一种PVC生产中排污的治理回收和综合利用方法

摘要

本发明涉及一种PVC生产中排污的治理回收和综合利用方法，利用PVC生产中排出的电石泥和二氧化碳生产再生碳酸钙，再用再生碳酸钙、浮选煤粉及电石粉尘制作复合再生碳酸钙，用复合碳酸钙为原料生产电石，同时用再生碳酸钙、煤粉、氟化钙、铁粉或铁矿粉作为辅助材料，制作除渣剂用来控制电石炉、硅铁炉内炉渣的生成。其优点是：将PVC厂排出的电石泥、电石粉尘、二氧化碳及洗煤场煤泥进行治理回收和综合利用，来生产复合碳酸钙，作为生产电石的一种新型原料，完全替代白灰、焦炭生产电石，以消除PVC工厂排污、开发再生资源、保护生态环境，并完全消除炉底上涨和三相电极化料不均的两种疑难问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种PVC生产中排污的治理回收和综合利用方法，属于化工废料再生和综合利用领域。

背景技术

我国是世界上最大的PVC生产国家，年产几千万吨，排污数量惊人。例：一个年产1百万吨聚氯乙烯厂家年排放电石泥1124万吨，每年需180万吨电石，新增一百多亩土地存放，近千万吨污水危害着地下水资源。生产180万吨电石，需要焦炭108万吨，排放二氧化碳124万吨，排放电石粉尘10万吨，需原矿石灰石540万吨，生产白灰270万吨，同时排放大气粉尘10万吨，排放二氧化碳173万吨；生产石灰需要焦炭30万吨，废矿渣粉白灰100万吨，生产白灰、生产电石每年共排放二氧化碳297万吨。目前在矿热炉生产电石、硅铁中，因天然矿源中有少量硫、磷、二氧化硅、氧化镁、三氧化二铝等有害物质，严重危害产品质量的两种疑难问题难以排除。如：（1）炉底炉渣上涨。（2）三相电极化料不均，出现强、中、弱现象，并周期性停产清炉修炉，严重制约了稳产高产的局面。

发明内容

本发明的目的是提供一种PVC生产中排污的治理回收和综合利用方法，本发明将PVC厂排出的电石泥、电石粉尘、二氧化碳及洗煤场煤泥进行治理回收和综合利用，来生产复合碳酸钙，作为生产电石的一种新型原料，完全替代白灰、焦炭生产电石，以消除PVC工厂排污、开发再生资源、保护生态环境，并完全消除炉底上涨和三相电极化料不均的两种疑难问题。

本发明的思路是：

利用PVC生产中排出的电石泥和二氧化碳生产再生碳酸钙，再用再生碳酸钙、浮选煤粉及电石粉尘制作复合再生碳酸钙，用复合碳酸钙为原料生产电石，同时用再生碳酸钙、煤粉加氟化钙、铁粉或铁矿粉作为辅助材料，制作除渣剂用来控制电石炉、硅铁炉内炉渣的生成。

本发明的方法如下：

1）PVC生产中排污的治理回收：

再生碳酸钙生产：以乙炔发生站排出的电石泥为原料，进入储备整理池调整待用；

采用逆向充气碰撞混合式反应机理，二氧化碳在反应塔内由下而上，电石泥由反应塔顶部从上往下喷雾式降落，并在反应塔底下部加压使二氧化碳在电石泥中沸腾混合充分反应，为防止二氧化碳过剩会产生碳酸氢钙，采取两种物质互相逆向对流混合反应，电石泥边反应生成碳酸钙边流进沉淀池，边沉淀边由螺旋排料机排出，经浓缩机浓缩脱水后送入成型机进行混捏成型；水返回乙炔发生站继续使用；其反应式如下：

氢氧化钙+二氧化碳→碳酸钙+水

 Ca(OH)₂ +  CO₂ → CaCO₃+H₂O

浓缩：再生碳酸钙在沉淀池沉淀后由螺旋排料机排出，进入浓缩机进行浓缩，浓缩后的再生碳酸钙的水分含量＜10wt%；

2)综合利用：

Ⅰ）制作生产电石用复合再生碳酸钙：

以再生碳酸钙、浮选煤粉为原料，混捏成型为粒度在20毫米～40毫米球体，烘干脱水至水分含量＜0.5wt%，原料配比的计算：再生碳酸钙、浮选煤粉的配比按再生碳酸钙与煤粉反应过程中干基的碳平衡量计算；

所述再生碳酸钙可以用电石粉尘部分取代；

所述电石粉尘为不落地粉尘；

所述浮选煤粉的粒度为80目～200目；

所述浮选煤粉是无烟煤粉或有烟煤粉；

①无烟煤粉中，固定碳＞81 wt %、灰份＜6 wt %、挥发份＜13 wt %、水份＜10 wt %、硫和磷＜3 wt‰；

②有烟煤粉中，固定碳＞55 wt %、灰份＜6 wt %、挥发份＜35 wt %、水份＜10 wt %、硫和磷＜3 wt‰；

Ⅱ）制作电石炉专用除渣剂：

以再生碳酸钙、浮选煤粉、辅助材料为原料，混捏成型为粒度在20毫米～40毫米球体，烘干脱水至水分含量＜0.5wt%，辅助材料为氟化钙、铁粉或铁矿粉，原料配比为：再生碳酸钙40±3 wt%、煤粉30±2 wt %、氟化钙10±1 wt %、铁粉或铁矿粉20 wt %；

