电石灰在氧化铝生产中回收刺胶碱的试验研究

电石灰在氧化铝生产中回收刺胶碱的试验研究

电石化学的名字是碳化钙，外观是灰色、棕色、黑色或棕褐色的块体。这是合成化工的基本原料。通过电石作为原料，可以合成各种有机化合物，为工业、农业和医药提供原料。工业电石的主要成分是碳化钙,其余为游离氧化钙、碳以及硅、镁、铁、铝的化合物及少量的磷化物、硫化物。电石与水反应生成乙炔及电石灰。电石灰的主要成分是Ca(OH)2,作为工业废渣堆积如山,每年全国排出量有1亿多吨,大量的废渣未能得到有效的利用,对周围环境造成很大压力。拜耳法氧化铝生产过程中,产生大量的碳酸钠,大量的碳酸钠对生产系统是有害的,为了保证生产的正常进行,一般采用石灰苛化法回收碳碱:通过碳酸钠溶解,然后添加石灰将碳碱变成苛碱。电石灰作为工业废渣,其价格大约为工业石灰价格的1/(6～10),用电石灰苛化法回收碳碱未见报道。如果利用电石灰代替工业石灰进行碳碱的苛化回收,可以大大节约资源与成本,实现对废物的综合利用,有利于降低氧化铝生产成本、节约资源,发展绿色环保型企业。本文进行了用电石灰代替工业石灰在拜耳法氧化铝生产苛化工段回收碳碱的试验研究,结果令人满意。在拜耳法氧化铝生产工艺中,用电石灰代替工业石灰进行苛化回收苛性碱,可以获得可观的经济效益,以年产100万吨氧化铝计算,每年可节约费用520多万元,而且苛化条件与石灰相似,不需要新增加设备及人员,具有良好的推广价值。1试验原理对母液蒸发析出的碳酸盐进行苛化回收苛性碱,其主反应是:2刚性试验2.1试验原材料试验主要原料为电石灰和蒸发排盐压滤机滤饼,其主要成分分别见表1、表2。2.2有效钙+电石灰固相反应的合成[c/nc试验在恒温为95℃的水浴锅中进行,先用蒸发排盐滤饼配制NT为85g·L-1左右的苛化原液,然后取500ml苛化原液倒入1000ml的三口瓶中,装好搅拌和温度计,将苛化原液预热到95℃后,按有效钙苛化分子比([C/NC]——电石灰中有效钙与苛化原液中NC的分子比)为1.05加入电石灰,在95℃反应1.5h后取滤液分析、计算。2.3试验程序试验流程如图1所示。3试验结果与讨论3.1效钙+b液-钙的行为电石灰添加量对苛化率的影响见表3。由表3可以看出:随着有效钙苛化分子比的增大,苛化率不断上升,而增长的幅度却逐步降低。有效钙苛化分子比大于1.05后,苛化率上升不明显。所以,有效钙苛化分子比最佳范围为1.05～1.10。3.2nt原对劳动极低的影响NT原是苛化工艺需要控制的一个重要指标,不但直接影响苛化率,还会对后续的蒸发工段能耗产生重要影响,在相同或者接近苛化率的情况下,NT原越高越好。试验结果见表4。由于苛化前后的NT不会发生变化,所以从表4可以看出:随着NT原增加,苛化率呈下降的趋势。NT原<90g·L-1,苛化率下降幅度较小。当NT原>90g·L-1,苛化率迅速下降。NT原为120g·L-1时,苛化率较NT原为90g·L-1降低了20%左右。由以上分析可知,电石灰苛化的最佳NT原范围为85～90g·L-1。3.3nc原对程序调节的影响苛化率反映Na2CO3转变为NaOH的转化程度,苛化原液中NC原的浓度不但影响苛化率的高低,还直接影响苛化后苛化液中NC的浓度。苛化反应要求得到较高的苛化率和较低苛化液NC浓度,NC原对苛化率和苛化液的影响见表5。从表5可以看出:NC原的浓度越高,苛化率越低。NC原>65g·L-1后,苛化率明显下降。从表5中还可以看出,NC原>65g·L-1后苛化液NC的浓度明显增高。分析可知:电石灰苛化的最佳NC原的浓度<65g·L-1。一般情况下,用蒸发排盐压滤机滤饼配制90g·L-1的苛化液,NC原的浓度在60～65g·L-1,因此可以直接用洗液配制,进行苛化。3.4不同温度对家庭暴力的效果苛化液是一个多相平衡的体系,温度对各相平衡的维持和移动产生重要影响。本研究选用不同的温度进行苛化试验,结果见表6。表6可以看出:随着温度的升高,苛化率不断增大。苛化温度<90℃,苛化率迅速提高。苛化温度>90℃,苛化率增长趋缓。所以,电石灰苛化的最佳温度范围为90～95℃。3.5劳化时间的影响苛化时间决定苛化是否完全,还影响着苛化效率。苛化时间对苛化率的影响见表7。从表7可以看出:苛化率随苛化时间的延长呈现先迅速增加后缓慢降低的趋势。苛化时间<1.0h,苛化率迅速提高,在1.0～2.0h内苛化率达到最大。苛化时间>2.0h后,苛化率开始缓慢下降。所以,电石灰苛化的最佳时间范围为1.0～2.0h。3.6用电石灰蚤化与石灰+灰黑的反应效果对比试验结果电石灰中含有一定量未反应的碳化钙,其代替石灰苛化可能会增加苛化液的有机物含量,从而影响使用。用电石灰苛化与石灰苛化进行了对比试验,试验结果见表8。从表8可以看出:电石灰苛化与石灰苛化苛化液中的有机碳含量相当。电石灰代替石灰苛化不会造成有机碳的升高,不会影响其在拜耳法氧化铝生产工艺中的使用。4经济分析与解释以年产100万吨氧化铝计算,见表9。5电石灰+石灰浆uf(1)电石灰用于拜耳法氧化铝生产苛化的最佳条件为:有效钙苛化分子比为1.05～1.10;苛化原液NT原85～90g·L-1,NC原<65g·L-1;苛化温度90～95℃;苛化时间1.0～2.0h。(2)与石灰苛化相比,电石灰苛化不会造成苛化液中有机碳含量的升高。(3)电石灰苛化条件