自動化分離及離心重選機篩分回收電石渣中矽鐵技術研究

趙永祿，何贇彪，王振方

（新疆中泰化學（集團）股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830009）

自動化分離及離心重選機篩分回收電石渣中矽鐵技術研究

趙永祿，何贇彪，王振方

（新疆中泰化學（集團）股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830009）

矽鐵的回收對裝置的節(jié)能降耗有較大的意義，同時矽鐵進入板框?qū)V布造成磨損，增加了濾布消耗，為了降低成本，對矽鐵回收裝置進行了立項研究。

離心重選機；電石渣；回收；自動化分離

1 立項背景

矽鐵是電石生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，被用于還原冶煉所用的反應原理、反應原料、反應溫度和礦熱爐類型生產(chǎn)，自動化分離及離心重選機篩分回收電石渣中矽鐵技術項目，主要是針對電石渣中的廢矽鐵進行二次回收利用[1]。

目前，中泰化學下屬2家生產(chǎn)廠共生產(chǎn)PVC塑料150萬t/a。2015年阜康能源公司二期擴能項目投產(chǎn)后，集團PVC生產(chǎn)總量達到230萬t/a，將成為全球電石法生產(chǎn)PVC最大的生產(chǎn)制造商。

電石（碳化鈣CaC2）在加水生成乙炔氣體的同時也產(chǎn)生大量氫氧化鈣廢渣（俗稱電石渣）。Ca（OH）2在水中的溶解度約為0．165 g（20℃），微溶于水。電石水解過程，一方面放出大量乙炔氣體，另一方面固體Ca（OH）2微粒從溶液中析出，逐漸合并，聚結(jié)，沉淀，變稠，成為電石渣漿。

電石渣漿中除含有主要成分氫氧化鈣之外，還含有不參加水解反應的固體雜質(zhì)如矽鐵、焦炭末、電極殘棒以及沒有完全水解而被包裹的微電石顆粒以及溶解在電石渣漿中的乙炔等氣相物質(zhì)。溢流電石渣漿濃度只有3%左右，經(jīng)過濃密機濃縮，底流濃度僅能夠提升到12%，再經(jīng)過板框壓濾機擠壓，電石渣固含量僅達到60%左右。該公司乙炔車間每天生產(chǎn)壓濾后呈漿糊狀的電石濕渣達七千多噸。

（1）矽鐵回收。該公司電石車間20個發(fā)生器日產(chǎn)電石渣500 t，含矽鐵10%左右。其中，4%為大顆粒矽鐵。目前，采用淘洗法每天可以回收20 t粗顆粒矽鐵。采用離心重選工藝可以有效回收殘留4%的細顆粒矽鐵。從底流電石渣中每天可以多回收15～20 t矽鐵。中泰化學現(xiàn)有2家PVC廠，二次資源綜合利用項目投產(chǎn)后，每天可回收100 t矽鐵，每年可回收三萬多噸純凈矽鐵。

（2）殘?zhí)炕厥?。電石渣中約含有2%～3%的殘?zhí)?，?家PVC廠產(chǎn)生的電石渣中的殘?zhí)糠蛛x富集回收，每年可以回收6萬t優(yōu)質(zhì)清潔燃料和還原劑。

（3）分離回收細粒碳化鈣。從離心重選回收到的氫氧化鈣團粒包裹體中，每天每家企業(yè)可以有效回收50 t未反應的包裹體細粒碳化鈣，2家企業(yè)每年可多回收30 000 t碳化鈣，節(jié)能減排效果明顯。

（4）電石渣固液分離。僅阜康能源一家企業(yè)，每天水化反應處理電石3 600 t，產(chǎn)出含固量10%左右的電石渣漿5萬t，壓濾車間需不間斷的壓濾、清渣，工況條件差，能耗大，濾布損壞嚴重。該公司正在設計生產(chǎn)的高通透性的薄層過濾高效離心固液分離機[2]，投入使用后的減損增效，市場前景很大。

自動化分離及重心離心機篩分回收電石渣中矽鐵技術項目的實施，可以作為：（1）規(guī)?；钨Y源循環(huán)經(jīng)濟開發(fā)利用項目；（2）硅鐵、乙炔和電石渣資源增值化項目；（3）節(jié)能減排環(huán)境治理項目；（4）提高?；纷詣踊刂坪头乐拱踩[患的綜合項目。

從復雜的電石渣漿膠體溶液體系和低濃度粗分散體系中進行固－固分離，固－液分離，氣－液－固三相分離是對現(xiàn)代分離科學和專用裝備工程的一個挑戰(zhàn)。其工程技術難度在于：（1）溶液體系復雜；（2）溶質(zhì)濃度低；（3）處理量大；（4）多組分多相高效分離；（5）有很低的邊界成本限制；（6）行業(yè)中沒有開發(fā)出成熟的工藝和裝備。

