CN1377830A - 电石废渣浆生产轻质碳酸钙 - Google Patents

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本发明涉及无机化工生产。本发明从环境保护、资源再生和综合利用的目的出发,参照消石灰乳浆沉淀法生产轻质碳酸钙的工艺技术,利用电石在过量水条件下分解生成乙炔后产生的氢氧化钙废渣浆和石灰生产过程中排放的二氧化碳废气体,通过碳化反应生产轻质碳酸钙(又称结晶碳酸钙)。化学反应式：Ca(OH)2+CO2===CaCO3+H2O，生产一吨轻质碳酸钙,理论上可以回收工业废渣560公斤,二氧化碳废气体440公斤,还可以回收重复用水5吨以上。

Description

电石废渣浆生产轻质碳酸钙
本发明涉及无机化工生产。本发明利用工业电石在过量水条件下分解反应生成乙炔后产生的大量废渣浆和生石灰生产过程中排放的二氧化碳废气体，通过化合反应生产轻质碳酸钙。
在化工生产中，电石是一种重要的化工原料，其中97％的电石都是通过水解反应生成乙炔。水解一吨电石，要产生1.15吨的电石废渣(干基)；5吨以上的废水。而工业电石的前一道工序——石灰窑煅烧矿石(CaCO3)生成氧化钙，每生成一吨氧化钙要排放786公斤二氧化碳。是一个对环境污染较大的产业。
本发明从环境保护、资源再生和综合利用的目的出发，参照消石灰乳浆碳化沉淀法生产轻质碳酸钙的工艺技术，利用电石乙炔生产过程中排放的大量渣浆和二氧化碳气体进行碳化反应生产轻质碳酸钙。
轻质碳酸钙是一种微小结晶体，分子式为CaCO3，分子量100.09，呈白色粉末状，无味，无臭，相对密度2.71，粒径在纳米、微米级范围内。主要应用在塑料、造纸、橡胶等行业。如美国2000年的使用量就达到900万吨，日本塑料行业轻质碳酸钙的添充量达到45％～60％，并且改善了塑料的加工、使用性能。轻质碳酸钙在国际市场的消费结构中，造纸行业占消费总量的70％；在国内市场的消费结构中，橡胶行业占消费总量的51.2％。具有较大的应用和发展空间。我国目前有碳酸钙生产厂200余家，总产量约100万吨，主要有两类产品：一是通过机械研磨生产的碳酸钙(俗称重质碳酸钙)；二是采用消石灰乳浆碳化反应生产的结晶碳酸钙(俗称轻质碳酸钙)。本发明的特征在于利用工业三废生产轻质碳酸钙。
电石的工业生产过程为：
矿石(CaCO3)与燃料在825～896.6摄氏度的条件下，在石灰窑中发生分解反应，生成生石灰(CaO)和二氧化碳(CO)。
化学反应式：
生石灰与焦炭在电石矿冶炉内，借助电弧热和电阻热在1800～2200摄氏度的高温条件下反应生成电石(CaC3)和一氧化碳(CO)。
化学反应式：
电石与过量水反应生成乙炔和氢氧化钙。乙炔气体被用来作为化工原料，而以氢氧化钙为主要成分的渣浆则作为废渣排放。
化学反应式：
图1是本发明利用电石乙炔生产过程中的废渣浆[Ca(OH)2]和白灰窑排放的废窑气(CO2)，氢氧化钙和二氧化碳在水溶液中经过碳化反应生成结晶碳酸钙和水。
化学反应式：
本发明比较合理地实现了电石乙炔生产过程中减少三废排放、资源综合利用的目的。理论上每生产一吨纯轻质碳酸钙，可以回收工业废渣560公斤；回收二氧化碳440公斤；回收重复用水5吨以上。是一个自行封闭的资源再生过程。
图2是本发明工艺流程，简要说明如下：
电石水解反应完成后的残渣经过沉淀、离心分离、过滤等工序，清除掉残渣中的铁、硅、镁及其氧化物等固态杂质。将氢氧化钙水乳液浓度调配到8％～12％之间(质量比)，并经过不停的机械动力扰动使乳液处于悬浮状态。通过温度、压力自动控制调节系统进入碳化塔。
二氧化碳气体来自于石灰窑窑气(或燃气烟气)，窑气中的二氧化碳含量取决于石灰窑煅烧过程中的空气过剩系数，一般情况下窑气中的二氧化碳含量在28％～38％之间。窑气用引风机抽出，经过水膜除尘、降温、气水分离等净化处理，再通过气体压缩机和温度、压力自动控制调节系统进入碳化塔。
碳化结晶是轻质碳酸钙生产的关键环节。控制不同的工艺参数；采用不同的结晶条件；添加不同的表面处理剂和结晶控制剂，可以制取不同晶体的产品。
主要工艺控制参数包括浓度、温度、速度、压力等，它们与产品的关系表现在：
氢氧化钙的浓度影响到晶体粒径。浓度越高，晶体粒径越大。但降低浓度，装置生产能力相应下降，动力消耗增加；二氧化碳浓度影响到生产效率。高浓度的二氧化碳在水中的溶解度大，可以加快传质速度，提高生产效率，并且有利于大量晶核生成；反应温度也是一个重要方面，碳化反应是一个放热反应，反应温度低，二氧化碳在水中的溶解度大，有利于产品趋向超细化；速度指碳化塔进料的喷射速度或碳化釜的高速搅拌速度。较高的速度可以保证气液两相物料均匀混合，充分按触，提高生产效率和产品质量。实际上，碳化塔的物料出口喷射速度取决于喷杯出口压力与塔内压力的压差。
碳化终结后的粘稠状结晶碳酸钙乳液经过机械脱水分离，将乳液浓缩到含水率40％以下。再送入热力干燥系统中(为了防止晶体二次长大或结块，该干燥系统采用物料动态干燥过程)，将物料干燥到含水率0.3％以下时，即可进入筛分、分级、检验、包装工序。
生产过程中应注意设备壁面结晶形成壁壳。配备清洗设备，采用周期清洗方式保证产品质量。

Claims (1)

1、参照消石灰乳浆碳化沉淀法生产轻质碳酸钙的工艺技术，利用工业电石在过量水条件下分解生成乙炔后产生的氢氧化钙废渣浆和电石生产的前一道工序——生石灰生产过程中排放的二氧化碳废气体，通过碳化反应生产轻质碳酸钙(又称结晶碳酸钙)。
化学反应式：
目前，碳酸钙有两种生产方式，一是通过机械研磨方式生产的碳酸钙(俗称重质碳酸钙)；二是采用消石灰乳浆和二氧化碳作为原料经过碳化结晶生产的碳酸钙(俗称轻质碳酸钙)。本发明的特征在于利用工业电石乙炔生产过程中排放的废渣和废气作为原料生产轻质碳酸钙。
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