保、经济和社会效益的生产技术。
申请号为CN103288116A的中国发明专利公开了一种利用电石渣制备高纯氢氧化钙的方法，将电石渣和水配成一定固含量的电石渣浆液，投入高速分散机使电石渣中团聚颗粒充分分散，然后过筛除去大杂质，加入搅拌机中充分搅拌，最后泵入旋流分离系统对电石渣进行除杂分离，分别收集溢流、底流产物。该物理方法涉及大量的循环水处理过程，对于处理堆放的电石渣则需要重新制浆，耗费大量的水资源。
申请号为CN115572454A的中国发明专利公开了一种复合粘结剂及其在电石渣球团的应用，该专利将复合黏结剂应用于电石渣球团中用于提高球团强度，热压成型入炉，制备得到电石渣球团。尽管该专利成功制备了可直接入炉的超高低温强度的球团，但黏结剂的添加引入了杂质，使得球团产品活性氧化钙含量降低，且制备工艺较为复杂，产生大量CO2气体。
我国工业向着绿色、高效、智能化发展的同时，寻找减少CO2排放的方法至关重要。因此，如何简化球团制备工艺并降低CO2排放量，进一步制备高活性氧化钙球团成为当前亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，为了有效解决电石渣大规模堆存的问题，本发明提供了一种电石渣制备的石灰球团及工艺方法，通过以下技术方案实现：
一种电石渣制备石灰球团的工艺方法，具体步骤如下：
步骤1，将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质；
步骤2，采用压滤机对电石渣进行脱水并磨细；
步骤3，取石灰石破碎，制备成近球形颗粒，作为球团芯；
步骤4，将步骤3中球团芯与步骤2中磨细的电石渣在造球机中反复滚动，制备生球团；
步骤5，利用密闭式回转窑焙烧生球团，得到高活性氧化钙球团；
步骤6，焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到高浓度CO2，直接回收。
优选的，步骤1中，所述电石渣的主要成分为，以质量分数计：氢氧化钙80～90％，氢氧化镁≤5％，氧化铝≤5％，氧化铁≤5％，氧化硅≤10％，余量为杂质；所述机械法除杂设备为振动线型筛；所述还原法去除游离性杂质为：采用还原剂，还原料浆中的Mg2+、Al3+、Fe3+。
优选的，步骤2中，所述脱水后的电石渣含水率为1～5％，脱水率≥85％；所述电石渣研磨粒度≤0.074mm。
优选的，步骤3中，所述石灰石破碎后，颗粒球形度≥0.8，粒度控制在5～10mm，作为后续造球工序的球团芯。
优选的，步骤4中，所述生球团粒径为30～50mm，所述生球团的成球率≥93％。
优选的，步骤5中，所述密闭式回转窑为外热式密闭负压回转窑、烟气回流式回转窑、电热式履带隧道窑或密闭式竖窑焙烧球团中的一种；所述焙烧过程分为预热阶段和恒温阶段，预热阶段温度为400～700℃，预热时间为1～5h，恒温阶段温度为700～1200℃，恒温时间为1～5h，所得成品球团破碎率≤10％。
优选的，步骤6中，所述CO2浓度≥98％。
一种电石渣制备的石灰球团，由上述方法制备而得，所制得的高活性氧化钙球团中，活性氧化钙质量分数≥95％、抗压强度≥2000N/个。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提出了一种电石渣制备石灰球团及制备方法，将电石生产乙炔产生的固体废弃物电石渣制备为石灰球团，是电石渣综合利用的第一步，为电石渣作为再生资源提供了条件。
2.本发明所提供的制备方法，生产参数方便调节，适用性强，可以根据客户需求生产活性氧化钙含量和抗压强度可调的成品球团。
3、本发明所提供的优选的电石渣制备球团的制备方法，保证了本发明制备出来的球团能够直接用于高炉冶炼助熔剂、水泥速凝剂、荧光粉助熔剂、氧化钙及各种钙化合物制备，同时降低了二氧化碳的排放量。
4、本发明具有工艺简单、操作易行，实现了电石渣的综合利用，减少了因电石渣堆存而导致的环境污染。
本发明针对电石渣大量堆存的问题，利用电石渣制备符合冶金用高活性氧化钙球团。经验证，本发明的电石渣制备石灰球团及制备方法能够成功地制备高浓度石灰的成品球团，具备极大的适用价值。
附图说明
图1为本发明的一种电石渣制备石灰球团的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。本发明实施例中，一种电石渣制备石灰球团的工艺流程图如图1所示。
实施例1
本实施例中采用的电石渣的主要成分为，以质量分数计：氢氧化钙84.48％、氢氧化镁1.84％、氧化铝0.50％、氧化铁0.96％、氧化硅为7.9％，余量为杂质。
