无机盐--从电石渣中回收氧化钙的工艺研究与生产实践

从电石渣中回收氧化钙的工艺研究与生产实践从电石渣中回收氧化钙的工艺研究与生产实践 摘摘 要 要 研究了以电石渣为原料回收氧化钙的工艺 主要过程包括 原料预处理 杂质分离 电石渣煅烧 分解等 重点考察了除杂及煅烧工艺条件 结果表明 采用水力旋流除杂工艺 控制水流速度为 0 10m s 可分离电石渣中大部分杂质 在 900 的温度下煅烧 5h 得到的氧化钙产品含量可达到 85 以上 应用该 工艺建成了一套 10000t a 的生产装置 氧化钙出料和装置尾气采用微负压操作 解决了粉尘污染问题 以 水煤浆为燃料并充分利用尾气余热降低了能耗 采用回转窑煅烧 设备结构简单 生产过程控制方便可靠 处理能力大 自动化程度高 关键词关键词 电石渣 回收 氧化钙 生产 Process research and production practice of recovering calcium oxide from carbide slag Tian Wei jun1 Lai Nai bin2 1 Hunan Chemical Vocational and Technical College HuNan Zhuzhou 412004 2 China Salt Industry Group Hunan Zhuzhou Chemical Industry Group HuNan Zhuzhou 412004 Abstract This paper studied the carbide slag as raw material recovery process calcium oxide the main process includes pre processing of raw materials impurity separation decomposition of carbide slag calcined It inspected the impurity and the calcination process conditions results showed that the hydrocyclone impurity removal process control the flow rate of 0 10m s detachable carbide slag in the mechanical impurities the temperature at 900 calcined 5h calcium oxide obtained product content can reach 85 or more the application of the process into a set of 10000t a of the production plant Device operational status showed calcium oxide materials and devices out of micro negative pressure operation to solve the problem of dust pollution in order to take full advantage of coal water slurry as fuel and exhaust gas waste heat to reduce energy consumption Using rotary kiln calcining device structure is simple convenient and reliable process control of production processing capacity high degree of automation Key words carbide slag recovery calcium oxide production 前言前言 氧化钙是无机碱性腐蚀物品 主要用作化工原料 建筑材料 冶金助溶剂 干燥剂以 及土壤改良剂等 1 电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣 主要来源于聚氯乙烯 乙炔 聚乙烯醇等化工产品的生产 