一种电石厂固废脱硫及循环再利用的方法与流程

本发明属于工业固废处理和烟气环保处理领域，尤其涉及一种电石厂固废脱硫及循环再利用的方法。

背景技术：

目前对烟气中so2排放的控制主要采用湿法石灰石/石膏法、mgo法烟气脱硫技术。采用石灰石/石膏法烟气脱硫技术具有原材料来源丰富、成本低廉等优点，但是前期投资大、设备堵塞腐蚀严重。镁基脱硫剂活性较高于钙基脱硫剂，副产物化学性质稳定，但不足之处为：镁基脱硫剂价格较贵，原料来源少。

大部分电石厂企业将其产生的工业固废倒入渣场进行填埋，并没有被循环利用。这些电石厂固废长期堆放不仅侵占土地，造成粉尘飞扬，而且经过雨水的浸泡，灰渣中的可溶性碱会污染地下水和地表水，并且使土壤的酸碱度失衡。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电石厂固废脱硫及循环再利用的方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电石厂固废脱硫及循环再利用的方法，包括以下步骤：

步骤1，通过预处理减小电石厂固废粒度，得到预处电石厂固废废渣，电石厂固废废渣包括mgo、cao、al2o3和sio2；

步骤2，将水和预处理后的电石厂固废废渣进行混合，对混合后的物质进行抽滤分离岀浸渍液和滤饼；

步骤3，对分离得到的浸渍液和滤饼分别进行烟气脱硫；

步骤4，收集步骤3中烟气脱硫后的产物，并对其进行过滤。

进一步的，步骤1中将电石厂固废废渣烘干后，粉碎至20目以下，得到预处电石厂固废废渣。

进一步的，步骤2中水作为浸出溶剂与预处电石厂固废废渣混合，常温搅拌浸渍，利用抽滤装置抽滤，得到浸渍液与滤饼；水的用量与预处电石厂固废废渣的用量满足每克的电石厂固废对应加入100ml的水；常温是指10～30℃；浸渍时间为30min。

进一步的，步骤3中分离得到的浸渍液进行烟气脱硫，具体步骤如下：

①将浸渍液经喷嘴雾化后泵入吸收塔，烟气通过引风机进入吸收塔，烟气和吸收液逆流接触，烟气中的二氧化硫与吸收液中的氢氧化钙和氢氧化镁发生反应；

②吸收塔底部通过搅拌器不断搅拌，并通过鼓风机鼓入空气，氧化步骤①中脱硫反应后的产物；

③通过浆液排出泵将吸收塔底部的浆液排出吸收塔，收集起来。

进一步的，步骤①中，吸收液的ph值：10～11.8，步骤③中的浆液的ph值为：8.5～10。

进一步的，步骤3中分离得到的滤饼进行烟气脱硫，具体步骤如下：

①在滤饼中添加助溶剂，在水溶液中常温搅拌浸渍，滤饼溶解形成的氢氧化铝、氢氧化钙和氢氧化镁浸渍液，将浸渍液经喷嘴雾化后泵入吸收塔，烟气与吸收液发生反应；水的用量与预处电石厂固废废渣的用量满足每克的滤饼对应加入100ml的水；常温是指10～30℃；浸渍时间为3h；

②收集氧化后的浆液。

进一步的，步骤①中，吸收液的ph值：8～10，步骤②中的浆液的ph值为：5.5～8。

进一步的，将步骤3中从吸收塔底部收集的浆液通过过滤得到硫酸铝溶液、硫酸镁溶液和硫酸钙固体，将硫酸镁溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶得到七水硫酸镁，硫酸铝溶液用于进一步加工成所需的铝化合物；冷却结晶是指在-8～0℃冷却结晶。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明是通过组分分离处理，电石厂固体废弃物主要由mgo、cao、al2o3和sio2组成，其水溶液呈碱性，将固废浸渍液、固废滤饼水溶液均可以作为吸收剂进行烟气脱硫，与烟气中的so2反应生成相应的稳定化合物二水硫酸钙、七水硫酸镁、二氧化硅等产品，实现烟气无害化处理，又实现固废无害化处理，从而实现电石厂固废的循环再利用。

附图说明

图1为本发明的电石厂工业固废在不同温度下浸渍液的ph值。

图2为本发明的电石厂工业固废用于不同初始ph值含硫化物废水的脱硫反应速率。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

一种电石厂固废脱硫及循环再利用的方法，包括以下步骤：

步骤1，通过预处理减小电石厂固废粒度，得到预处电石厂固废废渣，电石厂固废废渣包括mgo、cao、al2o3和sio2；

步骤2，将水和预处理后的电石厂固废废渣进行混合，对混合后的物质进行抽滤分离岀浸渍液和滤饼；

步骤3，对分离得到的浸渍液和滤饼分别进行烟气脱硫；

步骤4，收集步骤3中烟气脱硫后的产物，并对其进行过滤。

步骤1中将电石厂固废废渣烘干后，粉碎至20目以下，得到预处电石厂固废废渣。

步骤2中水作为浸出溶剂与预处电石厂固废废渣混合，常温搅拌浸渍，利用抽滤装置抽滤，得到浸渍液与滤饼；水的用量与预处电石厂固废废渣的用量满足每克的电石厂固废对应加入100ml的水；常温是指10～30℃；浸渍时间为30min。