步骤1，将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质，除杂后的电石渣中，氢氧化钙质量分数为98.12％，氢氧化镁质量分数为0.24％，氧化铝质量分数为0.50％，氧化铁质量分数为0.14％，氧化硅质量分数为0.52％；
步骤2，采用板框压滤机对电石渣进行脱水并磨细，电石渣脱水后的含水率为3.8％，脱水率为90.5％，电石渣研磨粒度＜0.070mm；
步骤3，取石灰石并采用破碎机进行破碎，制备成球形度＞0.82的近球形颗粒，颗粒粒度控制在6～10mm，作为后续造球工序的球团芯；
步骤4，将球团芯与磨细电石渣在造球机中反复滚动制备生球团，生球团粒径为34～48mm，成球率为94.8％；
步骤5，利用外热式密闭负压回转窑焙烧生球团，焙烧的预热阶段温度为550℃，时间为3h，恒温阶段温度为900℃，时间为2h，得到高活性氧化钙球团，球团破碎率为7.9％；
步骤6，焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到浓度为98.5％的CO2，直接回收。
所制得的高活性氧化钙球团中，活性氧化钙质量分数为97.64％，抗压强度为2230N/个。
实施例2
本实施例中采用的电石渣的主要成分为，以质量分数计：氢氧化钙84.48％，氢氧化镁1.84％，氧化铝0.50％，氧化铁0.96％，氧化硅为7.9％，余量为杂质。
步骤1，将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质，除杂后电石渣中，氢氧化钙质量分数为98.12％、氢氧化镁质量分数为0.24％、氧化铝质量分数为0.50％、氧化铁质量分数为0.14％、氧化硅质量分数为0.52％；
步骤2，采用板框压滤机对电石渣进行脱水并磨细，电石渣脱水后的含水率为4.3％，脱水率为89.7％，电石渣研磨粒度＜0.065mm；
步骤3，取石灰石并采用破碎机进行破碎，制备成球形度＞0.81的近球形颗粒，颗粒粒度控制在5～8mm，作为后续造球工序的球团芯；
步骤4，将球团芯与磨细电石渣在造球机中反复滚动制备生球团，生球团粒径为35～50mm，成球率为95.3％；
步骤5，利用密闭式竖窑焙烧球团焙烧生球团，焙烧的预热阶段温度为450℃，时间为2h，恒温阶段温度为950℃，时间为3.5h，得到高活性氧化钙球团，球团破碎率为8.2％；
步骤6，焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到浓度为98.9％的CO2，直接回收。
所制得的高活性氧化钙球团中，活性氧化钙质量分数为98.2％，抗压强度大于2250N/个。
实施例3
本实施例中采用的电石渣的主要成分为，以质量分数计：氢氧化钙84.48％，氢氧化镁1.84％，氧化铝0.50％，氧化铁0.96％，氧化硅为7.9％，余量为杂质。
步骤1，将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质，除杂后电石渣中氢氧化钙质量分数为98.12％、氢氧化镁质量分数为0.24％、氧化铝质量分数为0.50％、氧化铁质量分数为0.14％、氧化硅质量分数为0.52％；
步骤2，采用板框压滤机对电石渣进行脱水并磨细，电石渣脱水后的含水率为2％，脱水率为92.2％，电石渣研磨粒度＜0.050mm；
步骤3，取石灰石并采用破碎机进行破碎，制备成球形度＞0.83的近球形颗粒，颗粒粒度控制在5.5～9.5mm，作为后续造球工序的球团芯；
步骤4，将球团芯与磨细电石渣在造球机中反复滚动制备生球团，生球团粒径为33～48mm，成球率为94.8％；
步骤5，利用电热式履带隧道窑焙烧生球团，焙烧的预热阶段温度为400℃，时间为3h，恒温阶段温度为1000℃，时间为1.5h，得到高活性氧化钙球团，球团破碎率为5.6％；
步骤6，焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到浓度大于99.2％的CO2，直接回收。
所制得的高活性氧化钙球团中，活性氧化钙质量分数为98.52％，抗压强度为2320N/个。
实施例4
本实施例中采用的电石渣的主要成分为，以质量分数计：氢氧化钙84.48％，氢氧化镁1.84％，氧化铝0.50％，氧化铁0.96％，氧化硅为7.9％，余量为杂质。
步骤1，将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质，除杂后电石渣中氢氧化钙质量分数为98.12％、氢氧化镁质量分数为0.24％、氧化铝质量分数为0.50％、氧化铁质量分数为0.14％、氧化硅质量分数为0.52％；
步骤2，采用板框压滤机对电石渣进行脱水并磨细，电石渣脱水后的含水率为2.6％，脱水率为91.7％，电石渣研磨粒度＜0.070mm；
