一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法

摘要

本发明公开了一种利用电石渣和烟道气生产微细碳酸钙的工艺，包括以下步骤：（1）烟道气水洗除尘；（2）电石渣预处理；（3）电石渣分级除杂与浓缩；（4）电石渣与烟道气在碳化塔中进行碳化反应；（5）反应制得的碳酸钙经过提浓、干燥、筛选后得到微细碳酸钙产品。该方法生产成本低、设备简单、得到的产品粒径小、分布窄，是一种易于工业化推广的生产路线。

权利要求

1.一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法，其步骤为：

（1）将二氧化碳的体积百分含量不低于5%的烟道气送往水洗塔，烟道气与塔中喷淋而下的水滴逆流接触除去悬浮的杂质，加压后换热冷却到20-25℃后送往碳化塔的气体分布器，烟道气进气速率为2～8cm/s；

（2）电石渣浆加热到120℃～150℃以除去其中溶解性气体及挥发性杂质；

（3）加热后的电石渣浆进入调浓罐调节到氢氧化钙质量百分含量为5%～10%后进入60～100目的一级振动筛，然后经旋液分离器后进入140～200目的二级振动筛，出来的浆液经缓冲罐与浓浆泵后再送到旋液分离器进行离心分离，旋液分离出口电石渣浆液波美度为10～13°Bé，然后通过250目的第三级振动筛送入储存调浓罐进行浓缩至氢氧化钙质量百分含量为12%～18%，浓缩后的电石渣浆送往碳化塔；

（4）电石渣浆进入碳化塔从塔顶喷淋而下经过多层带筛孔的隔板成为液滴，筛孔大小为6～10mm，开孔率为3.5%～5%，烟道气从塔底的气体分布器进入积存的电石渣浆中，在碳化塔中进行碳化反应，塔底搅拌的速度为200～350r/min，电石渣浆中氢氧化钙与烟道气中二氧化碳的摩尔比为1：1.1～1：1.5，反应温度为30～35℃；

（5）反应得到的碳酸钙浆液经过浓缩、离心、干燥机干燥、筛选最终得到轻质碳酸钙产品；

所述的碳化塔内每间隔0.8～1.2米装有带筛孔的隔板，隔板交错分布，塔底安装搅拌器以强化碳化反应；

所述的步骤（5）中干燥机为滚筒列管式干燥机，干燥机出来的浆液经水膜除尘器回收其中的碳酸钙粉尘，回收的碳酸钙粉尘进入浓缩的增浓罐再进行离心、干燥，干燥机出来的碳酸钙进行筛选得到轻质碳酸钙产品。

2.根据权利要求1所述的一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的步骤（3）中的电石渣浆的分级除杂采用三套及以上的振动筛与旋液除渣器联合使用，以除去金属氧化物杂质及颗粒粒径在60µm以上的物质。

3.根据权利要求1所述的一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述的气体分布器为伞形分布器。

4.根据权利要求1所述的一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（1）中烟道气水洗后送往罗茨风机，经风机增压后送往换热器与冷空气进行热交换。

5.根据权利要求1所述的一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于：经步骤（4）反应得到的碳酸钙浆液从碳化塔底部排出后经均化罐使其颗粒混合均匀，再经浓缩、离心机分离掉大部分的水分及列管式干燥机干燥、超微粉碎机筛分后送往包装机打包成产品。

说明书

一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法

技术领域

[0001] 本发明属于无机化工材料制备领域，涉及一种制备碳酸钙的技术方法，尤其是利用废电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法。

背景技术

[0002] 电石渣是工业生产聚氯乙烯产品过程中电石水解后产生的废渣，主要成分为氢氧化钙。电石渣碱性很强，如果直接露天堆放或掩埋处理不仅占用土地资源，碱化土壤，还对空气，地下水等造成二次污染。寻找一种简单、高效、成本低、易于推广的电石渣综合利用途径，迫在眉睫。

[0003] 烟道气是指煤等石化燃料燃烧时所产生的气体，其主要成分为氮气、二氧化碳、氧气、一氧化碳及微量的二氧化硫等。如果能将其中的二氧化碳回收并加以利用不仅避免了直接排放对大气造成的严重污染，实现了变废为宝，还为企业良性的循环发展提供了一条可行之路。

