CN111977993A - 一种纯碱生产中将返石、返砂制浆进行脱硫或化灰的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纯碱生产中将返石、返砂制浆进行脱硫或化灰的装置及方法，所述方法包括将小颗粒返石及返砂采用湿法研磨后所得浆液，再经过螺旋洗砂机分流出乳浊液和固体细砂，乳浊液送入电厂进行脱硫，而固体细砂经过粉化后进入化灰机中进行化灰；其次本发明还可以直接将研磨过后的浆液直接送入化灰工序中，不仅对化灰浓度有较大的提高，也降低纯碱生产中的原料的消耗。本发明的返砂制浆联合生产工艺的实施，降低纯碱生产企业和热电公司的生产成本，同时适应当前环保形势和企业发展的需要，为企业走可持续发展道路提供有利的保障。

Description

一种纯碱生产中将返石、返砂制浆进行脱硫或化灰的装置及 方法
技术领域
本发明涉及氨碱法制纯碱厂工业中产生的固体废弃物综合利用，特别涉及一种纯碱生产中将返石、返砂制浆进行脱硫或化灰的装置及方法。
背景技术
纯碱是基本化学工业中产量最大、用途非常广泛的基本工业原料。目前我国是全球纯碱生产大国，是全球唯一拥有联碱、氨碱、天然碱三种成熟生产工艺的纯碱生产国。在我国纯碱生产企业中，主要是氨碱法制纯碱的生产工艺。但是对于现有技术中，利用氨碱法生产纯碱时，石灰石煅烧工序中必然会产生三种固体废弃物：返砂、返石和碎石。而随着环保力度的加大，石灰石煅烧工序所产生的三种固体废弃物将严重的制约着企业的可持续发展，也是目前制约企业发展的瓶颈。
在专利“一种纯碱厂工业中产生的固体废弃物制造脱硫剂的方法”(专利申请号：201310121724.7)中提出将返石、返砂、碎石均匀混合后，通过球磨机研磨选粉后进入成品仓。该工艺将固体三废转化为优质石灰石粉脱硫剂，但该工艺存在严重的不足，主要表现在：第一，以年产120万吨纯碱企业为计算，每日所产生的返石、返砂、碎石产量达到1000吨左右，而每天1000吨磨粉脱硫处理是难以达到处理能力的；第二，由于返石、返砂的理化性质，物料存在粉化的现象，对生产现场环境卫生造成严重的污染；第三，磨粉脱硫后所产生的废弃物，未能达到零污染零排放的要求；第四，由于返石、返砂的理化性质，物料存在粉化的现象，在电厂脱硫过程中对输送管道及设备造成严重的堵塞，使得设备无法正常运行。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种将石灰石煅烧工序所产生的粒度小于40mm的返石及返砂采用湿法研磨后，经过螺旋洗砂机分流出乳浊液和固体细砂，乳浊液送入电厂进行脱硫，而固体细砂经过粉化后进入化灰机中进行化灰；其次本发明可以直接将研磨过后的浆液送入化灰工序中，不仅避免了由于电厂停运而导致返砂无去处对环境造成严重影响，还能对化灰浓度有较大的提高，降低纯碱生产中的原料消耗。本发明的返砂制浆联合生产工艺的实施，降低纯碱生产企业和热电公司的生产成本，为纯碱在治理固体废砂中提供有利措施，同时也是适应当前环保形势和企业发展的需要，为企业走可持续发展道路提供有利的保障。
首先，提供本发明的一种纯碱生产中将石灰石煅烧工序所产生的返石、返砂制浆进行脱硫或化灰的装置，其包括一个用于储存返石、返砂的返砂仓，返砂仓的物料出口经进料管连接于球磨机的物料进口，球磨机的浆液出口经管道与用于暂存浆液的缓冲桶连接，缓冲桶的浆液输出管道分为第一、第二两个支管，第一支管经第一浆液泵后连接于螺旋洗砂机的物料进口，螺旋洗砂机的固体细砂出口经物料输送装置与化灰机连接，螺旋洗砂机的乳浊液出口经输送管道与发电厂的脱硫装置连接，第二支管经第二浆液泵后连接于化灰机。