所述铁矿粉要求三氧化二铁含量＞55 wt %；

Ⅲ）制作硅铁炉专用除渣剂：

以再生碳酸钙、浮选煤粉、辅助材料为原料，混捏成型为粒度在20毫米～40毫米球体，烘干脱水至水分含量＜0.5wt%，辅助材料为氟化钙、铁粉或铁矿粉，原料配比为：再生碳酸钙50±3wt%、煤粉10±2 wt %、氟化钙30±1 wt %、铁粉或铁矿粉10 wt %；

所述铁矿粉要求三氧化二铁含量＞55 wt %。

本发明的优点是：利用PVC厂排出的电石泥、电石粉尘、二氧化碳及洗煤场煤泥来生产复合再生碳酸钙，作为生产电石的一种新型原料，生产电石以年产180万吨PVC厂为例，年减少电石泥排出1124万吨，年可减少二氧化碳排放总量297万吨，硫磷10万吨；减少废矿渣、粉白灰、电石粉尘共120万吨，节省矿源石灰石540万吨，节省焦炭138万吨。水回收再利用，节水800万吨，再生碳酸钙没有二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁、硫磷等危害物质，但煤粉中还有少量有害物质，因此配制了电石炉专用除渣剂和硅铁炉专用除渣剂来解决，完全消除了炉底上涨和三相电极化料不均的两种疑难问题。本发明的应用可以使PVC厂回收排污再利用，成为无排污现代化工厂。再生碳酸钙是取之不尽用之不竭的无限循环再使用，并能完全替代白灰、焦炭生产电石，既能治理排污又节省能源又保护生态环境。

附图说明

图1是本发明的复合再生碳酸钙生产工艺流程图。

具体实施方式

再生碳酸钙生产流程：

一、乙炔发生站排出的电石泥进入储备整理池调整待用：

原料标准：氢氧化钙50 wt %，水份50 wt %。

再生碳酸钙生产反应原理：逆向充气碰撞混合式：二氧化碳在反应塔内由下而上，电石泥（氢氧化钙）由反应塔顶部从上往下喷雾式降落，为了充分接触反应，塔底下部加压使二氧化碳在电石泥中沸腾混合充分反应。为防止二氧化碳过剩会产生碳酸氢钙，采取两种物质互相逆向对流混合反应，电石泥边反应生成碳酸钙边流进沉淀池，边沉淀边由螺旋排料机排出，经浓缩机浓缩脱水后送入成型机进行混捏成型，水返回乙炔发生站继续使用。

氢氧化钙+二氧化碳→碳酸钙+水

          Ca(OH)₂ +  CO₂  → CaCO₃+H₂O

分子量    74            64           100     18

           1000kg      595kg    1351kg  244kg

按每小时使用200吨电石泥为例，需二氧化碳59.5吨，每吨纯二氧化碳是5100立方米。

二、浓缩：再生碳酸钙在沉淀池沉淀后由螺旋排料机排出，进入浓缩机进行浓缩，浓缩后再生碳酸钙的水份＜10 wt %。

三、电石用复合再生碳酸钙的原料要求：

1、再生碳酸钙水份＜10 wt %；

2、浮选煤粉：无烟煤粉或有烟煤粉（80目～200目）；

①无烟煤粉：固定碳＞81 wt %、灰份＜6 wt %、挥发份的＜13 wt %、水份＜10 wt %、硫磷＜3 wt‰。

②有烟煤粉：固定碳＞55 wt %、灰份＜6 wt %、挥发份的＜35 wt %、水份＜10 wt %、硫磷＜3 wt‰。

3、电石粉尘，要求不落地粉尘。

4、复合再生碳酸钙原料配比：再生碳酸钙（干基）、煤粉（干基）按固定碳计算，电石粉尘按碳酸钙计算，整个配比按生产每公斤电石发气量300升计算。

四、复合再生碳酸钙混捏成型:粒度要求：20毫米～40毫米球型；

五、烘干脱水：复合再生碳酸钙球型由传送设备送入烘干设备，进行烘干脱水。

1、烘干设备，箱式烘干脱水，逆向生产，用电石炉生产排出的二氧化碳及余热，从箱式烘干设备下部，由下而上，复合再生碳酸钙球体从烘干箱由上而下，在200℃至300℃下4至6小时烘干脱水，上加下排连续生产，上方排出的二氧化碳气体由罗茨风机再次送入反应塔。

