电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的系统和方法，溶渣反应器的出料口与第一过滤器的入料口相连；第一过滤器的液相出料口与析镁反应器的第一入料口相连；析镁反应器的出料口与第二过滤器的入料口相连；第二过滤器的液相出料口与沉钙反应器的第一入料口相连；沉钙反应器的出料口与第三过滤器的入料口相连；第三过滤器的液相出料口与蒸氨塔的入料口相连；蒸氨塔的出料口与蒸发浓缩塔的入料口相连；蒸发浓缩塔的出料口与冷却结晶塔的入料口相连；冷却结晶塔的出料口与第四过滤器的入料口相连；第四过滤器的液相出料口与溶渣反应器第五入料口相连。本系统将净化灰渣转化为氢氧化镁和碳酸钙，实现净化灰渣的利用，减少废渣排放量。

The System and Method of Producing Magnesium Hydroxide and Light Calcium Carbonate from Calcium Carbide Furnace Purified Ash Slag

The invention discloses a system and method for producing magnesium hydroxide and light calcium carbonate from calcium carbide furnace purified slag, and the outlet of the slag dissolving reactor is connected with the inlet of the first filter; the liquid outlet of the first filter is connected with the first inlet of the magnesium analysing reactor; the outlet of the magnesium analysing reactor is connected with the inlet of the second filter; and the liquid outlet of the second filter is connected with the inlet of the precipitating calcium. The first inlet port of the reactor is connected; the outlet port of the calcium precipitation reactor is connected with the inlet port of the third filter; the liquid outlet port of the third filter is connected with the inlet port of the ammonia distillation tower; the outlet port of the ammonia distillation tower is connected with the inlet port of the evaporation concentration tower; the outlet port of the evaporation concentration tower is connected with the inlet port of the cooling crystallization tower; and the outlet of the cooling crystallization tower is connected with the inlet port of The liquid outlet of the fourth filter is connected with the fifth inlet of the slag dissolving reactor. The system converts the purified slag into magnesium hydroxide and calcium carbonate, realizes the utilization of the purified slag and reduces the discharge of the waste slag.

【技术实现步骤摘要】
电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的系统和方法
本专利技术属于电石炉净化灰渣资源化利用
，具体涉及电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的系统和方法。
技术介绍
