專利名稱：電石廢渣漿生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)。本發(fā)明利用工業(yè)電石在過(guò)量水條件下分解反應(yīng)生成乙炔后產(chǎn)生的大量廢渣漿和生石灰生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳廢氣體，通過(guò)化合反應(yīng)生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣。
在化工生產(chǎn)中，電石是一種重要的化工原料，其中97％的電石都是通過(guò)水解反應(yīng)生成乙炔。水解一噸電石，要產(chǎn)生1.15噸的電石廢渣(干基)；5噸以上的廢水。而工業(yè)電石的前一道工序——石灰窯煅燒礦石(CaCO3)生成氧化鈣，每生成一噸氧化鈣要排放786公斤二氧化碳。是一個(gè)對(duì)環(huán)境污染較大的產(chǎn)業(yè)。
本發(fā)明從環(huán)境保護(hù)、資源再生和綜合利用的目的出發(fā)，參照消石灰乳漿碳化沉淀法生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的工藝技術(shù)，利用電石乙炔生產(chǎn)過(guò)程中排放的大量渣漿和二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳化反應(yīng)生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣。
輕質(zhì)碳酸鈣是一種微小結(jié)晶體，分子式為CaCO3，分子量100.09，呈白色粉末狀，無(wú)味，無(wú)臭，相對(duì)密度2.71，粒徑在納米、微米級(jí)范圍內(nèi)。主要應(yīng)用在塑料、造紙、橡膠等行業(yè)。如美國(guó)2000年的使用量就達(dá)到900萬(wàn)噸，日本塑料行業(yè)輕質(zhì)碳酸鈣的添充量達(dá)到45％～60％，并且改善了塑料的加工、使用性能。輕質(zhì)碳酸鈣在國(guó)際市場(chǎng)的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，造紙行業(yè)占消費(fèi)總量的70％；在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，橡膠行業(yè)占消費(fèi)總量的51.2％。具有較大的應(yīng)用和發(fā)展空間。我國(guó)目前有碳酸鈣生產(chǎn)廠200余家，總產(chǎn)量約100萬(wàn)噸，主要有兩類產(chǎn)品一是通過(guò)機(jī)械研磨生產(chǎn)的碳酸鈣(俗稱重質(zhì)碳酸鈣)；二是采用消石灰乳漿碳化反應(yīng)生產(chǎn)的結(jié)晶碳酸鈣(俗稱輕質(zhì)碳酸鈣)。本發(fā)明的特征在于利用工業(yè)三廢生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣。
電石的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程為礦石(CaCO3)與燃料在825～896.6攝氏度的條件下，在石灰窯中發(fā)生分解反應(yīng)，生成生石灰(CaO)和二氧化碳(CO)。
化學(xué)反應(yīng)式生石灰與焦炭在電石礦冶爐內(nèi)，借助電弧熱和電阻熱在1800～2200攝氏度的高溫條件下反應(yīng)生成電石(CaC3)和一氧化碳(CO)。
化學(xué)反應(yīng)式
電石與過(guò)量水反應(yīng)生成乙炔和氫氧化鈣。乙炔氣體被用來(lái)作為化工原料，而以氫氧化鈣為主要成分的渣漿則作為廢渣排放。
化學(xué)反應(yīng)式

圖1是本發(fā)明利用電石乙炔生產(chǎn)過(guò)程中的廢渣漿[Ca(OH)2]和白灰窯排放的廢窯氣(CO2)，氫氧化鈣和二氧化碳在水溶液中經(jīng)過(guò)碳化反應(yīng)生成結(jié)晶碳酸鈣和水。
化學(xué)反應(yīng)式本發(fā)明比較合理地實(shí)現(xiàn)了電石乙炔生產(chǎn)過(guò)程中減少三廢排放、資源綜合利用的目的。理論上每生產(chǎn)一噸純輕質(zhì)碳酸鈣，可以回收工業(yè)廢渣560公斤；回收二氧化碳440公斤；回收重復(fù)用水5噸以上。是一個(gè)自行封閉的資源再生過(guò)程。
圖2是本發(fā)明工藝流程，簡(jiǎn)要說(shuō)明如下電石水解反應(yīng)完成后的殘?jiān)?jīng)過(guò)沉淀、離心分離、過(guò)濾等工序，清除掉殘?jiān)械蔫F、硅、鎂及其氧化物等固態(tài)雜質(zhì)。將氫氧化鈣水乳液濃度調(diào)配到8％～12％之間(質(zhì)量比)，并經(jīng)過(guò)不停的機(jī)械動(dòng)力擾動(dòng)使乳液處于懸浮狀態(tài)。通過(guò)溫度、壓力自動(dòng)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)入碳化塔。
