[發(fā)明專利]一種電石渣資源化回收的強化工藝

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• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113277541A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 宋云華;王子心;陳建銘
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01F11/16
• 分類號: C01F11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種電石渣資源化回收的強化工藝，屬化工固廢處理領域。以電石渣和硫酸為原料，電石渣與硫酸在強化設備(包括高速分散均質(zhì)機、定?轉(zhuǎn)子反應器等)中接觸反應，強化了液相的湍動，加強了硫酸與氫氧化鈣在相界面的界面化學反應，成倍縮短反應時間，反應完全后過濾得到硫酸鈣。對得到的硫酸鈣按一定比例與碳粉混合均勻后進行還原熱分解，得到較高純度的氧化鈣產(chǎn)品。該方法簡單高效，對電石渣進行資源化回收利用，旨在處理電石渣的固廢問題，解決了電石渣與硫酸反應中反應時間長、效果差、原料利用率低、雜質(zhì)含量高等問題。該發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有成熟技術，工藝簡單可靠，推廣性強，解決實際工業(yè)生產(chǎn)問題，具有較高的工業(yè)實現(xiàn)價值與指導意義。

技術領域

發(fā)明涉及運用配比法對電石渣資源化回收利用，制備符合國標的電石 用氧化鈣產(chǎn)品，同時具有較低的投資和運行成本。利用電石渣中各組 分硫酸鹽溶解度的不同，過濾除去其中大部分雜質(zhì)，精制除雜，獲得 純度較高的硫酸鈣中間體，最后利用石膏制酸技術，獲得氧化鈣產(chǎn)品。 石膏制酸技術成熟可靠，整個工藝的工業(yè)實現(xiàn)性較高。

背景技術

在電石生產(chǎn)聚氯乙烯(PVC)的流程中，乙炔來自電石的水解反應， 產(chǎn)生的乙炔用于合成聚氯乙烯，而水解反應還會產(chǎn)生大量的電石渣漿 液。電石渣經(jīng)過簡單除雜轉(zhuǎn)化為氧化鈣，氧化鈣可以作為工業(yè)生產(chǎn)電 石的原料，制備電石,形成了循環(huán)工藝。電石渣簡單除雜后被重新利 用，但是簡單除雜效果有限，其中的大部分雜質(zhì)無法除去，在循環(huán)過 程中不斷累積，雜質(zhì)含量越來越高，使得電石渣除雜后氧化鈣純度只 有80％左右，不能滿足國標電石用石灰的純度標準。大量不合格的 電石渣無法使用，無法處理，只能占用土地露天堆放或填埋，強堿性 電石渣對存放地周圍的環(huán)境造成污染。另一方面，因開山采石毀壞山 林植被等因素，限制企業(yè)開采石灰石，石灰石成本上升直接導致石灰 價格不斷攀升。鑒于上述原因，電石渣的資源化利用關系著電石法制 乙炔工藝的可持續(xù)發(fā)展問題，并且復雜的預處理和產(chǎn)品附加值低是電 石渣綜合利用的兩個關鍵問題。

假設每年需處理電石渣100萬噸，即電石渣總量(X+Y)＝100，其中普 通除雜后的電石渣質(zhì)量為X，其中氧化鈣含量為82％；經(jīng)過化學精制 后的電石渣質(zhì)量為Y，氧化鈣含量為98％。將二者按一定比例配比混 合后獲得了符合國標要求的電石用石灰，純度為85％。由此可以列出 方程，0.82·X+0.98·Y＝(X+Y)·0.85，由二元一次方程可以計算出兩種電石渣原料的配比用量。每年處理100萬噸的電石渣總量中，大約 19萬噸使用化學精制法，剩下81萬噸使用普通除雜方法即可達到要 求。經(jīng)過配比摻混的方法，100萬噸電石渣中只需拿出大約19萬噸 經(jīng)過化學精制，剩下的81萬噸電石渣經(jīng)過普通除雜，成本較低，這 樣就大大降低了設備投資與工藝運行成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術問題是：通過利用過程強化，使得硫酸與電石渣 反應更加快速、徹底，解決普通反應時存在的反應時間長、反應效果 差等問題，提高了電石渣資源化回收利用的工藝效率，提高了產(chǎn)品純 度。同時根據(jù)配比法理論，對精制和普通除雜后得氧化鈣摻混，年處 理量中較少部分經(jīng)過精制除雜即可，較多部分還是經(jīng)過簡單除雜，這 樣就降低了投資與運行成本，對電石渣的資源化回收利用具有參考價 值。

本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的：

步驟1)對電石渣原料進行預處理備用，將一定量電石渣加入水配制 成漿料備用。利用濃硫酸按比例配制一定量、一定濃度的稀硫酸備用。 將強化設備置于稀硫酸中，檢測混合物pH變化。加入一定量的電石 渣漿料，反應一段時間，達到終點后停止反應，抽濾、洗滌、干燥， 得到硫酸鈣。

步驟2)將硫酸鈣與碳粉按一定比例混合均勻后轉(zhuǎn)移到煅燒容器中， 放入管式爐中，在惰性氣氛中，一定溫度時間下還原熱分解，自然降 溫冷卻到室溫，得到純度較高的氧化鈣產(chǎn)品。

進一步優(yōu)選

步驟1)中所述電石渣經(jīng)過干燥、破碎等預處理后，經(jīng)過粉碎機處理 0.5min～5min，優(yōu)化為0.5min～3min。

步驟1)所述反應終點pH為4～5，優(yōu)化為2～3。