生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺的制作方法

专利名称：生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺，是以棕刚玉与电石生产中所产生的含(X)2烟气、刚玉烟尘灰与电石渣为主要原料，来生产包括含铝白炭黑、高档纳米碳酸钙以及防水隔热粉等在内化工产品的闭路循环工艺。
背景技术：
我国电石与棕刚玉的产量巨大，这两个行业所产生电石渣、刚玉烟尘灰与含(X)2 废气对环境造成了巨大的污染。目前，在电石废渣利用方面，专利CN1377830公布了以电石废渣浆与石灰生产中产生的CO2为原料、通过常压碳化法来生产轻质碳酸钙；专利 CN91105487. 1公布了先将电石废渣煅烧、再将煅烧料与氯化铵溶液反应、最后常压通入(X)2 制备高纯碳酸钙的方法；专利CN101967001. A公布了一种利用电石废渣与低浓度(X)2来生产碳酸钙的方法，但所得到的不是纳米级的产品。目前，在棕刚玉生产中所产生烟尘灰来制备高档含铝白炭黑方面，还未见公开报道。另一方面，在同时综合利用棕刚玉与电石生产中所产生的含(X)2烟气、刚玉烟尘灰与电石渣生产包括含铝白炭黑、高档纳米碳酸钙以及防水隔热粉等在内化工产品的闭路循环工艺方面，国内外还没见到公开报道。

发明内容
本发明的目的在于提供一种以生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣来生产高档含铝白炭黑、高档纳米碳酸钙以及防水隔热粉等化工产品的闭路循环工艺，该工艺不会出现二次污染物的排放。本发明生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺，包括下述步骤第一步，将棕刚玉与电石生产中所产生的含CO2烟气进行净化与回收，待用，所述烟气净化是将烟气依次经过重力收尘室、旋风收尘器、淋洗塔净化后，进入气水分离器去除其中的大部分水分后储存在(X)2储气罐中待用；第二步，将棕刚玉生产中产生的烟尘灰与氢氧化钠溶液混合，常压下进行碱浸反应后过滤，得低铝硅酸钠溶液和第一滤渣，第一滤渣备用；将第一步储存在(X)2储气罐中的 CO2气体通入低铝硅酸钠溶液中，于75 95°C进行碳分反应，反应至体系PH值在9 10时， 碳分反应结束，过滤，过滤所得碳分母液待用；过滤所得滤渣加入到质量百分浓度为5 15%的无机酸中酸洗1 5分钟，然后将滤渣水洗至pH值为7，烘干滤渣即得白炭黑产品， 酸洗与水洗滤渣后所得第一酸洗液待用；所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为5-10%，氢氧化钠溶液与烟尘灰的液固比为1 10 1 ；反应时间1 4小时，反应温度60 120°C;第三步，将生产电石产生的电石渣在100 200°C干燥到水分小于5 %后，在 600-1000°C下煅烧0. 5 2小时后，加入水中进行消化反应，消化后浆液经200 300目筛网过滤后得氢氧化钙乳浊液，滤渣即为消化渣，待用；将第二步所得碳分母液与所述氢氧化钙乳浊液混合，进行苛化反应后，过滤得碳酸钙渣和滤液，所述滤液即为氢氧化钠溶液，返回至第二步使用；所述碳酸钙渣经表面处理后即为防水隔热粉；或