我国聚氯乙烯的生产方法主要 有乙烯法和电石法两种 由于石油价格居高不下 作为煤化工重要分支的电石 乙炔路线化 工产品 如溶解乙炔 聚氯乙烯等 竞争优势凸显 进入高速发展阶段 2 4 随着聚氯乙烯 行业快速发展 电石将迎来投产高峰 电石渣的量将会大幅增加 回收利用电石渣的途径 较多 主要有以下几个方面 用电石渣代替钙质材料生产建筑材料如生产水泥 作为普 通建筑材料 作防水涂料的主要填料 生产建筑砌砖等 用于生产化工产品如代替石灰 生产过氧化钙 与氯气作用生产漂白粉 液 精 制成石灰作为电石的生产原料 生产 CaCO3系列产品等 用于环境治理如处理酸性废水 废气 作锅炉烟气的脱硫吸收剂 作劣质煤的固硫剂等 5 7 但回收加工生产氧化钙的研究并不多见 本文利用电石渣为原料 回收氧化钙产品 采用水力旋流除杂质 采用回转窑煅烧电石渣 煅烧烟气预热原料电石 渣 工艺路线新颖 生产成本低 制备的氧化钙产品含量达 85 以上 已建成了一套 10000t a 的生产装置 1 实验部分实验部分 1 1 实验原料及仪器 本实验采用中盐集团湖南株洲化工集团聚氯乙烯厂副产电石渣为原料制备氧化钙 原 料主要成分如表 1 所示 表 1 电石渣的主要成分 干基 Table 1 The main component of carbide slag dry basis 成分氧化钙氧化镁氧化铝氧化铁酸不溶物灼烧减量 质量分数 65 440 69493 8190 050922 0925 71 将原料电石渣经过固液分离 在 110 条件下烘干备用 其他原料均为实验室常用试 剂 实验仪器 旋流器 恒温烘箱 马弗炉等 1 2 实验过程 由表 1 可知 电石渣中主要成分为氢氧化钙 回收氧化钙需对其进行煅烧分解 但由 于渣中含有相当数量杂质须除去 本实验首先对原料进行预处理 然后采用水力旋流分离 部分杂质 对除杂后的电石渣进行干燥和高温煅烧等 具体步骤如下 1 2 1 原料预处理原料预处理 将电石渣浆进行固液分离 所得滤渣用清水洗涤 置恒温烘箱中于 110 烘干 冷却 后除去机械杂质 并研磨过筛 1 2 2 水力旋流除杂水力旋流除杂 有文献报道 7 对电石渣直接进行离心分离 结果发现离心机内所有物质均为灰黑色 分层现象很不明显 本实验将筛分后的电石渣加水溶解 利用电石渣中各种杂质和主要成 分存在密度上的差异 采用水力旋流分离方法 将氧化铁和氧化铝等杂质与氢氧化钙分离 而除去 1 2 3 高温煅烧高温煅烧 根据氢氧化钙的理化性质 氢氧化钙在580 时开始分解 另有资料显示 8 电石渣在 100 开始失重 450 680 时失重最多 680 800 时少量失重 这可能是100 450 时 电石渣中少部分在恒温干燥阶段没有完全脱去的吸附水失去 450 680 氢氧化钙失去结 构水 680 800 有少量挥发组分和碳渣燃烧 根据经验 考虑电石渣煅烧温度和煅烧时 间对氧化钙含量的影响 将电石渣置马弗炉中煅烧 达到设定温度后 取出冷却 设计不 同的煅烧温度和时间多次试验 测定氧化钙含量 进行比较 1 3 结果与讨论结果与讨论 1 3 1 水力旋流分离水力旋流分离 实验分别在 0 10 m s 0 15m s 0 20m s 0 25m s 和 0 30m s 的水流速度条件下对电 石渣进行旋流分离 其结果如图 1 所示 图 1 水流速度对除杂效果的影响 Figure 1 Effect of current velocity on the impact of removing impurity 由图 1 可知 电石渣通过水力旋流分离杂质后分析氧化钙含量 折算 最高能达到 85 以 上 其主要原因是氧化铝等杂质的密度比氢氧化钙大 在旋流分离中被选择性除去 1 3 2 煅烧温度对氧化钙含量的影响煅烧温度对氧化钙含量的影响 实验以 600 700 800 900 和 1000 条件下分别对电石渣进行煅烧 煅烧 4h 后 测定氧化钙含量 其结果如图 2 所示 不同煅烧温度对氧化钙质量分数影响较大 电石渣 在经 900 煅烧时其氧化钙含量可达到 85 以上 温度进一步升高 1000 含量升高不 明显这说明氢氧化钙以彻底分解 煅烧温度过低 含量下降很快 因此本实验确定 900 为最佳煅烧温度 图 2 煅烧温度对氧化钙含量的影响 Figure 2 Calcination temperature