步骤3中分离得到的浸渍液进行烟气脱硫，具体步骤如下：

①将浸渍液经喷嘴雾化后泵入吸收塔，烟气通过引风机进入吸收塔，烟气和吸收液逆流接触，烟气中的二氧化硫与吸收液中的氢氧化钙和氢氧化镁发生反应；

②吸收塔底部通过搅拌器不断搅拌，并通过鼓风机鼓入空气，氧化步骤①中脱硫反应后的产物；

③通过浆液排出泵将吸收塔底部的浆液排出吸收塔，收集起来。

步骤①中，吸收液的ph值：10～11.8，步骤③中的浆液的ph值为：8.5～10。

步骤3中分离得到的滤饼进行烟气脱硫，具体步骤如下：

①在滤饼中添加助溶剂，在水溶液中常温搅拌浸渍，滤饼溶解形成的氢氧化铝、氢氧化钙和氢氧化镁浸渍液，将浸渍液经喷嘴雾化后泵入吸收塔，烟气与吸收液发生反应；水的用量与预处电石厂固废废渣的用量满足每克的滤饼对应加入100ml的水；常温是指10～30℃；浸渍时间为3h；

②收集氧化后的浆液。

步骤①中，吸收液的ph值：8～10，步骤②中的浆液的ph值为：5.5～8。

将步骤3中从吸收塔底部收集的浆液通过过滤得到硫酸铝溶液、硫酸镁溶液和硫酸钙固体，将硫酸镁溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶得到七水硫酸镁，硫酸铝溶液用于进一步加工成所需的铝化合物；冷却结晶是指在-8～0℃冷却结晶。

本发明的机理是：电石厂固废预处理可除去固废本身多余的水分，减小其废渣粒度，使其易于溶解。水极性大、溶解范围广、经济易得，以水作为浸出溶剂浸渍预处电石厂固废，使固废中的部分氧化钙、氧化镁水解成氢氧化钙、氢氧化镁，经抽滤后得到浸渍液和固废滤饼。浸渍液呈碱性，用于烟气脱硫的吸收液ph值为10～11.8。固废滤饼含有大量的氧化铝和二氧化硅，在氧化铝水溶液中添加激活剂，其水溶性增大，所形成吸收液ph值为8.5～10。常温下，二氧化硅和水不反应，沉积于浆液罐底，需定期排出防止出现堵塞。吸收液的ph值对二氧化硫的吸收速率影响很大，ph值为10～11.8时，吸收速率在3分钟内几乎反应完毕。浆液罐设搅拌器能保证浆液的均匀，防止浆液沉淀，并增强氢氧化钙和氢氧化镁的活化效果。浆液池设搅拌器能防止浆液沉淀、结垢和堵塞，硫酸镁溶液蒸发浓缩至溶液呈稀粥状的粘稠液体时，停止加热，使溶液接近饱和，利于晶体析出。

浸渍的主要反应式如下：

cao+h2o＝ca(oh)2

mgo+h2o＝mg(oh)2

浸渍液脱硫的主要反应式如下：

ca(oh)2+so2＝caso3·h2o

caso3·h2o+so2＝ca(hso3)2

mg(oh)2+so2＝mgso3+h2o

caso3·h2o+1/2o2+h2o＝caso4·2h2o

ca(hso3)2+o2+2h2o＝caso4·2h2o+h2so4

mgso3+1/2o2＝mgso4

固废滤饼水溶液脱硫的主要反应式如下：

2al(oh)3+3so2＝al2(so3)3+3h2o

al2(so3)3+3/2o2＝al2(so4)3

本发明利用电石厂固废进行烟气脱硫，常温条件下，烟气脱硫效率可达90％以上，脱硫速率在3分钟以内基本完成，实现了电石厂固废的循环再利用，工艺流程简单，成本和运行费用极低，具有非常显著的环境效益和经济效益。

本实施例以电石厂固废用于陕西榆林某公司运营的锅炉烟气处理情况为例，对本发明进行解释说明。

本实施例中的电石工业固废样品的x射线荧光光谱分析结果如下表1所示：

表1电石厂工业固废主要成分与含量检测结果

由表1可知，该电石厂固废主要由al2o3、cao、mgo、sio2四种成分组成，其中mgo与cao含量分别占总含量的43.44％和30.11％，两者含量总和约占总含量的73％，因此，该电石厂固废水溶液呈碱性。

实施例

将电石厂固废废渣烘干后，粉碎至20目以下，得到预处电石厂固废废渣。将水作为浸出溶剂与预处电石厂固废废渣混合，在不同温度下，搅拌浸渍30min，利用抽滤装置抽滤，得到浸渍液与滤饼。浸渍液的ph值在10到11.8之间，将浸渍液经喷嘴雾化后泵入吸收塔，烟气通过引风机进入吸收塔，烟气和吸收液逆流接触，烟气中的二氧化硫与吸收液中的氢氧化钙和氢氧化镁发生反应。吸收塔底部通过搅拌器不断搅拌，并通过鼓风机鼓入空气。同时通过浆液排出泵将吸收塔底部的浆液排出吸收塔，收集起来。从吸收塔底部收集的浆液通过过滤得到硫酸镁混合溶液和硫酸钙固体等，将混合溶液通过蒸发浓缩在-8℃的温度下冷却结晶得到七水硫酸镁。

处理烟气的so2初始浓度为3000mg/l，常温条件下，处理后烟气的so2浓度为210mg/l，脱硫效率为93％，脱硫反应在3min内基本完成。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明原理依据下实施的电石厂固废脱硫再循环利用的方法或者利用本发明原理变通所作的电石厂固废脱硫再循环利用的方法，都在本发明的保护范围之内。