往所述的氢氧化钙乳浊液中加入占其中固含氢氧化钙质量0. 1 3%的添加剂及乳浊液体积2 5%的工业酒精，在10 30°C的情况下，将第一步所获得CO2气体从溶液底部通入，并使装氢氧化钙乳浊液的反应罐具有0. 1 0. 6Mpa的压力，进行加压碳酸化；当溶液PH值下降到6. 5 8. 5后停止(X)2气体通入，所得悬浮液于100 120°C采用喷雾干燥或闪蒸干燥，即得到纳米碳酸钙产品，干燥所得冷凝水进入消化反应工序配置氢氧化钙乳浊液；第四步，将第一滤渣、消化渣、第一酸洗液混合，用酸或碱调pH值到6. 8-9后，过滤得滤液返回第二步作为碱浸反应补水，所得滤渣制备免烧砖；所述酸选自盐酸、硝酸与硫酸中的任意一种，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾与石灰水中的任意一种。本发明第三步中，所述氢氧化钙乳浊液中含5 20%的氢氧化钙固体。本发明第三步中，所述碳酸钙渣的表面处理指的是将表面处理剂分至少三个批次在搅拌的情况下加入到经烘干、破碎后的碳酸钙渣粉中，即得防水隔热粉，所述表面处理剂选自硬脂酸、硬脂酸盐、油酸、油酸盐、钛酸脂与硅烷等表面处理剂中的至少一种，表面处理剂的加入量为碳酸钙渣质量的0. 5 5%。本发明第三步中，所述苛化反应采用氧化铝行业的成熟苛化工艺。本发明第三步中，所述的添加剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、聚4_(1'-甲基-正庚基)_苯基十乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚(C6 C18，η = 318)、烷基酚聚氧乙烯醚 (C6 C18，η = 3 18)及失水山梨醇油酸脂聚氧乙烯醚(n = 20 28)中的一种；所述的脂肪醇聚氧乙烯醚中脂肪醇的总C数为C6 C18，聚氧乙烯醚单元的聚合度为3 18 ；所述的烷基酚聚氧乙烯醚中烷基酚的总C数为C6 C18，聚氧乙烯醚单元的聚合度为3 18 ；所述的失水山梨醇油酸脂聚氧乙烯醚中聚氧乙烯醚的聚合度为20 观。本发明的优点及积极效果(1)本发明综合利用了目前棕刚玉生产中所收集的烟尘与含CO2烟气以及电石生产过程中所产生电石渣与含(X)2烟气来制备化工产品；(2)本发明所制备的化工产品主要有含铝白炭黑、高档纳米碳酸钙以及防水隔热粉，这些产品均具有巨大市场容量；(3)本发明工艺实现了物料的内部循环，即本发明工艺过程不再对外排放“三废”、 不再造成二次污染。


附图1本发明利用棕刚玉与电石生产中所产生废气与废渣生产含铝白炭黑、高档纳米碳酸钙以及防水隔热粉的工艺流程图；附图2以碳分母液与消化浆液为原料制备防水隔热粉的工艺流程；附图3碱浸渣、消化渣与白炭黑处理后废酸液的综合处理工艺流程。下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例方式实施方式1 以棕刚玉生产中所收集的烟尘、电石行业产生的电石废渣渣以及棕刚玉生产过程中所产生含(X)2烟气为原料来生产高档含铝白炭黑与纳米碳酸钙的工艺。该实施例的工艺流程见附图1。第一步，将棕刚玉及电石生产中所产生的含CO2烟气进行净化与回收，待用，所述烟气净化是将烟气依次经过重力收尘室、旋风收尘器、淋洗塔净化后，进入气水分离器去除其中的大部分水分后储存在(X)2储气罐中待用；第二步，将棕刚玉生产中产生的烟尘灰与氢氧化钠溶液混合，常压下进行碱浸反应后过滤，得低铝硅酸钠溶液和第一滤渣，第一滤渣备用；所述碱浸反应体系液固比为 5 1，氢氧化钠溶液的质量百分浓度为5%，反应温度100°C，反应时间3小时；将第一步储存在ω2储气罐中的(X)2气体通入低铝硅酸钠溶液中，于85°C进行碳分反应，反应至体系 PH值在9时，碳分反应结束，过滤，过滤所得碳分母液待用；过滤所得滤渣加入到质量百分浓度为5%的硫酸中酸洗2分钟，然后将滤渣水洗至pH值为7，烘干滤渣即得白炭黑产品， 酸洗与水洗滤渣后所得第一酸洗液待用；第三步，将生产电石产生的电石渣在120°C干燥4小时，在800°C下煅烧1小时后， 加入水中进行消化反应，消化后浆液经200目筛网过滤后得氢氧化钙乳浊液，滤渣即为消化渣，待用；分级后得到的氢氧化钙乳浊液中氧化钙含量为15-18% ；往所述的氢氧化钙乳浊液中加入占其中固含氢氧化钙质量0.5%的聚乙烯醇及占氢氧化钙乳浊液体积5%的工业酒精，在25°C的情况下，将第一步所获得(X)2气体从溶液底部通入，并使装氢氧化钙乳浊液的反应罐具有0. 