[0004] 目前，我国利用电石渣制备轻质碳酸钙主要有以下几种方式：

[0005] (1)电石渣煅烧碳化法：

[0006] 将电石渣经净化、过滤、煅烧而得的氧化钙粉粒加水消化配成一定浓度的氢氧化钙浆液，向其通入二氧化碳进行碳化反应而得到碳酸钙沉淀。该反应工艺路线可行，但反应能耗太高，且煅烧不能除去其他金属氧化物杂质，对后续产品的质量产生一定影响。

[0007] (2)氯化铵除杂碳化法：

[0008] 向预处理后的电石渣中加入一定浓度和过量程度的氯化铵溶液进行配浆使其溶解、反应，过滤除去杂质后通入二氧化碳得到碳酸钙沉淀。该工艺路线会副产大量氨气，如不妥善处理，势必会对环境造成二次污染。

[0009] (3)碳酸根离子反应法：

[0010] CN102115120中提出将电石渣研磨成粗粉后用盐酸进行溶解，向反应后的滤液中加入过量的碳酸溶液进行反应而制得碳酸钙产品。因电石渣中还含有其他金属氧化物，故此方法不能有效对杂质进行分离而使碳酸钙产品纯度与白度均受到影响。

[0011] 以上工艺路线中用于碳化的二氧化碳含量均控制在20％以上，故需要一种能利用低浓度二氧化碳烟道气的工艺方法。

发明内容

[0012] 本发明的目的在于为了克服上述方法能耗高、碳酸钙粒度分布范围宽且不易控制、限制低浓度二氧化碳废气的使用等缺点，提供一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法，烟道气中浓度低于15％的二氧化碳废气也可得到利用，得到产品纯度高、白度好、粒径小且分布均匀，本发明不仅将固体废弃物治理和温室气体减排结合起来，实现了以废治废，还为工业化生产粒径小、粒径分布窄的轻质碳酸钙提供了一条经济、简便易推广的工艺路线。

[0013] 为了实现上述方法，本发明的技术方案如下：

[0014] 烟道气水洗除尘并冷却到一定温度后经风机加压送往碳化塔，电石渣浆经预处理及分级除杂与浓缩后送往碳化塔与烟道气发生碳化反应，反应制得的碳酸钙经过提浓、干燥、筛选后得到微细碳酸钙产品。

[0015] 一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法，其步骤为：

[0016] (1)将二氧化碳的体积百分含量不低于5％的烟道气送往水洗塔，烟道气与塔中喷淋而下的水滴逆流接触除去悬浮的杂质，加压后换热冷却到20-25℃后送往碳化塔的气体分布器，烟道气进气速率为2～8cm/s。

[0017] (2)电石渣浆加热到120℃～150℃以除去其中溶解性气体及挥发性杂质。

[0018] (3)加热后的电石渣浆进入调浓罐调节到氢氧化钙质量百分含量为5％～10％后进入60～100目的一级振动筛，然后经旋液分离器后再进入140～200目的二级振动筛，出来的浆液经缓冲罐与浓浆泵后再送到旋液分离器进行离心分离，旋液分离出口电石渣浆液波美度为10～13°Bé，然后通过250目的第三级振动筛送入储存调浓罐进行浓缩至氢氧化钙质量百分含量为12％～18％，浓缩后的电石渣浆送往碳化塔。

[0019] (4)电石渣浆进入碳化塔从塔顶喷淋而下经过多层带筛孔的隔板成为液滴，筛孔大小为6～10mm，开孔率为3.5％～5％，烟道气从塔底的气体分布器进入积存的电石渣浆中，在碳化塔中进行碳化反应，塔底搅拌的速度为200～350r/min，电石渣浆中氢氧化钙与烟道气中二氧化碳的摩尔比为1：1.1～1：1.5，反应温度为30～35℃。

[0020] (5)反应得到的碳酸钙浆液经过浓缩、离心、干燥、筛选最终得到轻质碳酸钙产品。

[0021] 所述碳化塔内每间隔0.8～1.2米装有带筛孔的隔板，隔板交错分布，塔底安装搅拌器以强化碳化反应。

[0022] 所述的气体分布器为伞形分布器。

[0023] 进一步地，所述的步骤(3)中的电石渣浆的分级除杂采用三套及以上的振动筛与旋液除渣器联合使用，以除去金属氧化物杂质及颗粒粒径在60μm以上的物质。

[0024] 进一步地，所述的步骤(5)中干燥机为滚筒列管式干燥机，干燥机出来的浆液经水膜除尘器回收其中的碳酸钙粉尘，回收的碳酸钙粉尘进入浓缩的增浓罐再进行离心、干燥，干燥机出来的碳酸钙进行筛选得到轻质碳酸钙产品。

