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含钙镁废渣如何高效综合利用?

2021-07-14发布者:admin
  一般来说,钙镁型废渣是指废渣中钙化合物或镁化合物含量居各组分之首,或者钙化合物和镁化合物含量之和占废渣(干基)总量的50%以上的工业废渣。常见的钙镁型废渣有电石渣、碱渣、磷尾矿、石灰乳皂化废渣等。
  根据钙镁型废渣中钙化合物的类型,可分为Ca(OH)2型、CaCO3型,分别如电石渣、磷尾矿;当CaCO3和Ca(OH)2含量都比较多时,归入Ca(OH)2型,如皂化废渣等。当钙镁型废渣中镁元素含量较高时,又可分为高镁Ca(OH)2型、高镁CaCO3型,如高镁皂化废渣、高镁磷尾矿和高镁碱渣等。
  
  1、Ca(OH)2型废渣
  以干法电石渣粉为例,依次经消化浸取、过滤洗涤、滤液CO2碳化、干燥磨粉等工艺步骤分别得到高纯度轻质碳酸钙产品和不溶性中性残渣。颜鑫等提出的以石灰石生产电石为龙头,以电石渣和工业上富余的CO2为原料,将乙炔、食品级轻质碳酸钙和水泥三大化工产品实现联合生产的钙元素充分综合利用绿色新工艺,达到了对石灰石中钙元素“吃干榨净”的目的。实现了“以废治废”,变“废”为资源的循环经济目标,具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
  
  2、高镁Ca(OH)2型废渣
  皂化废渣同时含有CaCO3和Ca(OH)2,且富含Mg(OH)2,可以归类为高镁Ca(OH)2废渣,其充分综合利用工艺流程较为复杂。将皂化废渣转入消化浸取装置中,一定的温度下进行充分搅拌、消化反应、NH4Cl浸取反应、过滤分离;所得浸取液转入碳化装置,进行CO2碳化反应I,控制反应温度和pH,经过滤、洗涤、干燥后得到轻质碳酸钙,滤液循环用于浸取反应。浸取后的滤渣加适量清水并充分搅拌后通入CO2进行碳化反应II,碳化反应II后再过滤分离,所得滤液为碳酸氢镁溶液,碳酸氢镁溶液可以直接蒸发分解得到MgCO3产品,所得滤渣为不溶性中性残渣。
  皂化废渣经消化浸取、CO2碳化反应I、CO2碳化反应II、加热分解、多次过滤分离等化学反应和过滤分离等单元操作步骤,可以将有害皂化废渣分离回收为高纯度的轻质碳酸钙、MgCO3两种化工新型材料和不溶性中性残渣,使皂化废渣得到充分综合利用,同时消耗大量CO2,实现三废零排放,是一种完全不同于现有皂化废渣综合利用的新技术、新突破,其社会效益、环境效益、经济效益都十分明显。
  
  3、高镁CaCO3型废渣
  磷尾矿粉经煅烧反应、消化浸取反应、浸取液碳化反应I、浸渣碳化反应II、碳化反应II的滤液氨化反应等五步反应,经过多次过滤分离、干燥磨粉等物理单元操作之后,可分别得到食品级轻质碳酸钙、Mg(OH)2和磷精矿等3个产品。
  磷尾矿中大量的CaCO3和MgCO3分离出来后,分别成为了食品级轻质碳酸钙、Mg(OH)2产品,残渣是P2O5质量分数达到30%以上的磷精矿,整个分离过程得到了3个附加值较高的产品,使磷尾矿得到了充分综合利用,其经济效益相当可观,且没有三废排放,是一个典型的循环经济项目。
  
  4、废渣综合利用效益分析
  不管是CaCO3型废渣,还是Ca(OH)2型废渣,无论是高镁或者是低镁废渣,其综合利用新工艺中都包含了浸取反应和CO2碳化反应,经浸取反应后钙离子都是以CaCl2或Ca(NO3)2的形式存在,碳化反应都是CaCl2或Ca(NO3)2的氨水溶液与CO2的反应。由于CaCl2或Ca(NO3)2的氨水溶液是澄清透明溶液,不同于传统轻质碳酸钙生产工艺中采用石灰乳来制备轻质碳酸钙,石灰本身夹带有少量铁、铝、硅、锰等元素的氧化物,传统方法生产的轻质碳酸钙的纯度和白度较低,因此,CaCl2或Ca(NO3)2的氨水溶液碳化法生产的轻质碳酸钙,只要经过充分洗涤,其产品纯度和白度都是很高的。
  实验证明,产品中CaCO3的质量分数可达99.9%,镉、砷、铅、汞等有害元素的含量远低于食品级轻质碳酸钙的国家标准或无法检出,可见,这种高纯度、高白度轻质碳酸钙完全可用做电子级CaCO3和食品级CaCO3,其价值将是普通轻质碳酸钙价格的2~3倍,可预期其经济效益、环境效益和社会效益都是相当可观的。

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