在电石生产过程中，电石尾气净化后产生的净化灰，经沸腾炉焚烧后生成的灰色球状废渣俗称净化灰渣。该灰渣主要成分是氧化镁和氧化钙，其中氧化镁的质量分数可达40-50％，氧化钙的质量分数可达30％。目前净化灰渣一般的处理方法是用车外运后填埋，不仅在运输过程中产生扬尘污染，而且占用土地。另外目前氢氧化镁、氧化镁等镁产品多以白云石、蛇纹石和菱镁矿等矿石生产，轻质碳酸钙以石灰石等矿石生产，其大量开采势必造成生态环境的破坏。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的系统和方法，不仅可以解决电石生产中的固体废渣排放问题，变废为宝，还可以保护生态环境。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的系统，包括储酸罐、灰渣进料器、氧化剂罐、储氨罐、溶渣反应器、第一过滤器、析镁反应器、第二过滤器、碳源罐、沉钙反应器、第三过滤器、蒸氨塔、蒸发浓缩塔、冷却结晶塔和第四过滤器；溶渣反应器包括五个入料口，储酸罐与溶渣反应器的第一入料口相连，灰渣进料器与溶渣反应器的第二入料口相连，氧化剂罐与溶渣反应器的第三入料口相连，储氨罐的第一出料口与溶渣反应器的第四入料口相连；溶渣反应器的出料口与第一过滤器的入料口相连；第一过滤器的液相出料口与析镁反应器的第一入料口相连；储氨罐的第二出料口与析镁反应器的第二入料口相连；析镁反应器的出料口与第二过滤器的入料口相连；第二过滤器的液相出料口与沉钙反应器的第一入料口相连；碳源罐与沉钙反应器的第二入料口相连；沉钙反应器的出料口与第三过滤器的入料口相连；第三过滤器的液相出料口与蒸氨塔的入料口相连；蒸氨塔的出料口与蒸发浓缩塔的入料口相连；蒸发浓缩塔的出料口与冷却结晶塔的入料口相连；冷却结晶塔的出料口与第四过滤器的入料口相连；第四过滤器的液相出料口与渣溶反应器的第五入料口相连。一种电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其包括以下步骤：(1)酸与净化灰渣在溶渣反应器中反应后，通入第四母液充分混合，然后在30～90℃下加入氨，调节pH至6～7，然后加入氧化剂，反应完毕后进入第一过滤器过滤分离得到第一母液和废渣滤饼，废渣滤饼水洗即得废渣，水洗滤液并入第一母液；(2)第一母液进入析镁反应器，在30～90℃下继续加入氨，反应完毕后静置，然后进入第二过滤器过滤分离得到第二母液和氢氧化镁滤饼，洗涤干燥即得氢氧化镁，水洗滤液并入第二母液；(3)第二母液进入沉钙反应器，在30～90℃下加入碳源，反应完毕后静置，然后进入第三过滤器过滤分离得到第三母液和轻质碳酸钙滤饼，洗涤干燥即得轻质碳酸钙，水洗滤液并入第三母液；(4)第三母液进入蒸氨塔蒸氨后，进入蒸发浓缩塔，再进入冷却结晶塔结晶后进入第四过滤器过滤分离得到第四母液和氯化铵滤饼，干燥即得氯化铵；第四母液返回溶渣反应器循环。优选的是，步骤(1)中酸为盐酸或硝酸，其摩尔浓度为1～12mol/L。优选的是，步骤(1)中酸和净化灰渣加入比例是35～50摩尔酸溶解1kg净化灰渣。优选的是，步骤(1)中氧化剂为次氯酸、次氯酸钠、次氯酸钙，其加入量为每kg灰渣加入0.001～0.05kg有效氯。优选的是，步骤(1)中氨为氨气或者氨水。更加优选的是，氨水的质量浓度为5～25％。优选的是，步骤(1)中加入氧化剂后反应时间为10～90min。优选的是，步骤(1)中废渣滤饼洗涤水量为湿滤渣质量的0.2～2倍。优选的是，步骤(1)～(3)中反应温度为30～90℃。优选的是，步骤(2)中反应时间为0.5～3h，静置时间为0.5～3h。优选的是，步骤(2)中氨与镁离子的摩尔比为2～5:1。优选的是，步骤(2)中氢氧化镁滤饼洗涤水量为湿滤渣质量的0.5～4倍。优选的是，步骤(3)中碳源为CO2或碳酸氢铵。优选的是，步骤(3)中碳源与第二母液中钙离子的摩尔比为0.85～0.95：1。优选的是，步骤(3)中反应时间为0.5～3h，静置时间为0.5～3h。优选的是，步骤(3)中轻质碳酸钙滤饼洗涤水量为湿滤渣质量的0.5～4倍。优选的是，步骤(4)采用二级或三级高效蒸发。优选的是，步骤(4)结晶后的第四母液返回溶渣反应器循环。本专利技术中，各步骤的具体反应和作用如下：(1)净化灰渣主要由氧化镁和氧化钙组成(约占80％)，另外还含有氧化硅、氧化钾、氧化钠、氧化铝、氧化铁、氧化锰等杂质。酸与净化灰渣反应生成可溶性盐，加入氨调节pH值可将铝、铁等金属离子生成氢氧化物沉淀。二价锰离子在pH＝6～7时，不能形成沉淀，加入氧化剂可将二价锰离子氧化生成四价，四价锰离子不稳定通常以MnO2沉淀的形式析出，过滤即可将溶液中的各种杂质去除。Mn2++ClO-+2OH-→MnO2+Cl-+H2O(2)在碱性条件下，镁离子可与氢氧根生成氢氧化镁沉淀，过滤可得氢氧化镁，钙离子可与氢氧根和碳酸氢铵反应生成碳酸钙沉淀，过滤可得轻质碳酸钙。Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓Ca2++HCO3-+OH-→CaCO3↓+H2O本专利技术提供的电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的系统和方法的有益效果如下：目前净化灰渣一般采用填埋的方法处理，不仅浪费资源，而且污染环境。本系统及方法将净化灰渣转化为氢氧化镁和碳酸钙，实现了净化灰渣的资源化利用，不仅减少了废渣排放量，变废为宝，保护环境，而且具有一定的经济效益。本系统和方法采用化学沉淀法实现了钙镁的分离，并实现了氢氧化镁和轻质碳酸钙的联产，生产稳定，设备少，投资省。本系统和方法将产生的废液(即第四母液)循环使用，最终整个系统无废水排放，实现了化工废渣的清洁转化利用。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例提供的电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙系统的示意图。