二氧化碳?xì)怏w來(lái)自于石灰窯窯氣(或燃?xì)鉄煔?，窯氣中的二氧化碳含量取決于石灰窯煅燒過(guò)程中的空氣過(guò)剩系數(shù)，一般情況下窯氣中的二氧化碳含量在28％～38％之間。窯氣用引風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)過(guò)水膜除塵、降溫、氣水分離等凈化處理，再通過(guò)氣體壓縮機(jī)和溫度、壓力自動(dòng)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)入碳化塔。
碳化結(jié)晶是輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。控制不同的工藝參數(shù)；采用不同的結(jié)晶條件；添加不同的表面處理劑和結(jié)晶控制劑，可以制取不同晶體的產(chǎn)品。
主要工藝控制參數(shù)包括濃度、溫度、速度、壓力等，它們與產(chǎn)品的關(guān)系表現(xiàn)在氫氧化鈣的濃度影響到晶體粒徑。濃度越高，晶體粒徑越大。但降低濃度，裝置生產(chǎn)能力相應(yīng)下降，動(dòng)力消耗增加；二氧化碳濃度影響到生產(chǎn)效率。高濃度的二氧化碳在水中的溶解度大，可以加快傳質(zhì)速度，提高生產(chǎn)效率，并且有利于大量晶核生成；反應(yīng)溫度也是一個(gè)重要方面，碳化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度低，二氧化碳在水中的溶解度大，有利于產(chǎn)品趨向超細(xì)化；速度指碳化塔進(jìn)料的噴射速度或碳化釜的高速攪拌速度。較高的速度可以保證氣液兩相物料均勻混合，充分按觸，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)際上，碳化塔的物料出口噴射速度取決于噴杯出口壓力與塔內(nèi)壓力的壓差。
碳化終結(jié)后的粘稠狀結(jié)晶碳酸鈣乳液經(jīng)過(guò)機(jī)械脫水分離，將乳液濃縮到含水率40％以下。再送入熱力干燥系統(tǒng)中(為了防止晶體二次長(zhǎng)大或結(jié)塊，該干燥系統(tǒng)采用物料動(dòng)態(tài)干燥過(guò)程)，將物料干燥到含水率0.3％以下時(shí)，即可進(jìn)入篩分、分級(jí)、檢驗(yàn)、包裝工序。
生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意設(shè)備壁面結(jié)晶形成壁殼。配備清洗設(shè)備，采用周期清洗方式保證產(chǎn)品質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.參照消石灰乳漿碳化沉淀法生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的工藝技術(shù)，利用工業(yè)電石在過(guò)量水條件下分解生成乙炔后產(chǎn)生的氫氧化鈣廢渣漿和電石生產(chǎn)的前一道工序——生石灰生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳廢氣體，通過(guò)碳化反應(yīng)生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣(又稱結(jié)晶碳酸鈣)?；瘜W(xué)反應(yīng)式目前，碳酸鈣有兩種生產(chǎn)方式，一是通過(guò)機(jī)械研磨方式生產(chǎn)的碳酸鈣(俗稱重質(zhì)碳酸鈣)；二是采用消石灰乳漿和二氧化碳作為原料經(jīng)過(guò)碳化結(jié)晶生產(chǎn)的碳酸鈣(俗稱輕質(zhì)碳酸鈣)。本發(fā)明的特征在于利用工業(yè)電石乙炔生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢渣和廢氣作為原料生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)。本發(fā)明從環(huán)境保護(hù)、資源再生和綜合利用的目的出發(fā),參照消石灰乳漿沉淀法生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的工藝技術(shù),利用電石在過(guò)量水條件下分解生成乙炔后產(chǎn)生的氫氧化鈣廢渣漿和石灰生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳廢氣體,通過(guò)碳化反應(yīng)生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣(又稱結(jié)晶碳酸鈣)?；瘜W(xué)反應(yīng)式Ca(OH)
文檔編號(hào)C01F11/18GK1377830SQ02114450
公開(kāi)日2002年11月6日 申請(qǐng)日期2002年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者杜煥光 申請(qǐng)人:杜煥光