步骤3，取石灰石并采用破碎机进行破碎，制备成球形度＞0.84的近球形颗粒，颗粒粒度控制在5～8mm，作为后续造球工序的球团芯；
步骤4，将球团芯与磨细电石渣在造球机中反复滚动制备生球团，生球团粒径为40～50mm，成球率为95.8％；
步骤5，利用外热式密闭负压回转窑焙烧生球团，焙烧的预热阶段温度为520℃，时间为3h，恒温阶段温度为1000℃，时间为2.5h，得到高活性氧化钙球团，球团破碎率为5.3％；
步骤6，焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到浓度为98.7％的CO2，直接回收。
所制得的高活性氧化钙球团中，活性氧化钙质量分数为98.3％、抗压强度为2540N/个。
实施例5
本实施例中采用的电石渣的主要成分为，以质量分数计：氢氧化钙86.52％，氢氧化镁2.33％，氧化铝0.40％，氧化铁0.73％，氧化硅为5.5％，余量为杂质。
步骤1，将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质，除杂后电石渣中氢氧化钙质量分数为97.22％、氢氧化镁质量分数为0.36％、氧化铝质量分数为0.31％、氧化铁质量分数为0.26％、氧化硅质量分数为0.42％；；
步骤2，采用板框压滤机对电石渣进行脱水并磨细，电石渣脱水后的含水率为4.2％，脱水率为88.5％，电石渣研磨粒度＜0.074mm；
步骤3，取石灰石并采用破碎机进行破碎，制备成球形度＞0.83的近球形颗粒，颗粒粒度控制在6.2～8.7mm，作为后续造球工序的球团芯；
步骤4，将球团芯与磨细电石渣在造球机中反复滚动制备生球团，生球团粒径为38～42mm，成球率为95.8％；
步骤5，利用烟气回流式密闭回转窑焙烧生球团，焙烧的预热阶段温度为600℃，时间为2h，恒温阶段温度为1100℃，时间为2.2h，得到高活性氧化钙球团，球团破碎率为5.8％；
步骤6，焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到浓度为99.2％的CO2，直接回收。
所制得的高活性氧化钙球团中，活性氧化钙质量分数为97.87％、抗压强度为2620N/个。
实施例6
本实施例中采用的电石渣的主要成分为，以质量分数计：氢氧化钙86.52％，氢氧化镁2.33％，氧化铝0.40％，氧化铁0.73％，氧化硅为5.5％，余量为杂质。
步骤1，将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质，除杂后电石渣中氢氧化钙质量分数为97.22％、氢氧化镁质量分数为0.36％、氧化铝质量分数为0.31％、氧化铁质量分数为0.26％、氧化硅质量分数为0.42％；
步骤2，采用板框压滤机对电石渣进行脱水并磨细，电石渣脱水后的含水率为3.8％，脱水率为92.6％，电石渣研磨粒度＜0.055mm；
步骤3，取石灰石并采用破碎机进行破碎，制备成球形度＞0.82的近球形颗粒，颗粒粒度控制在6.1～8.4mm，作为后续造球工序的球团芯；
步骤4，将球团芯与磨细电石渣在造球机中反复滚动制备生球团，生球团粒径为40～48mm，成球率为95.4％；
步骤5，利用密闭式竖窑焙烧球团焙烧生球团，焙烧的预热阶段温度为550℃，时间为1h，恒温阶段温度为1100℃，时间为2.4h，得到高活性氧化钙球团，球团破碎率为8.4％；
步骤6，焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到浓度为99.3％的CO2，直接回收。
所制得的高活性氧化钙球团中，活性氧化钙质量分数为98.43％、抗压强度为2560N/个。
实施例7
本实施例中采用的电石渣的主要成分为，以质量分数计：氢氧化钙86.52％，氢氧化镁2.33％，氧化铝0.40％，氧化铁0.73％，氧化硅为5.5％，余量为杂质。
步骤1，将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质，除杂后电石渣中氢氧化钙质量分数为97.22％、氢氧化镁质量分数为0.36％、氧化铝质量分数为0.31％、氧化铁质量分数为0.26％、氧化硅质量分数为0.42％；
步骤2，采用板框压滤机对电石渣进行脱水并磨细，电石渣脱水后的含水率为1.5％，脱水率为95.6％，电石渣研磨粒度为＜0.065mm；
步骤3，取石灰石并采用破碎机进行破碎，制备成球形度＞0.85的近球形颗粒，颗粒粒度控制在5～8mm，作为后续造球工序的球团芯；
步骤4，将球团芯与磨细电石渣在造球机中反复滚动制备生球团，生球团粒径为37～43mm，成球率为97.4％；
步骤5，利用外热式密闭负压回转窑焙烧生球团，焙烧的预热阶段温度为480℃，时间为2.8h，恒温阶段温度为1050℃，时间为3.5h，得到高活性氧化钙球团，球团破碎率为6.5％；