[0025] 所述步骤(1)中烟道气水洗后送往罗茨风机，经风机增压后送往换热器与冷空气进行热交换。

[0026] 本发明经步骤(4)反应得到的碳酸钙浆液从碳化塔底部排出后经均化罐使其颗粒混合均匀，再经浓缩、离心机分离掉大部分的水分及列管式干燥机干燥、超微粉碎机筛分后送往包装机打包成产品。

[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0028] 本发明的方法利用废弃的电石渣与烟道气为原料，采用简单的设备制得了微米级的碳酸钙产品，产品浓度高达98％以上，采用水膜除尘器回收滚筒列管式干燥机的浆液中的碳酸钙，提高了产品收率，不仅提供了一种电石渣综合利用方式还解决了环境污染问题，为企业创造了可观的经济价值，是一条值得推广的工艺路线。

附图说明

[0029] 图1为本发明实施例1的工艺流程示意图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明进一步解释。

[0031] 本发明涉及的主要化学反应为:

[0032] Ca(OH)2+CO2＝CaCO3↓+H2O

[0033] 实施例1：

[0034] 如图1所示，一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法，其步骤为：

[0035] (1)来自片碱生产的烟道气中二氧化碳体积百分含量为9.8％，氧气体积百分含量为5.5％，氮气体积百分含量为83.7％，一氧化碳体积百分含量为1％，烟道气送往水洗塔，烟道气与塔中喷淋而下的水滴逆流接触除去悬浮的杂质，再罗茨风机加压到35KPa后送往换热器与冷空气进行热交换，换热后温度降为20℃的烟道气送往碳化塔的伞形气体分布器，烟道气的进气速率为4cm/s。

[0036] (2)来自PVC车间的电石渣，其中氢氧化钙质量分数为92.6％，其余为碳、二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁及硫酸钙等，将电石渣加热到120℃，其中所含的H2S、PH3、C2H2及其他挥发性有机杂质、残存物等均被除去。

[0037] (3)除杂后的电石渣浆经电石渣调浓罐调整到质量百分比为5％，因各金属氧化物杂质颗粒与氢氧化钙比重及粒径大小均不同，然后电石渣浆经两套振动筛与旋液除渣器配合使用除去大部分金属氧化物杂质，除杂过程如下：

[0038] 浓浆泵将电石渣浆送往100目的一级振动筛，一级振动筛下来的电石渣浆进入缓冲罐中，经过浓浆泵送入旋液分离器，然后进入200目的二级振动筛，二级振动筛下来的电石渣浆进入缓冲罐中再经浓浆泵送到旋液分离器进行离心分离，旋液分离出口电石渣浆液波美度为10°Bé，经浓浆泵再次输送到旋液分离器后进入250目的三级振动筛进行筛选。

[0039] 将得到的电石渣浆送入储存调浓罐中，调浓罐的自然沉降作用将电石渣浓度调整到12％后经上浆泵打入碳化塔中。

[0040] (4)采用间歇式微气泡强化碳化塔，塔内每间隔1米装有带筛孔的隔板，孔径大小为8mm、开孔率为3.5％，隔板交错分布，塔底安装搅拌器以强化碳化反应，控制搅拌速率为350r/min，电石渣浆从塔顶喷淋而下经过隔板成为液滴，烟道气通过塔底气体分布器以微小的气泡状缓慢通入碳化塔中，首先与塔底积存的电石渣浆充分接触并反应生成微细碳酸钙颗粒，未反应的烟道气继续上升，上升的烟道气与经过塔内间隔分布的塔板细化为粒径极小的液滴逆向接触反应而制得微细碳酸钙颗粒，电石渣浆中氢氧化钙与烟道气中二氧化碳的摩尔比为1：1.1，控制反应的温度为30℃，反应压力为20KPa。