4Mpa的压力，进行加压碳酸化；当溶液pH值下降到7后停止(X)2气体通入，所得悬浮液于100 120°C喷雾干燥，即得到IOnm以下的纳米碳酸钙产品，干燥所得冷凝水进入消化反应工序配置氢氧化钙乳浊液；第四步，将第一滤渣、消化渣、第一酸洗液混合，用酸或碱调pH值到7后，过滤得滤液返回第二步作为碱浸反应补水，所得滤渣制备免烧砖；所述酸选自盐酸、硝酸与硫酸中的任意一种，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾与石灰水中的任意一种。实施方式2 第一步，将棕刚玉及电石生产中所产生的含CO2烟气进行净化与回收，待用，所述烟气净化是将烟气依次经过重力收尘室、旋风收尘器、淋洗塔净化后，进入气水分离器去除其中的大部分水分后储存在(X)2储气罐中待用；第二步，将棕刚玉生产中产生的烟尘灰与氢氧化钠溶液混合，常压下进行碱浸反应后过滤，得低铝硅酸钠溶液和第一滤渣，第一滤渣备用；所述碱浸反应体系液固比为 4 1，氢氧化钠溶液的质量百分浓度为25%，反应温度110°C，反应时间2小时；将第一步储存在(X)2储气罐中的(X)2气体通入低铝硅酸钠溶液中，于75°C进行碳分反应，反应至体系 PH值在10时，碳分反应结束，过滤，过滤所得碳分母液待用；过滤所得滤渣加入到质量百分浓度为15%的硫酸中酸洗4分钟，然后将滤渣水洗至pH值为7，烘干滤渣即得白炭黑产品， 酸洗与水洗滤渣后所得第一酸洗液待用；第三步，将生产电石产生的电石渣在120 0C干燥4小时，在600 °C下煅烧2小时后， 加入水中进行消化反应，消化后浆液经250目筛网过滤后得氢氧化钙乳浊液，滤渣即为消化渣，待用；分级后得到的氢氧化钙乳浊液中氧化钙含量为12-15% ；往所述的氢氧化钙乳浊液中加入占其中固含氢氧化钙质量0. 的十二烷基苯磺酸钠及占氢氧化钙乳浊液体积 3%的工业酒精，在10°C的情况下，将第一步所获得(X)2气体从溶液底部通入，并使装氢氧化钙乳浊液的反应罐具有0. IMpa的压力，进行加压碳酸化；当溶液pH值下降到7后停止(X)2 气体通入，所得悬浮液于100 120°C闪蒸干燥，即得到IOnm以下的纳米碳酸钙产品，干燥所得冷凝水进入消化反应工序配置氢氧化钙乳浊液；第四步，将第一滤渣、消化渣、第一酸洗液混合，用酸或碱调pH值到7后，过滤得滤液返回第二步作为碱浸反应补水，所得滤渣制备免烧砖；所述酸选自盐酸、硝酸与硫酸中的任意一种，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾与石灰水中的任意一种。实施例3第一步，将棕刚玉及电石生产中所产生的含CO2烟气进行净化与回收，待用，所述烟气净化是将烟气依次经过重力收尘室、旋风收尘器、淋洗塔净化后，进入气水分离器去除其中的大部分水分后储存在(X)2储气罐中待用；第二步，将棕刚玉生产中产生的烟尘灰与氢氧化钠溶液混合，常压下进行碱浸反应后过滤，得低铝硅酸钠溶液和第一滤渣，第一滤渣备用；所述碱浸反应体系液固比为 3 1，氢氧化钠溶液的质量百分浓度为50%，反应温度120°C，反应时间1. 