步骤6，焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到浓度为99.4％的CO2，直接回收。
所制得的高活性氧化钙球团中，活性氧化钙质量分数为98.22％、抗压强度为2730N/个。
实施例8
本实施例中采用的电石渣的主要成分为，以质量分数计：氢氧化钙86.52％、氢氧化镁2.33％、氧化铝0.40％、氧化铁0.73％、氧化硅为5.5％，余量为杂质。
步骤1，将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质，除杂后电石渣中氢氧化钙质量分数为97.22％、氢氧化镁质量分数为0.36％、氧化铝质量分数为0.31％、氧化铁质量分数为0.26％、氧化硅质量分数为0.42％；
步骤2，采用板框压滤机对电石渣进行脱水并磨细，电石渣脱水后的含水率为1.7％，脱水率为94.3％，电石渣研磨粒度为＜0.060mm；
步骤3，取石灰石并采用破碎机进行破碎，制备成球形度＞0.86的近球形颗粒，颗粒粒度控制在5～9mm，作为后续造球工序的球团芯；
步骤4，将球团芯与磨细电石渣在造球机中反复滚动制备生球团，生球团粒径为33～45mm，成球率为94.5％；
步骤5，利用电热式履带隧道窑焙烧生球团，焙烧的预热阶段温度为500℃，时间为3h，恒温阶段温度为850℃，时间为4h，得到高活性氧化钙球团，球团破碎率为4.8％；
步骤6，焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到浓度为99.2％的CO2，直接回收。
所制得的高活性氧化钙球团中，活性氧化钙质量分数为96.98％、抗压强度为2650N/个。
以上，说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，并非是对本发明做其它形式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电石渣制备石灰球团的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将电石渣调浆制成悬浮液，依次进行机械法去除固体除杂和还原法去除游离性杂质；
步骤2，采用压滤机对电石渣进行脱水并磨细；
步骤3，取石灰石破碎，制备成近球形颗粒，作为球团芯；
步骤4，将步骤3中球团芯与步骤2中磨细的电石渣在造球机中反复滚动，制备生球团；
步骤5，利用密闭式回转窑焙烧生球团，得到高活性氧化钙球团；
步骤6，焙烧过程中通入煤气或天然气富氧燃烧，得到高浓度CO2，直接回收。
2.根据权利要求1所述的一种电石渣制备石灰球团的工艺方法，其特征在于，所述电石渣的成分为，以质量分数计：氢氧化钙80～90％，氢氧化镁≤5％，氧化铝≤5％，氧化铁≤5％，氧化硅≤10％，余量为杂质。
3.根据权利要求1所述的一种电石渣制备石灰球团的工艺方法，其特征在于，步骤1中，所述机械法除杂设备为振动线型筛；所述还原法去除游离性杂质为：采用还原剂，还原料浆中的Mg2+、Al3+、Fe3+。
4.根据权利要求1所述的一种电石渣制备石灰球团的工艺方法，其特征在于，步骤2中，所述脱水后的电石渣含水率为1～5％，脱水率≥85％；所述电石渣研磨粒度≤0.074mm。
5.根据权利要求1所述的一种电石渣制备石灰球团的工艺方法，其特征在于，步骤3中，所述石灰石破碎后，颗粒球形度≥0.8，粒度控制在5～10mm，作为后续造球工序的球团芯。
6.根据权利要求1所述的一种电石渣制备石灰球团的工艺方法，其特征在于，步骤4中，所述生球团粒径为30～50mm，所述生球团的成球率≥93％。
7.根据权利要求1所述的一种电石渣制备石灰球团的工艺方法，其特征在于，步骤5中，所述密闭式回转窑为外热式密闭负压回转窑、烟气回流式回转窑、电热式履带隧道窑或密闭式竖窑焙烧球团中的一种；所述焙烧过程分为预热阶段和恒温阶段，预热温度为400～700℃，预热时间为1～5h，恒温阶段温度为700～1200℃，恒温时间为1～5h，所得成品球团破碎率≤10％。
8.根据权利要求1所述的一种电石渣制备石灰球团的工艺方法，其特征在于，步骤6中，所述CO2浓度≥98％。
9.一种电石渣制备的石灰球团，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述方法制备而得。
10.根据权利要求9所述的一种电石渣制备的石灰球团，其特征在于，所制得的高活性氧化钙球团中，活性氧化钙质量分数≥95％，抗压强度≥2000N/个。
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