[0041] (5)微细碳酸钙颗粒通过碳化塔底部出口到达均化罐，经充分搅拌混合均匀后经浓浆泵输送到增浓罐，经增浓罐沉降提浓后浆液再经渣浆泵打入虹吸式刮刀卸料离心机，离心机转速为1100r/min，离心后的稠料再经皮带输送机进入缓冲仓，通过螺旋输送机进入滚筒列管式干燥机，碳酸钙物料与温度为220℃饱和蒸汽在HYGL系列滚筒列管式干燥机中进行热交换而除去剩余水分，热交换后饱和蒸汽冷却成冷凝水排走，滚筒列管式干燥机中未沉降下来的碳酸钙粉尘则经水膜除尘器吸收后以浆液形式返回到增浓罐中回收利用，水膜除尘器中出来的气体排空，干燥后的碳酸钙再经出料螺旋机、提升机、气流涡旋超微粉碎机、缓冲仓、包装机而得到粒径分布在5～10微米级的产品，产品白度达92，产品纯度高达93.6％。

[0042] 实施例2

[0043] 如图1所示，一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法，其步骤为：

[0044] (1)来自片碱生产的烟道气中二氧化碳体积百分含量为12.3％，氧气体积百分含量为6.1％，氮气体积百分含量为80.8％，一氧化碳体积百分含量为0.8％，烟道气送往水洗塔，烟道气与塔中喷淋而下的水滴逆流接触除去悬浮的杂质，再罗茨风机加压到35KPa后送往换热器与冷空气进行热交换，换热后温度降为22℃的烟道气送往碳化塔的伞形气体分布器，烟道气的进气速率为6cm/s。

[0045] (2)来自PVC车间的电石渣，其中氢氧化钙质量分数为90.8％，其余为碳、二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁及硫酸钙等，将电石渣加热到120℃，其中所含的H2S、PH3、C2H2及其他挥发性有机杂质、残存物等均被除去。

[0046] (3)除杂后的电石渣浆经电石渣调浓罐调整到质量百分比为8％，因各金属氧化物杂质颗粒与氢氧化钙比重及粒径大小均不同，然后电石渣浆经两套振动筛与旋液分离器配合使用除去大部分金属氧化物杂质，除杂过程如下：

[0047] 浓浆泵将电石渣浆送往60目的一级振动筛，一级振动筛下来的电石渣浆进入缓冲罐中，经过浓浆泵送入旋液分离器，然后进入140目的二级振动筛，二级振动筛下来的电石渣浆进入缓冲罐中再经浓浆泵送到旋液分离器进行离心分离，旋液分离出口电石渣浆液波美度为11°Bé，经浓浆泵再次输送到旋液分离器中后进入250目的三级振动筛进行筛选。

[0048] 将得到的电石渣浆送入储存调浓罐中，调浓罐的自然沉降作用将电石渣浓度调整到13％后经上浆泵打入碳化塔中。

[0049] (4)采用间歇式微气泡强化碳化塔，塔内每间隔1.2米装有带筛孔的隔板，孔径大小为6mm、开孔率为5％，隔板交错分布，塔底安装搅拌器以强化碳化反应，控制搅拌速率为270r/min，电石渣浆从塔顶喷淋而下经过隔板成为液滴，烟道气通过塔底气体分布器以微小的气泡状缓慢通入碳化塔中，首先与塔底积存的电石渣浆充分接触并反应生成微细碳酸钙颗粒，未反应的烟道气继续上升，上升的烟道气与经过塔内间隔分布的塔板细化为粒径极小的液滴逆向接触反应而制得微细碳酸钙颗粒，电石渣浆中氢氧化钙与烟道气中二氧化碳的摩尔比为1：1.4，控制反应的温度为30℃，反应压力为20KPa。

[0050] (5)微细碳酸钙颗粒通过碳化塔底部出口到达均化罐，经充分搅拌混合均匀后经浓浆泵输送到增浓罐，经增浓罐沉降提浓后浆液再经渣浆泵打入虹吸式刮刀卸料离心机，离心机转速为1200r/min，离心后的稠料再经皮带输送机进入缓冲仓，通过螺旋输送机进入滚筒列管式干燥机，碳酸钙物料与温度为220℃饱和蒸汽在HYGL系列滚筒列管式干燥机中进行热交换而除去剩余水分，热交换后饱和蒸汽冷却成冷凝水排走，滚筒列管式干燥机中未沉降下来的碳酸钙粉尘则经水膜除尘器吸收后以浆液形式返回到增浓罐中回收利用，水膜除尘器中出来的气体排空，干燥后的碳酸钙再经出料螺旋机、提升机、气流涡旋超微粉碎机、缓冲仓、包装机而得到粒径分布在8～13微米的产品，产品白度达93，产品纯度高达95.7％以上。