5小时；将第一步储存在ω2储气罐中的(X)2气体通入低铝硅酸钠溶液中，于95°C进行碳分反应，反应至体系PH值在9时，碳分反应结束，过滤，过滤所得碳分母液待用；过滤所得滤渣加入到质量百分浓度为25%的硫酸中酸洗2分钟，然后将滤渣水洗至pH值为7，烘干滤渣即得白炭黑产品，酸洗与水洗滤渣后所得第一酸洗液待用；第三步，将生产电石产生的电石渣在200 V干燥4小时，在1000 V下煅烧0. 5小时后，加入水中进行消化反应，消化后浆液经300目筛网过滤后得氢氧化钙乳浊液，滤渣即为消化渣，待用；分级后得到的氢氧化钙乳浊液中氧化钙含量为10-12% ；往所述的氢氧化钙乳浊液中加入占其中固含氢氧化钙质量5%的失水山梨醇油酸脂聚氧乙烯醚及占氢氧化钙乳浊液体积3%的工业酒精，在30°C的情况下，将第一步所获得(X)2气体从溶液底部通入， 并使装氢氧化钙乳浊液的反应罐具有0. 6Mpa的压力，进行加压碳酸化；当溶液pH值下降到 7后停止(X)2气体通入，所得悬浮液于100 120°C闪蒸干燥，即得到IOnm以下的纳米碳酸钙产品，干燥所得冷凝水进入消化反应工序配置氢氧化钙乳浊液；第四步，将第一滤渣、消化渣、第一酸洗液混合，用酸或碱调pH值到6. 8后，过滤得滤液返回第二步作为碱浸反应补水，所得滤渣制备免烧砖；所述酸选自盐酸、硝酸与硫酸中的任意一种，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾与石灰水中的任意一种。实施方式4 防水隔热粉的制备。工艺流程见附图2.将实施例1第二步所得碳分母液与第三步所得所述氢氧化钙乳浊液混合，进行苛化反应后，过滤得碳酸钙渣和滤液，所述滤液即为氢氧化钠溶液，返回至第二步使用；所述碳酸钙渣经表面处理后即为防水隔热粉；所述表面处理指的是将表面处理剂分至少三个批次在搅拌的情况下加入到经烘干、破碎后的碳酸钙渣粉中，所述表面处理剂硬脂酸，表面处理剂的加入量为碳酸钙渣质量的；所述苛化反应的工艺条件为将实施例1第二步所得碳分母液与第三步所得氢氧化钙乳浊液按体积比1 1 1 3的体积比混合，然后在85°C以上的温度下反应2小时以上。
实施方式5 本发明工艺中所产生废渣与废水的资源化工艺。本发明工艺所产生的废渣主要烟尘灰碱浸工序的第一滤渣(碱浸渣)与电石废渣处理后得到的消化渣，所产生的废水主要是白炭黑制备中的酸洗废液。废水与废渣资源化处理的详细工艺见附图3。处理时，将这些废水与废渣集中在一块、在常温下进行中和反应，并用稀硫酸或石灰水中和反应后溶液调PH值到6. 8，然后过滤，所得滤液返回作为常压碱浸工序的补水，所得渣去制备免烧砖。
权利要求
1.生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺，包括下述步骤第一步，将棕刚玉与电石生产中所产生的含CO2烟气进行净化与回收，待用，所述烟气净化是将烟气依次经过重力收尘室、旋风收尘器、淋洗塔净化后，进入气水分离器去除其中的大部分水分后储存在(X)2储气罐中待用；第二步，将棕刚玉生产中产生的烟尘灰与氢氧化钠溶液混合，常压下进行碱浸反应后过滤，得低铝硅酸钠溶液和第一滤渣，第一滤渣备用；将第一步储存在CO2储气罐中的CO2气体通入低铝硅酸钠溶液中，于75 95°C进行碳分反应，反应至体系PH值在9 10时，碳分反应结束，过滤，过滤所得碳分母液待用；过滤所得滤渣加入到质量百分浓度为5 15%的无机酸中酸洗1 5分钟，然后将滤渣水洗至pH值为7，烘干滤渣即得白炭黑产品，酸洗与水洗滤渣后所得第一酸洗液待用；所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为5-50%，氢氧化钠溶液与烟尘灰的液固比为1 10 1 ；反应时间1 4小时，反应温度60 120°C ；第三步，将生产电石产生的电石渣在100 200°C干燥到水分小于5%后，在 600-1000°C下煅烧0. 