进一步地，第一支管在第一浆液泵之后分出第三支管连接于返砂仓的液体进料口，和/或，第二支管在第二浆液泵之后分出第四支管连接于返砂仓的液体进料口。
进一步地，缓冲桶的洗水进口与洗水输入管道连接，洗水输入管道上设有用于加压的洗水泵，洗水泵与缓冲桶之间的洗水输入管道上设有用于控制洗水进入缓冲桶的阀门。
进一步地，第一支管上设有第一气动调节阀。
进一步地，洗水泵与用于控制洗水进入缓冲桶的阀门之间的洗水输入管道上分出的一个支管经第二气动调节阀后与返砂仓的洗水进口连接。
本申请中所述的返石、返砂是指纯碱生产中石灰石通过煅烧后生成石灰，再与水反应(行业中称为化灰)生成氢氧化钙乳状液(行业中称石灰乳)，而有些石灰石未完全煅烧以石灰石形式进行化灰，经过化灰工序后还是大颗粒的石头称为返石，小颗粒的(如通砂一样)称为返砂。
本发明进一步涉及一种将返石、返砂进行制浆并脱硫或化灰的方法，该方法包括：
(1)将返石、返砂筛分(例如使用返石转筛进行筛分)后，大块返石(粒度大于40mm)送入石灰窑二次煅烧，小颗粒返石(粒度为10-40mm)和返砂(粒度粒通常10mm以下)的混合物送入返砂仓，
(2)步骤(1)中返砂仓内返石和返砂的混合物料在洗水的带动下(进入球磨机的混合物料的流量可以是7-11t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)，洗水流量可以为20-25m3/h)经进料管进入球磨机，经球磨机研磨(通常达到12-286μm的粒度范围)后得到的浆液(浆液中固液比为15-23％，浆液中含CaO浓度保持在15～35tt)输送至缓冲桶，
(3)步骤(2)中缓冲桶内的浆液泵送至螺旋洗砂机，通过螺旋洗砂机将浆液中乳浊液与固体细砂分离，乳浊液浆液送入电厂进行脱硫，固体细砂送入本厂化灰机工序进行化灰；和/或
步骤(2)中缓冲桶内的浆液直接泵送至化灰机进行二次化灰。
在电厂不需要或需要量小于本发明方法产量的情况下，步骤(2)中缓冲桶内的浆液直接泵送至化灰机进行二次化灰，或者部分脱硫化灰，部分直接化灰，在二者同时进行的情况下，进行脱硫化灰的部分与直接化灰的部分的比例可根据需要设定。
本工艺可采用Φ1830*7000双仓湿式球磨机，其最高转速为24.3r/min，生产能力为7.8-13.8t/h，有效容积为16m3。本设备将高压电机采用变频操作，可通过频率的调节改变设备的转速，避免物料减小后，降低球磨机内钢球对设备筒体的冲击，提高设备使用寿命。
考虑浆液中固体细砂颗粒较小，可采用螺旋直径为500mm,处理能力(按照固体细砂量计算)在4-9t/h，螺旋转速在8-12.5r/min的螺旋洗砂机。
分离出乳浊液在送入电厂后若出现电厂使用过剩或停运时，可直接将球磨机研磨出浆液由缓冲桶直接送至化灰机进行二次化灰的情况下，避免了由于电厂停运而导致返砂无去处，对环境造成严重影响。也可有效的将化灰工序中化灰温度提升2-5℃，灰乳浓度提高3-5tt浓度，同时每吨纯碱可节约石灰石50千克。
进一步地，将缓冲桶内的浆液部分(通常占球磨机浆液总量的30～50wt％)输送至返砂仓，浆液二次进入球磨机内进行研磨。可有效的避免在球磨机进料量变小(例如低于常规进料量)时导致球磨机衬板损坏。
进一步地，步骤(2)中，当进入缓冲桶内的浆液固液比过高(例如浆液中固液比大于23％)时，通过洗水输入管道将洗水输送至缓冲桶用于稀释浆液的固液比(至固液比降至15-23％)，避免由于输送而导致管道的堵塞。
步骤(2)中，将洗水送入返砂仓内，洗水带动混合物料经进料管(优选流管)进入球磨机内部，避免由于长时间球磨机停运导致返砂粉化而堵塞返砂仓，其次采用进料流管进料可有效的改善现场的生产环境。
