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含鈣鎂廢渣如何高效綜合利用?

  一般來說,鈣鎂型廢渣是指廢渣中鈣化合物或鎂化合物含量居各組分之首,或者鈣化合物和鎂化合物含量之和占廢渣(干基)總量的50%以上的工業(yè)廢渣。常見的鈣鎂型廢渣有電石渣、堿渣、磷尾礦、石灰乳皂化廢渣等。
  根據(jù)鈣鎂型廢渣中鈣化合物的類型,可分為Ca(OH)2型、CaCO3型,分別如電石渣、磷尾礦;當CaCO3和Ca(OH)2含量都比較多時,歸入Ca(OH)2型,如皂化廢渣等。當鈣鎂型廢渣中鎂元素含量較高時,又可分為高鎂Ca(OH)2型、高鎂CaCO3型,如高鎂皂化廢渣、高鎂磷尾礦和高鎂堿渣等。
  
  1、Ca(OH)2型廢渣
  以干法電石渣粉為例,依次經(jīng)消化浸取、過濾洗滌、濾液CO2碳化、干燥磨粉等工藝步驟分別得到高純度輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品和不溶性中性殘渣。顏鑫等提出的以石灰石生產(chǎn)電石為龍頭,以電石渣和工業(yè)上富余的CO2為原料,將乙炔、食品級輕質(zhì)碳酸鈣和水泥三大化工產(chǎn)品實現(xiàn)聯(lián)合生產(chǎn)的鈣元素充分綜合利用綠色新工藝,達到了對石灰石中鈣元素“吃干榨凈”的目的。實現(xiàn)了“以廢治廢”,變“廢”為資源的循環(huán)經(jīng)濟目標,具有良好的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。
  
  2、高鎂Ca(OH)2型廢渣
  皂化廢渣同時含有CaCO3和Ca(OH)2,且富含Mg(OH)2,可以歸類為高鎂Ca(OH)2廢渣,其充分綜合利用工藝流程較為復(fù)雜。將皂化廢渣轉(zhuǎn)入消化浸取裝置中,一定的溫度下進行充分攪拌、消化反應(yīng)、NH4Cl浸取反應(yīng)、過濾分離;所得浸取液轉(zhuǎn)入碳化裝置,進行CO2碳化反應(yīng)I,控制反應(yīng)溫度和pH,經(jīng)過濾、洗滌、干燥后得到輕質(zhì)碳酸鈣,濾液循環(huán)用于浸取反應(yīng)。浸取后的濾渣加適量清水并充分攪拌后通入CO2進行碳化反應(yīng)II,碳化反應(yīng)II后再過濾分離,所得濾液為碳酸氫鎂溶液,碳酸氫鎂溶液可以直接蒸發(fā)分解得到MgCO3產(chǎn)品,所得濾渣為不溶性中性殘渣。
  皂化廢渣經(jīng)消化浸取、CO2碳化反應(yīng)I、CO2碳化反應(yīng)II、加熱分解、多次過濾分離等化學反應(yīng)和過濾分離等單元操作步驟,可以將有害皂化廢渣分離回收為高純度的輕質(zhì)碳酸鈣、MgCO3兩種化工新型材料和不溶性中性殘渣,使皂化廢渣得到充分綜合利用,同時消耗大量CO2,實現(xiàn)三廢零排放,是一種完全不同于現(xiàn)有皂化廢渣綜合利用的新技術(shù)、新突破,其社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟效益都十分明顯。
  
  3、高鎂CaCO3型廢渣
  磷尾礦粉經(jīng)煅燒反應(yīng)、消化浸取反應(yīng)、浸取液碳化反應(yīng)I、浸渣碳化反應(yīng)II、碳化反應(yīng)II的濾液氨化反應(yīng)等五步反應(yīng),經(jīng)過多次過濾分離、干燥磨粉等物理單元操作之后,可分別得到食品級輕質(zhì)碳酸鈣、Mg(OH)2和磷精礦等3個產(chǎn)品。
  磷尾礦中大量的CaCO3和MgCO3分離出來后,分別成為了食品級輕質(zhì)碳酸鈣、Mg(OH)2產(chǎn)品,殘渣是P2O5質(zhì)量分數(shù)達到30%以上的磷精礦,整個分離過程得到了3個附加值較高的產(chǎn)品,使磷尾礦得到了充分綜合利用,其經(jīng)濟效益相當可觀,且沒有三廢排放,是一個典型的循環(huán)經(jīng)濟項目。
  
  4、廢渣綜合利用效益分析
  不管是CaCO3型廢渣,還是Ca(OH)2型廢渣,無論是高鎂或者是低鎂廢渣,其綜合利用新工藝中都包含了浸取反應(yīng)和CO2碳化反應(yīng),經(jīng)浸取反應(yīng)后鈣離子都是以CaCl2或Ca(NO3)2的形式存在,碳化反應(yīng)都是CaCl2或Ca(NO3)2的氨水溶液與CO2的反應(yīng)。由于CaCl2或Ca(NO3)2的氨水溶液是澄清透明溶液,不同于傳統(tǒng)輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)工藝中采用石灰乳來制備輕質(zhì)碳酸鈣,石灰本身夾帶有少量鐵、鋁、硅、錳等元素的氧化物,傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的輕質(zhì)碳酸鈣的純度和白度較低,因此,CaCl2或Ca(NO3)2的氨水溶液碳化法生產(chǎn)的輕質(zhì)碳酸鈣,只要經(jīng)過充分洗滌,其產(chǎn)品純度和白度都是很高的。
  實驗證明,產(chǎn)品中CaCO3的質(zhì)量分數(shù)可達99.9%,鎘、砷、鉛、汞等有害元素的含量遠低于食品級輕質(zhì)碳酸鈣的國家標準或無法檢出,可見,這種高純度、高白度輕質(zhì)碳酸鈣完全可用做電子級CaCO3和食品級CaCO3,其價值將是普通輕質(zhì)碳酸鈣價格的2~3倍,可預(yù)期其經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益都是相當可觀的。
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