第１２期 ２２ 中国氯碱 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｌｏｒ—Ａｌｋａｌｉ Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ．，２０１６ ２０１６年１２月 自动化分离及离心重选机筛 分回收电石渣中矽铁技术研究 赵永禄，何赘彪，王振方 （中泰化学（集团）股份有限公司，乌鲁木齐８３０００９） 摘要：矽铁的回收对装置的节能降耗有较大的意义，同时矽铁进入板框对滤布造成磨损，增加了滤 布消耗，为了降低成本，对矽铁回收装置进行了立项研究。 关键词：离心重选机；电石渣；回收；自动化分离 中图分类号：ＴＱ０５８．１＋４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９－１７８５（２０１６）１２－００２２—０２ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ‘ ・ Ａ ● ｓｅｐａｒａｔｉＡ ● ｏｎ ａｎｄ ’ ｃｅｎｔｒｉ・ ｆ－＾ｕｇａｌ ’ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ● ｉｎ ● ｔｈｅＡ ’ ｒｅｃ０ｖｅｒｙ ０ｔ ＣａｒＤｌｄｅ ＳＩａｇ ｓｉｌｉｃｏｎ ｌｒ０ｎ ｔｅｃ１３＿ｎｏｌｏｇｙ ｒｅｓｅａｒｃｎ ｎ ■ ●１ ｌ … ● ・ ｌ ｌ － ＺＨＡ０ Ｙｏｎｇ－ｌｕ，ＨＥ Ｙｕｎ－ｂｉａｏ，ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎ－ｆａｎｇ （Ｘｉ￣ｉａｎｇ Ｚｈｏｎｇｔａｉ Ｃｈｅｍｉｃａ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｕｒｕｍｃｈｉ ８３１５００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｃａｒｂｉｄｅ ｓｌｕｒｒｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｃｅｔｙｌｅｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｃｏｎｔａｉｎｓ ａｂｏｕｔ １０％ｆｅｒｒｏｓｉｌｉｃｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｒｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｄｅｖｉｃｅ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ ｏｆ ｓａｖｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｌａｒｇｅｒ．ｓｉｌｉｃｏｎ ａｎｄ ｉｒｏｎ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ａｎｄ ｆｒａｍｅ ｆｉｌｔｅｒ ｃｌｏｔｈ ｄｕｅ ｔｏ ｗｅａｒ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｉｆｌｔｅｒ ｃｌｏｔｈ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｃｏｓｔｓ，ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｒｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｕｎｉｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅａｖｙ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｅｐａｒａｔｏｒ；ｃａｒｂｉｄｅ ｓｌａｇ；ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ；ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ １立项背景 矽铁是电石生产中产生的副产物，被用于还原 冶炼所用的反应原理、反应原料、反应温度和矿热炉 淀，变稠，成为电石渣浆。 电石渣浆中除含有主要成分氢氧化钙之外。还 含有不参加水解反应的固体杂质如矽铁、焦炭末、电 极残棒以及没有完全水解而被包裹的微电石颗粒以 类型生产。自动化分离及离心重选机筛分回收电石 渣中矽铁技术项目．主要是针对电石渣中的废矽铁 进行二次回收利用［１］。 目前．中泰化学下属２家生产厂共生产ＰＶＣ塑 及溶解在电石渣浆中的乙炔等气相物质。溢流电石 渣浆浓度只有３％左右．经过浓密机浓缩，底流浓度 仅能够提升到１２％。再经过板框压滤机挤压。电石 料１５０万ｔ／ａ。２０１５年阜康能源公司二期扩能项目投 产后，集团ＰＶＣ生产总量达到２３０万ｔ／ａ，将成为全 球电石法生产ＰＶＣ最大的生产制造商。 渣固含量仅达到６０％左右。该公司乙炔车间每天生 产压滤后呈浆糊状的电石湿渣达七千多吨。 （１）矽铁回收。该公司电石车间２０个发生器日 电石（碳化钙ＣａＣ ）在加水生成乙炔气体的同 时也产生大量氢氧化钙废渣（俗称电石渣）。Ｃａ（ＯＨ） 在水中的溶解度约为０．１６５ ｇ（２０ ｏＣ），微溶于水。电 产电石渣５００ ｔ，含矽铁１０％左右。其中，４％为大颗 粒矽铁。目前，采用淘洗法每天可以回收２０ ｔ粗颗 粒矽铁。采用离心重选工艺可以有效回收残留４％ 石水解过程，一方面放出大量乙炔气体，另一方面固 体Ｃａ（ＯＨ） 微粒从溶液中析出，逐渐合并，聚结．沉 的细颗粒矽铁。从底流电石渣中每天可以多回收 ｌ５～２０ｔ矽铁。中泰化学现有２家ＰＶＣ厂，二次资源 第１２期 赵永禄，等：自动化分离及离心重选机筛分回收电石渣中矽铁技术研究 ２３ 综合利用项目投产后，每天可回收１００ ｔ矽铁，每年 可回收三万多吨纯净矽铁。 （２）残炭回收。电石渣中约含有２％一３％的残炭， 将２家ＰＶＣ厂产生的电石渣中的残炭分离富集回 收，每年可以回收６万ｔ优质清洁燃料和还原剂。 （３）分离回收细粒碳化钙。从离心重选回收到的 氢氧化钙团粒包裹体中。每天每家企业可以有效回 收５０ ｔ未反应的包裹体细粒碳化钙．２家企业每年 可多回收３００００ｔ碳化钙，节能减排效果明显。 （４）电石渣固液分离。仅阜康能源一家企业，每 天水化反应处理电石３ ６００ ｔ，产出含固量ｌＯ％左右 的电石渣浆５万ｔ，压滤车间需不间断的压滤、清 渣，工况条件差，能耗大，滤布损坏严重。该公司正在 设计生产的高通透性的薄层过滤高效离心固液分离 机［２１，投入使用后的减损增效，市场前景很大。 自动化分离及重心离心机筛分回收电石渣中矽 铁技术项目的实施，可以作为：（１）规模化二次资源 循环经济开发利用项目；（２）硅铁、乙炔和电石渣资 源增值化项目；（３）节能减排环境治理项目；（４）提高 危化品自动化控制和防止安全隐患的综合项目。 从复杂的电石渣浆胶体溶液体系和低浓度粗分 散体系中进行固一固分离，固一液分离，气一液一固三 相分离是对现代分离科学和专用装备工程的一个挑 战。其工程技术难度在于：（１）溶液体系复杂；（２）溶 质浓度低；（３）处理量大；（４）多组分多相高效分离； （５）有很低的边界成本；（６）行业中没有开发出 成熟的工艺和装备。 ２技术研究项目的方法和思路 （１）矽铁回收。阜康能源公司日产溢流电石干渣 ５ ０００ ｔ，含微细粒矽铁０．６％左右，采用离心重选工 艺，每天可以有效回收０．４％的微粒矽铁。从溢流电 石渣中每天可以多回收２０ ｔ矽铁。 （２）电石渣固液分离。该公司针对性设计生产 的高通透性的薄层过滤高效离心固液分离机，投入 使用后的减损增效和节水节电。降低消耗。市场前 景很大。 ３实施的工艺方案 ３．１ 项目实施的工艺目标 以阜康能源公司乙炔车间生产为例。２０台电石 乙炔发生器Ｅｔ处理电石（ＣａＣ２）３ ６００ ｔ，产生以氢氧 化钙为主体的电石渣５ ４００ ｔ。其中，５％～１０％沉降在 反应器底部的重电石渣通过间歇式气动闸阀放料外 排方式排泄到发生器楼外的渣浆池中。目前采 用人工冲洗方式清渣和回收部分大块矽铁。 ９０％以上的电石渣浆在乙炔发生器中．被大量 水流稀释后，以溢流形式从反应器的顶部外排，经 浓密机浓缩后通过板框压滤机最终固液分离。压滤 后含水４０％左右的电石渣供水泥厂原料利用。 在乙炔生产过程中．生２种电石渣浆：一种 是固废总量较少但重矿物含量较高的乙炔发生器 底流电石渣：另一种是固废总量较多但重矿物含量 较少的乙炔发生器溢流电石渣。其中，底流电石渣 在渣浆沉降池中被四目钢筛人为分成高压水冲洗 易回收的大中颗粒渣及筛下中细颗粒渣２种。 研发过程中，生产车间要求采用自动化捞渣筛 分清洗系统取代目前的人工冲洗回收方式，对电石 渣中的大颗粒硅铁完全回收利用；利用自动化离心 重选设备，对底流电石渣中的中细粒硅铁进行高效 回收利用；采用自动化大型离心重选设备，对溢流电 石渣中的微细粒硅铁进行高效回收利用。 ３．２存在的技术难题 （１）底流电石渣在原设计生产系统中是由２０个 分立的乙炔发生器，分别间歇式排料到２０个的 渣浆池中。再由人工冲洗大颗矽铁后把剩余渣浆疏 通到渣浆泵池中。 在每个渣浆池中都安装１套自动化洗渣清运系 统设备不容易摆开，成本明显过高。因此在现有设计 条件下，只能每５个排料池共用１套洗渣清运自动 化分离系统。项目的技术难点在于少动土建的原则 下，如何将５个排渣池间歇排放出的电石渣自动化 集中到同一个处理点位。 （２）大于４ ｍｍ的大颗粒矽铁与电石渣分离比 较容易，但小于１ ｍｍ的细粒矽铁与电石渣中的碳 粒、电石渣团聚体及碎石分离较难。目前行业内没有 成熟的方法和成功案例。 （３）溢流电石渣浆中的矽铁含硅品位高，但总含 量低，对高效富集分离技术与装备的要求很高。是共 认的技术难题。 （４）技术经济可行性 离心重选机与常规的重选设备摇床、螺旋溜槽、 跳汰机相比，处理能力大、处理速度快，占地面积小、 重矿物回收率高，是典型的高效短流程重选分离设 备。在资源利用特别是黄金和重矿物回收富集领域， 得到行业内专家学者的青睐与广泛认可。 参考文献： ［１］樊庆霈，韩巍，帕尔哈提・买买提依明，等．中国氯碱，２０１５． ［２］张友坤，等．电石渣的处理及回收利用．聚氯乙烯，２０Ｏ４（Ｉ）． 收稿日期：２０１６—０８—１５