步骤(2)中，将缓冲桶上方接入洗水，用于当球磨机停止运行时采用洗水冲刷整条输送浆液管道，并集中沉淀后进去全厂的生产用水***，避免管道由于长时间停止到导致管道内浆液粉化使得管道堵塞。
本发明的有益效果：
(1)通过本发明工艺的实施可有效的治理纯碱生产中返砂，因粉化而导致环境的污染。
(2)通过本发明工艺的实施可使电厂脱硫效率达到99％以上，降低电厂生产成本的得同时，也为实现企业零排放提供保障。
(3)将本发明工艺中的浆液直接进入化灰机，可有效的将化灰工序中化灰温度提升2-5度，灰乳浓度提高3-5tt浓度，同时每吨纯碱可节约石灰石50千克。也可解决由于电厂停运而导致返砂堆积而对环境造成严重污染。
(4)本发明工艺与盐碱钙联产新工艺结合，使得在纯碱行业中首次开创了将返砂实现零排放、零污染的措施，为企业可持续发展提供后盾。
附图说明
图1为本发明的一种纯碱生产中将返石、返砂制浆进行脱硫或化灰的装置示意图。
附图标记：
返砂仓1，球磨机2，进料流管3，缓冲桶4，第一浆液泵5，第二浆液泵6，第一气动调节阀7，第二气动调节阀8，阀门9，螺旋洗砂机10，
浆液输出管道L，第一支管L1，第二支管L2，第三支管L3，第四支管L4，洗水输入管道L5，第五支管L6。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
如图1所示，本发明的一种纯碱生产中将返石、返砂制浆进行脱硫或化灰装置，其包括一个用于储存返石、返砂的返砂仓1，返砂仓1的物料出口经进料流管3连接于球磨机2的物料进口，球磨机2的浆液出口经管道与用于暂存浆液的缓冲桶4连接，缓冲桶4的浆液输出管道L分为第一、第二两个支管(L1，L2)，第一支管L1经第一浆液泵5后连接于螺旋洗砂机10的物料进口，螺旋洗砂机10的固体细砂出口经物料输送装置与化灰机连接，螺旋洗砂机10的乳浊液出口经浆液输送管道与发电厂的脱硫装置连接，第一支管L1经第一浆液泵5后分出第三支管L3，第二支管L2经第二浆液泵6后与化灰机连接，第二支管L2经第二浆液泵6后分出第四支管L4，第三支管L3与第四支管L4汇合后连接于返砂仓1的液体进料口。
缓冲桶4的洗水进口与洗水输入管道L5连接，洗水输入管道上设有用于加压的洗水泵(未图示)，洗水泵与缓冲桶之间的洗水输入管道上设有用于控制洗水进入缓冲桶的阀门9。
第一支管L1上设有第一气动调节阀7。
洗水泵与阀门9之间的洗水输入管道上分出的一个第五支管L6经第二气动调节阀8后与返砂仓1的洗水进口连接。
实施例1
一种纯碱生产中将返石、返砂制浆进行脱硫或化灰的方法，该方法包括：
(1)将12-16t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)返石、返砂筛分使用返石转筛进行筛分后，粒度大于40mm的大块返石送入石灰窑二次煅烧，粒度小于40mm的小颗粒返石和返砂的混合物7-11t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)筛入返砂仓，
(2)关闭洗水输入管道上的阀门，打开第二气动调节阀，洗水以20-25m3/h的流量输入至返砂仓，步骤(1)中返砂仓内返石和返砂的混合物料以7-11t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)的速度洗水带动下经进料流管进入球磨机，经球磨机研磨(至12-286μm粒度范围)后得到固液比为15-23％、CaO浓度在15～35tt的浆液输送至缓冲桶，
(3)步骤(2)中缓冲桶内的浆液将经第一浆液泵加压后，通过第一支管输送至螺旋洗砂机，螺旋洗砂机分离出乳浊液与固体细砂，乳浊液送入电厂进行脱硫，可使电厂烟气中二氧化硫含量将至8mg/m3以下(国家标准为100mg/m3以内)，将固体细砂送入化灰机进行化灰。