附图标记：1-储酸罐；2-灰渣进料器；3-氧化剂罐；4-储氨罐；5-溶渣反应器；6-第一过滤器；7-析镁反应器；8-第二过滤器；9-沉钙反应器；10-第三过滤器；11-蒸氨塔；12-蒸发浓缩塔；13-冷却结晶塔；14-第四过滤器；15-碳源罐；41-储氨罐第一出料口；42-储氨罐第二出料口；51-溶渣反应器第一入料口；52-溶渣反应器第二入料口；53-溶渣反应器第三入料口；54-溶渣反应器第四入料口；55-溶渣反应器第五入料口；71-析镁反应器第一入料口；72-析镁反应器第二入料口；91-沉钙反应器第一入料口；92-沉钙反应器第二入料口。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。表1净化灰渣的组成及含量实施例1如图1所示，本实施例提供一种电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的系统，包括储酸罐1、灰渣进料器2、氧化剂罐3、储氨罐4、溶渣反应器5、第一过滤器6、析镁反应器7、第二过滤器8、碳源罐14、沉钙反应器9、第三过滤器10、蒸氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的系统，其特征在于，包括储酸罐(1)、灰渣进料器(2)、氧化剂罐(3)、储氨罐(4)、溶渣反应器(5)、第一过滤器(6)、析镁反应器(7)、第二过滤器(8)、沉钙反应器(9)、第三过滤器(10)、蒸氨塔(11)、蒸发浓缩塔(12)、冷却结晶塔(13)、第四过滤器(14)和碳源罐(15)，其中：所述溶渣反应器(5)的出料口与第一过滤器(6)的入料口相连；第一过滤器(6)的液相出料口与析镁反应器(7)的第一入料口相连；析镁反应器(7)的出料口与第二过滤器(8)的入料口相连；第二过滤器(8)的液相出料口与沉钙反应器(9)的第一入料口相连；沉钙反应器(9)的出料口与第三过滤器(10)的入料口相连；第三过滤器(10)的液相出料口与蒸氨塔(11)的入料口相连；蒸氨塔(11)的出料口与蒸发浓缩塔(12)的入料口相连；蒸发浓缩塔(12)的出料口与冷却结晶塔(13)的入料口相连；冷却结晶塔(13)的出料口与第四过滤器(14)的入料口相连；第四过滤器(14)的液相出料口与溶渣反应器第五入料口(55)相连；所述溶渣反应器(5)上还设置有溶渣反应器第一入料口(51)、溶渣反应器第二入料口(52)、溶渣反应器第三入料口(53)和溶渣反应器第四入料口(54)，其中，溶渣反应器第一入料口(51)连接储酸罐(1)的出料口，溶渣反应器第二入料口(52)连接灰渣进料器(2)的出料口，溶渣反应器第三入料口(53)连接氧化剂罐(3)的出料口，溶渣反应器第四入料口(54)连接储氨罐(4)的储氨罐第一出料口(41)；所述析镁反应器(7)通过其上设置的析镁反应器第二入料口(72)与储氨罐(4)的储氨罐第二出料口(42)连接，所述沉钙反应器(9)通过其上设置的沉钙反应器第二入料口(92)与碳源罐(15)的出料口连接。...

【技术特征摘要】
1.一种电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的系统，其特征在于，包括储酸罐(1)、灰渣进料器(2)、氧化剂罐(3)、储氨罐(4)、溶渣反应器(5)、第一过滤器(6)、析镁反应器(7)、第二过滤器(8)、沉钙反应器(9)、第三过滤器(10)、蒸氨塔(11)、蒸发浓缩塔(12)、冷却结晶塔(13)、第四过滤器(14)和碳源罐(15)，其中：所述溶渣反应器(5)的出料口与第一过滤器(6)的入料口相连；第一过滤器(6)的液相出料口与析镁反应器(7)的第一入料口相连；析镁反应器(7)的出料口与第二过滤器(8)的入料口相连；第二过滤器(8)的液相出料口与沉钙反应器(9)的第一入料口相连；沉钙反应器(9)的出料口与第三过滤器(10)的入料口相连；第三过滤器(10)的液相出料口与蒸氨塔(11)的入料口相连；蒸氨塔(11)的出料口与蒸发浓缩塔(12)的入料口相连；蒸发浓缩塔(12)的出料口与冷却结晶塔(13)的入料口相连；冷却结晶塔(13)的出料口与第四过滤器(14)的入料口相连；第四过滤器(14)的液相出料口与溶渣反应器第五入料口(55)相连；所述溶渣反应器(5)上还设置有溶渣反应器第一入料口(51)、溶渣反应器第二入料口(52)、溶渣反应器第三入料口(53)和溶渣反应器第四入料口(54)，其中，溶渣反应器第一入料口(51)连接储酸罐(1)的出料口，溶渣反应器第二入料口(52)连接灰渣进料器(2)的出料口，溶渣反应器第三入料口(53)连接氧化剂罐(3)的出料口，溶渣反应器第四入料口(54)连接储氨罐(4)的储氨罐第一出料口(41)；所述析镁反应器(7)通过其上设置的析镁反应器第二入料口(72)与储氨罐(4)的储氨罐第二出料口(42)连接，所述沉钙反应器(9)通过其上设置的沉钙反应器第二入料口(92)与碳源罐(15)的出料口连接。2.一种电石炉净化灰渣生产氢氧化镁和轻质碳酸钙的方法，其特征在于，将酸与净化灰渣在溶渣反应器(5)中反应后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任秀彬，方新军，王露，张玉成，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61