2 技術研究項目的方法和思路

（1）矽鐵回收。阜康能源公司日產(chǎn)溢流電石干渣5 000 t，含微細粒矽鐵0．6%左右，采用離心重選工藝，每天可以有效回收0．4%的微粒矽鐵，從溢流電石渣中每天可以多回收20 t矽鐵。

（2）電石渣固液分離。該公司針對性設計生產(chǎn)的高通透性的薄層過濾高效離心固液分離機，投入使用后的減損增效和節(jié)水節(jié)電，降低消耗，市場前景很大。

3 實施的工藝方案

3.1 項目實施的工藝目標

以阜康能源公司乙炔車間生產(chǎn)為例，20臺電石乙炔發(fā)生器日處理電石（CaC2）3 600 t，產(chǎn)生以氫氧化鈣為主體的電石渣5 400 t。其中，5%～10%沉降在反應器底部的重電石渣通過間歇式氣動閘閥放料外排方式排泄到發(fā)生器樓外的獨立渣漿池中，目前采用人工沖洗方式清渣和回收部分大塊矽鐵。

90%以上的電石渣漿在乙炔發(fā)生器中，被大量水流稀釋后，以溢流形式從反應器的頂部外排，經(jīng)濃密機濃縮后通過板框壓濾機最終固液分離。壓濾后含水40%左右的電石渣供水泥廠原料利用。

在乙炔生產(chǎn)過程中，共產(chǎn)生2種電石渣漿：一種是固廢總量較少但重礦物含量較高的乙炔發(fā)生器底流電石渣；另一種是固廢總量較多但重礦物含量較少的乙炔發(fā)生器溢流電石渣。其中，底流電石渣在渣漿沉降池中被四目鋼篩人為分成高壓水沖洗易回收的大中顆粒渣及篩下中細顆粒渣2種。

研發(fā)過程中，生產(chǎn)車間要求采用自動化撈渣篩分清洗系統(tǒng)取代目前的人工沖洗回收方式，對電石渣中的大顆粒硅鐵完全回收利用；利用自動化離心重選設備，對底流電石渣中的中細粒硅鐵進行高效回收利用；采用自動化大型離心重選設備，對溢流電石渣中的微細粒硅鐵進行高效回收利用。

3.2 存在的技術難題

（1）底流電石渣在原設計生產(chǎn)系統(tǒng)中是由20個分立的乙炔發(fā)生器，分別間歇式排料到20個獨立的渣漿池中，再由人工沖洗大顆矽鐵后把剩余渣漿疏通到渣漿泵池中。

在每個渣漿池中都安裝1套自動化洗渣清運系統(tǒng)設備不容易擺開，成本明顯過高。因此在現(xiàn)有設計條件下，只能每5個排料池共用1套洗渣清運自動化分離系統(tǒng)。項目的技術難點在于少動土建的原則下，如何將5個排渣池間歇排放出的電石渣自動化集中到同一個處理點位。

（2）大于4 mm的大顆粒矽鐵與電石渣分離比較容易，但小于1 mm的細粒矽鐵與電石渣中的碳粒、電石渣團聚體及碎石分離較難。目前行業(yè)內(nèi)沒有成熟的方法和成功案例。

（3）溢流電石渣漿中的矽鐵含硅品位高，但總含量低，對高效富集分離技術與裝備的要求很高，是共認的技術難題。

（4）技術經(jīng)濟可行性

離心重選機與常規(guī)的重選設備搖床、螺旋溜槽、跳汰機相比，處理能力大、處理速度快，占地面積小、重礦物回收率高，是典型的高效短流程重選分離設備。在資源利用特別是黃金和重礦物回收富集領域，得到行業(yè)內(nèi)專家學者的青睞與廣泛認可。

［1］樊慶霈，韓 巍，帕爾哈提·買買提依明，等．中國氯堿，2015．

［2］張友坤，等．電石渣的處理及回收利用．聚氯乙烯，2004（1）．

Automation separation and centrifugal separator screening in the recovery of carbide slag silicon iron technology research

ZHAO Yong-lu，HE Yun-biao，WANG Zhen-fang
（Xinjiang Zhongtai Chemica（Group）Co．,Ltd．,Urumchi 831500，China）

The calcium carbide slurry from the acetylene generator workshop contains about 10%ferrosilicon and other particles，silicon iron recovery of device the significance 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 filter cloth，in order to reduce costs，the project study on the silicon iron recovery unit．

heavy centrifugal separator；carbide slag；recycling；automation separation

TQ058．1+4

B

1009－1785(2016)12－0022－02

2016－08－15