5 2小时后，加入水中进行消化反应，消化后浆液经200 300目筛网过滤后得氢氧化钙乳浊液，滤渣即为消化渣，待用；将第二步所得碳分母液与所述氢氧化钙乳浊液混合，进行苛化反应后，过滤得碳酸钙渣和滤液，所述滤液即为氢氧化钠溶液，返回至第二步使用；所述碳酸钙渣经表面处理后即为防水隔热粉；或往所述的氢氧化钙乳浊液中加入占其中固含氢氧化钙质量0. 1 3%的添加剂及占乳浊液体积2 5%的工业酒精，在10 30°C的情况下，将第一步所获得(X)2气体从溶液底部通入，并使装氢氧化钙乳浊液的反应罐具有0. 1 0. 6Mpa的压力，进行加压碳酸化；当溶液PH值下降到6. 5 8. 5后停止(X)2气体通入，所得悬浮液于100 120°C采用喷雾干燥或闪蒸干燥，即得到纳米碳酸钙产品，干燥所得冷凝水进入消化反应工序配制氢氧化钙乳浊液；第四步，将第一滤渣、消化渣、第一酸洗液混合，用酸或碱调PH值到6. 8-9后，过滤得滤液返回第二步作为碱浸反应补水，所得滤渣制备免烧砖；所述酸选自盐酸、硝酸、硫酸中的任意一种，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、石灰水中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺，其特征在于第三步中所述的氢氧化钙乳浊液中含5 20%的氢氧化钙固体。
3.根据权利要求1所述的生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺，其特征在于第三步中所述的碳酸钙渣的表面处理指的是将表面处理剂分至少三个批次在搅拌的情况下加入到经烘干、破碎后的碳酸钙渣粉中，即得防水隔热粉，所述表面处理剂选自硬脂酸、硬脂酸盐、油酸、油酸盐、钛酸脂与硅烷等表面处理剂中的至少一种，表面处理剂的加入量为碳酸钙渣质量的0. 5 5%。
4.根据权利要求1所述的生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺，其特征在于第三步中所述的苛化反应采用氧化铝行业的成熟苛化工艺。
5.根据权利要求1所述的生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺，其特征在于第三步中所述的添加剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、聚4-(1'-甲基-正庚基)-苯基十乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚(C6 C18，η = 3 18)、烷基酚聚氧乙烯醚(C6 C18，η = 3 18)及失水山梨醇油酸脂聚氧乙烯醚(n = 20 28)中的一种。
全文摘要
生产棕刚玉与电石产生的废气与废渣闭路循环利用工艺，利用棕刚玉生产中所收集的烟尘与含CO2烟气以及电石生产过程中所产生电石渣与含CO2烟气生产高档含铝白炭黑、高档纳米碳酸钙以及防水隔热粉的闭路循环工艺。包括刚玉烟尘灰加碱常压溶出、电石渣的煅烧与加水消化、以及净化烟气所得CO2气体对刚玉烟尘灰碱浸液与电石渣消化浆液的碳酸化等工序；本发明发明所提出工艺，不仅将棕刚玉与电石生产中产生的废渣与废气变成了有价化工产品，实现了物料的内部循环，不再对外排放“三废”、不再造成二次污染。适于工业化应用。
文档编号C01F11/18GK102500184SQ20111036190
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者伍上元, 刘宏专, 周向阳, 孙宏原, 杨娟, 邵建荣 申请人:中南大学, 北京市和信源投资有限公司