[0051] 实施例3

[0052] 如图1所示，一种利用电石渣与烟道气反应制备轻质碳酸钙的方法，其步骤为：

[0053] (1)来自片碱生产的烟道气中二氧化碳体积百分含量为14.6％，氧气体积百分含量为5.4％，氮气体积百分含量为79.54％，一氧化碳体积百分含量为0.46％，烟道气送往水洗塔，烟道气与塔中喷淋而下的水滴逆流接触除去悬浮的杂质，再罗茨风机加压到35KPa后送往换热器与冷空气进行热交换，换热后温度降为25℃的烟道气送往碳化塔的伞形气体分布器，烟道气的进气速率为8cm/s。

[0054] (2)来自PVC车间的电石渣，其中氢氧化钙质量分数为91.7％，其余为碳、二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁及硫酸钙等，将电石渣加热到150℃，其中所含的H2S、PH3、C2H2及其他挥发性有机杂质、残存物等均被除去。

[0055] (3)除杂后的电石渣浆经电石渣调浓罐调整到质量百分比为10％，因各金属氧化物杂质颗粒与氢氧化钙比重及粒径大小均不同，然后电石渣浆经两套振动筛与旋液除渣器配合使用除去大部分金属氧化物杂质，除杂过程如下：

[0056] 浓浆泵将电石渣浆送往80目的一级振动筛，一级振动筛下来的电石渣浆进入缓冲罐中，经过浓浆泵送入旋液分离器，然后进入目数为180目的二级振动筛，二级振动筛下来的电石渣浆进入缓冲罐中再经浓浆泵送到旋液分离器进行离心分离，旋液分离出口电石渣浆液波美度为13°Bé，，经浓浆泵再次输送到旋液分离器中后进入250目的三级振动筛进行筛选。

[0057] 将得到的电石渣浆送入储存调浓罐中，调浓罐的自然沉降作用将电石渣浓度调整到15％后经上浆泵打入碳化塔中。

[0058] (4)采用间歇式微气泡强化碳化塔，塔内每间隔0.8米装有带筛孔的隔板，孔径大小为6mm、开孔率为4％，隔板交错分布，塔底安装搅拌器以强化碳化反应，控制搅拌速率为200r/min。电石渣浆从塔顶喷淋而下经过隔板成为液滴，烟道气通过塔底气体分布器以微小的气泡状缓慢通入碳化塔中，首先与塔底积存的电石渣浆充分接触并反应生成微细碳酸钙颗粒，未反应的烟道气继续上升，上升的烟道气与经过塔内间隔分布的塔板细化为粒径极小的液滴逆向接触反应而制得微细碳酸钙颗粒，电石渣浆中氢氧化钙与烟道气中二氧化碳的摩尔比为1：1.5，控制反应的温度为35℃，反应压力为20KPa。

[0059] (5)微细碳酸钙颗粒通过碳化塔底部出口到达均化罐，经充分搅拌混合均匀后经浓浆泵输送到增浓罐，经增浓罐沉降提浓后浆液再经渣浆泵打入虹吸式刮刀卸料离心机，离心机转速为1200r/min，离心后的稠料再经皮带输送机进入缓冲仓，通过螺旋输送机进入滚筒列管式干燥机，碳酸钙物料与温度为220℃饱和蒸汽在HYGL系列滚筒列管式干燥机中进行热交换而除去剩余水分，热交换后饱和蒸汽冷却成冷凝水排走，滚筒列管式干燥机中未沉降下来的碳酸钙粉尘则经水膜除尘器吸收后以浆液形式返回到增浓罐中回收利用，水膜除尘器中出来的气体排空，干燥后的碳酸钙再经出料螺旋机、提升机、气流涡旋超微粉碎机、缓冲仓、包装机而得到粒径分布在10～15微米的产品，产品白度达95，产品纯度高达98.2％。