当球磨机进料量变小(例如低于常规进料量)时，将缓冲桶内的浆液部分输送至返砂仓，浆液二次进入球磨机内进行研磨。用于当球磨机停止运行时将缓冲桶上方接入洗水，采用洗水冲刷管道，以避免管道由于长时间停止到导致管道内浆液粉化使得管道堵塞。
实施例2
一种纯碱生产中将返石、返砂制浆进行化灰的方法，该方法包括：
(1)将12-16t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)返石、返砂筛分使用返石转筛进行筛分后，粒度大于40mm的大块返石送入石灰窑二次煅烧，粒度小于40mm的小颗粒返石和返砂的混合物7-11t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)筛入返砂仓，
(2)关闭洗水输入管道上的阀门，打开第二气动调节阀，洗水以20-25m3/h的流量输入至返砂仓，步骤(1)中返砂仓内返石和返砂的混合物料以7-11t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)的速度洗水带动下经进料流管进入球磨机，经球磨机研磨(至12-286μm粒度范围)后得到固液比为15-23％、CaO浓度在15～35tt的浆液输送至缓冲桶，
(3)步骤(2)中缓冲桶内的浆液经第二浆液泵加压后输送至化灰机进行二次化灰，避免了由于电厂停运而导致返砂无去处，并对环境造成严重影响。也可有效的将化灰温度提升2-5℃，灰乳浓度提高3-5tt浓度，同时每吨纯碱可节约石灰石50Kg。
实施例3
一种纯碱生产中将返石、返砂制浆进行脱硫或化灰的方法，该方法包括：
(1)将12-16t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)返石、返砂筛分使用返石转筛进行筛分后，粒度大于40mm的大块返石送入石灰窑二次煅烧，粒度小于40mm的小颗粒返石和返砂的混合物7-11t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)筛入返砂仓，
(2)关闭洗水输入管道上的阀门，打开第二气动调节阀，洗水以20-25m3/h的流量输入至返砂仓，步骤(1)中返砂仓内返石和返砂的混合物料以7-11t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)的速度洗水带动下经进料流管进入球磨机，经球磨机研磨(至12-286μm粒度范围)后得到固液比为15-23％、CaO浓度在15～35tt的浆液输送至缓冲桶，
(3)步骤(2)中缓冲桶内的浆液部分经第一浆液泵加压后，通过第一支管输送至螺旋洗砂机，螺旋洗砂机分离出乳浊液与固体细砂，乳浊液送入电厂进行脱硫，可使电厂烟气中二氧化硫含量将至8mg/m3以下(国家标准为100mg/m3以内)，将固体细砂送入化灰机进行化灰，
(4)步骤(2)中缓冲桶内的浆液剩余部分经第二浆液泵加压后输送至化灰机进行二次化灰，可避免由于电厂脱硫用量变小而导致球磨机产能过剩的情况。化灰温度、灰乳浓度提高有着一定的帮助，同时降低纯碱生产的消耗。
实施例4
(1)将16-20t/h(以年产60万吨纯碱企业计算，且石灰生烧情况下)返石、返砂筛分使用返石转筛进行筛分后，粒度大于40mm的大块返石送入石灰窑二次煅烧，粒度小于40mm的小颗粒返石和返砂的混合物10-13t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)筛入返砂仓，