2、烘干脱水时要求烘干箱内微正压，严禁负压生产，以防负压进入氧气燃烧碳，造成复合再生碳酸钙因缺碳不合格。

生产电石操作方法同氧化钙焦炭生产电石操作完全一样。

电石生产反应式：

按1000kg纯电石所需要的纯碳酸钙=1000/64×100=1562.5kg；

按1000kg纯电石所需要的纯碳=1000/64×36=563kg；

按1000kg纯碳酸钙炉料配比=563/1562.5×100=360.32kg纯碳；

无烟煤粉固定碳81 wt %为例，1000kg碳酸钙需碳360.32kg×100/81=444.84kg无烟煤粉；

有烟煤粉固定碳55 wt %为例，1000kg碳酸钙需碳360.32kg×100/55=655.13kg有烟煤粉。

复合再生碳酸钙生产电石与氧化钙焦炭生产电石有所不同，复合再生碳酸钙比电阻大于氧化钙焦炭混合料比电阻，所以炉内电位差也不同，因此生产电石所需要的电压使用也不同，需调整合理电压，同时调整三个电极圆心圆距离。三个电极圆心圆=原电极直径×2.7，现调整电极直径×2.8。

矿热炉生产电石、硅铁，碳原料中有少量二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁等有害物质，久而久之也会造成炉底上涨，也会影响电石、硅铁产量和电耗。为避免这种现象，同时做好除渣处理，加入电石炉专用除渣剂硅铁炉除渣剂控制炉底上升。炉内炉渣永不会生成上涨，给电石炉、硅铁炉创造一个更好的生产条件。

制作电石炉专用除渣剂：

原料配比：再生碳酸钙40±3 wt%、煤粉30±2 wt%、氟化钙10±1 wt%、铁粉20 wt%、水份＜0.5 wt %。

混捏成型为粒度在20毫米～40毫米球型，烘干脱水至水分含量＜0.5wt%。

电石炉专用除渣剂的除渣原理：电石炉内炉渣主要成分为碳化硅、三氧化二铝、氧化镁，结成高温不容物，沉入炉底，逐渐增多，长满炉膛，被迫停产停炉修炉。除渣剂中氟化钙熔点低，在高温条件下能够溶解高熔点物质三氧化二铝、氧化镁等，使熔点降低具有流动性。同时三氧化二铁与碳还原成铁，铁与炉内炉渣主要成分碳化硅发生亲合反应生成硅铁，硅铁与有流动性的三氧化二铝、氧化镁同时流出炉外，已达到排出炉渣的目的。

电石炉专用除渣剂的使用方法：

用法：每周除渣一次，向电石炉中直接投入电石炉专用除渣剂，同正常生产操作一样，处理时间3～5小时。（除渣不影响正常生产，生产除渣同时进行。），用量：根据电石炉变压器容量日生产量而决定。

制作硅铁炉专用除渣剂：

原料配比：再生碳酸钙50±3 wt%、煤粉10±2 wt%、氟化钙30±1 wt%、铁粉10 wt%、水份＜0.5 wt%。

混捏成型为粒度在20毫米～40毫米球型，烘干脱水至水分含量＜0.5wt%。

制作硅铁炉专用除渣剂的除渣原理：硅铁炉炉渣主要成分三氧化二铝、氧化镁等物质生成高温硅酸盐，熔点极高，高温3000℃不熔化，但氟化钙是它的克星，把硅铁炉专用除渣剂加入炉内使三氧化二铝、氧化镁快速降低熔点至1300℃具有流动性，同铁、碳、二氧化硅反应生成的硅铁一起流出炉外，已达到清除炉渣降低炉底的目的。

硅铁炉专用除渣剂的使用方法：

用法：根据炉内情况决定除渣次数，操作方法同正常生产一样，但停止投硅铁生产原料，改为投入硅铁炉专用除渣剂，配合使用倒料机翻倒死角处，电流同正常生产使用一样，两小时排一次渣，处理时间8小时以内，除渣后可正常投入硅铁生产原料，炉坑内同刚开炉时料面高度相同；也可以半年清渣一次，特殊情况提前处理。

用量：根据硅铁炉变压器容量大小而决定用量。

本发明的方法中用复合再生碳酸钙生产电石是一种新型再生原料，比氧化钙生产电石更优越，并且可无限循环使用，既能节省矿山资源，又能节省焦碳原料，复合再生碳酸钙又可做硅钙合金、水泥、炼铁等生产原料。

为什么以往生产电石不用原矿碳酸钙而用氧化钙？因为氧化钙密度小质量轻、活性好。原矿碳酸钙密度大活性差。在以往电石生产时氧化钙中有5%至20%的生烧白灰（碳酸钙）有时甚至生烧白灰超过30%全能生成电石，但生烧白灰越多电耗越高。而复合再生碳酸钙改变了它的结构，以小微粒与碳粉亲密结合，密度比氧化钙更小质量更轻，同时改变了它的性质，创造了好的快速反应条件，反应速度更快节能省电，比以往的氧化钙生产电石节电10～15％。

复合再生碳酸钙有害物质少，炉底上涨慢，创造了好的生产环境；复合再生碳酸钙可生产出无硫磷高质量的超级电石。