on the impact of calcium oxide content 1 3 3 煅烧时间的确定煅烧时间的确定 在确定煅烧温度的基础上 设定 1 h 2 h 3 h 4h 5h 和 6h 进行煅烧时间实验 结 果如图 3 实验发现 煅烧时间对氧化钙含量影响显著 煅烧时间短氧化钙含量低 这可 能是氢氧化钙的结合水未完全失去的结果 当延长煅烧时间至 5 h 氧化钙含量上升至 86 继续延长煅烧时间 氧化钙含量还有所升高但变化不明显 实验选定煅烧时间为 5h 图 3 煅烧时间对氧化钙含量的影响 Figure 3 Calcining time on the impact of calcium oxide content 2 生产应用生产应用 应用上述工艺建成了一套 10000t a 生产装置 其具体生产工艺及相关技术经济指标如 下 2 1 工艺流程工艺流程 从电石渣中回收氧化钙的生产工艺流程如图 4 所示 流程说明 原料电石渣浆经固液分离后进入水力旋流器除杂通过皮带输送机送喂料螺 旋输送机进入回转窑煅烧分解 从窑头喷射进来的水煤浆与空气混合充分燃烧产生高温烟 气使电石渣持续煅烧分解 出料口氧化钙产品经内外双冷螺旋冷却机冷却送气流粉碎机 在引风机的负压作用下依次经过旋风分离器和布袋除尘器收集 窑尾烟气与喂料螺旋输送 机间接换热以提高原料电石渣温度并降低烟气温度后经除尘系统后放空 回回转转窑窑 皮皮带带输输送送机机 双双冷冷螺螺旋旋机机 气气流流粉粉碎碎机机 引引风风机机 旋旋风风分分离离器器 氧氧化化钙钙产产品品 氧氧化化钙钙产产品品 布布袋袋除除尘尘器器 水水煤煤浆浆储储罐罐 煤煤浆浆泵泵 鼓鼓风风机机 空空气气 旋旋风风分分离离器器 布布袋袋除除尘尘器器 放放空空 引引风风机机 电电石石渣渣 螺螺旋旋输输送送机机 水水力力旋旋流流器器 离离心心机机 图 4 从电石渣中回收氧化钙的工艺流程图 Figure 4 The process flow diagram of recovering calcium oxide from carbide slag 装置特色 氧化钙为强碱性腐蚀粉末 生产过程中容易产生大量粉尘 产品易吸收空 气中水分潮解 本工艺出料和尾气采用微负压操作 解决了粉尘污染问题 以水煤浆为燃 料 尾气余热进行了充分利用 能耗低 采用回转窑煅烧 设备结构简单 生产过程控制 方便可靠 处理能力大 自动化程度高 2 2 主要生产设备主要生产设备 从电石渣中回收氧化钙的主要生产设备见表 2 表 2 主要生产设备一览表 10000t a Table 2 List of major production equipment 10000t a 序号设备名称规格型号材质数量 1回转窑 1600 20000 20Q235A 耐火内衬1 2水力旋流器YH150PP1 螺旋输送机 RLS200 Q235A1 3双冷螺旋机组合件Q235A1 4气流粉碎机QYF 400SUS3041 5旋风分离器组合件SUS3042 6布袋除尘器组合件SUS3042 7引风机Y4 73Q235A2 2 3 技术经济评价技术经济评价 采用回转窑煅烧电石渣 一次投资额较大 以 10000t a 生产装置测算 总投资约 500 万元 但劳动定员可大幅减少 节省了人力资源成本 另外 由于原料电石渣不计成本 部分聚氯乙烯生产企业甚至还要缴纳处理费以解决电石渣的出路 因此 本生产工艺主要 消耗为电能和水煤浆 约合 200 元 t 而含量在 85 以上的氧化钙产品市场销售价格在 300 350 元 t 扣除人工费和能源费用 每吨氧化钙产品的利润在 50 元以上 3 结语结语 采用水力旋流器除杂质 可有效分离和提纯电石渣 控制煅烧时间在 4h 煅烧温度在 900 获得氧化钙含量达 85 以上 采用回转窑煅烧电石渣处理能力大 生产控制方便 本工艺研究从电石渣中回收氧化钙解决了目前多数氯碱行业面临的一个难题 可处理 大量固体残渣 并获得优质副产品 对保护环境 节约资源 实现经济可持续发展具有显 著的生态和社会效益 符合国家节能减排政策 参考文献参考文献 1 王光建主编 化工产品手册 第 5 版 无机化工原料 M 北京 化学工业出版社 2008 578 580 2 张友坤 康朝晖 李晓等 电石渣的处理及回收利用 J 聚氯乙烯 2004 1 52 54