(2)关闭洗水输入管道上的阀门，打开第二气动调节阀，洗水以20-25m3/h的流量输入至返砂仓，步骤(1)中返砂仓内返石和返砂的混合物料以10-13t/h(以年产60万吨纯碱企业计算)的速度在洗水带动下经进料流管进入球磨机，经球磨机研磨(至12-286μm粒度范围)后得到的固液比大于23％、含CaO浓度在15～35tt的浆液输送至缓冲桶，通过洗水输入管道将洗水输送至缓冲桶用于稀释浆液使固液比降至15-23％的浆液，
(3)步骤(2)中缓冲桶内的浆液将经第一浆液泵加压后，通过第一支管输送至螺旋洗砂机，螺旋洗砂机分离出乳浊液与固体细砂，乳浊液送入电厂进行脱硫，将固体细砂送入化灰机进行化灰。

Claims (9)

1.一种纯碱生产中将返石、返砂制浆进行脱硫或化灰的装置，其特征在于，其包括一个用于储存返石、返砂的返砂仓，返砂仓的物料出口经进料管连接于球磨机的物料进口，球磨机的浆液出口经管道与用于暂存浆液的缓冲桶连接，缓冲桶的浆液输出管道分为第一、第二两个支管，第一支管经第一浆液泵后连接于螺旋洗砂机的物料进口，螺旋洗砂机的固体细砂出口经物料输送装置与化灰机连接，螺旋洗砂机的乳浊液出口经浆液输送管道与发电厂的脱硫装置连接，第二支管经第二浆液泵后连接于化灰机。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一支管在第一浆液泵之后分出第三支管连接于返砂仓的液体进料口，和/或，第二支管在第二浆液泵之后分出第四支管连接于返砂仓的液体进料口。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一支管上设有第一气动调节阀。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，缓冲桶的洗水进口与洗水输入管道连接，洗水输入管道上设有用于加压的洗水泵，洗水泵与缓冲桶之间的洗水输入管道上设有用于控制洗水进入缓冲桶的阀门。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，洗水泵与用于控制洗水进入缓冲桶的阀门之间的洗水输入管道上分出的一个支管经第二气动调节阀后与返砂仓的洗水进口连接。
6.一种将返石、返砂制浆并进行脱硫或化灰的方法，该方法包括：
(1)将返石、返砂筛分后，大块返石(例如粒度大于40mm)送入石灰窑二次煅烧，小颗粒返石(例如粒度为10-40mm)和返砂的混合物送入返砂仓，
(2)步骤(1)中返砂仓内返石和返砂的混合物料在洗水的带动下经进料管进入球磨机，经球磨机研磨后得到的浆液输送至缓冲桶，
(3)步骤(2)中缓冲桶内的浆液泵送至螺旋洗砂机，螺旋洗砂机分离出乳浊液与固体细砂，乳浊液送入电厂进行脱硫，将固体细砂送入化灰机进行化灰；和/或
步骤(2)中缓冲桶内的浆液直接泵送至化灰机进行二次化灰。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在球磨机进料量变小(例如低于常规进料量)时将缓冲桶内的浆液部分输送至返砂仓，浆液二次进入球磨机内进行研磨。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，当进入缓冲桶内的浆液浓度过高(例如浆液中固液比大于23％)时，通过洗水输入管道将洗水输送至缓冲桶用于稀释浆液(至固液比降至15-23％)，避免由于输送而导致管道的堵塞。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，将缓冲桶上方接入洗水，用于当球磨机停止运行时采用洗水冲刷管道。
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