鹽酸法處理石棉尾礦生產(chǎn)工藝及設(shè)備

1、.鹽酸法處理石棉尾礦生產(chǎn)工藝及設(shè)備張國(guó)臣、李新平一、 概述：石棉尾礦是在石棉礦采選中產(chǎn)生的礦物殘?jiān)?主要成分為蛇紋石,還含有少量滑石、白云石和方解石?；瘜W(xué)成分主要為SiO2、MgO和少量鐵、鋁、鈣等其他物質(zhì)。我國(guó)是世界上石棉生產(chǎn)大國(guó),石棉儲(chǔ)量居世界第三位,但我國(guó)石棉礦中含石棉量不高,一般在1%4%之間,即生產(chǎn)一噸石棉將產(chǎn)生近百噸石棉尾礦。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年生產(chǎn)石棉34萬多噸,年產(chǎn)生石棉尾礦數(shù)千萬噸,目前全國(guó)石棉尾礦的貯存量已達(dá)到幾十億噸。這些龐大的尾礦山不僅占據(jù)了大量土地資源,而且污染環(huán)境對(duì)人類健康和安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。高效綜合利用石棉尾礦無論是對(duì)于石棉產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展還是石棉產(chǎn)區(qū)的環(huán)境

2、保護(hù)，都是十分必要的。采用鹽酸分解石棉尾礦礦粉，將礦粉中氧化鎂轉(zhuǎn)化為氯化鎂，經(jīng)過濾、凈化、溶液處理提純，通過三位一體化工分解爐一步生產(chǎn)出輕質(zhì)氧化鎂。酸浸后的濾渣中的二氧化硅，經(jīng)過干燥后生產(chǎn)白炭黑。通過對(duì)酸浸液凈化回收氧化鐵，洗滌液生產(chǎn)聚合氯化鋁。通過工藝條件生產(chǎn)試驗(yàn)、物料衡算和經(jīng)濟(jì)效益分析，我們認(rèn)為該工藝從石棉尾礦礦粉中制取輕質(zhì)氧化鎂和白炭黑等生產(chǎn)具有流程短、投資少，收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、不出其它副產(chǎn)品、無環(huán)境污染的特點(diǎn)。二、生產(chǎn)工藝介紹某地石棉尾礦成分如下， 名稱SiO2MgOFe2O3Al2O3CaO燒失量含量38.4338.505.073.231.2513.351、 鹽酸浸漬：用鹽酸浸漬后

3、得到溶液：MgCI2， FeCI3，AlCI3，CaCI2，和固體SiO2的混合物，將其泵入板框壓濾機(jī)過濾，得到SiO2濾餅，經(jīng)洗滌干燥得到SiO2產(chǎn)品，濾液進(jìn)入PH調(diào)節(jié)罐。2、氧化鐵紅：在PH調(diào)節(jié)罐中（液體MgCI2，F(xiàn)eCI3，AlCI3，CaCI2）加入MgO調(diào)節(jié)PH值為PH5.5左右，用泵送入板框壓濾機(jī)過濾得到Fe(OH)3濾餅，經(jīng)“同步逆位煅燒爐”得到氧化鐵紅產(chǎn)品。剩余濾液成分為MgCI2，有少量AlCI3，CaCI2，將其存入分解前儲(chǔ)罐。3、 氧化鎂：分解前儲(chǔ)罐中的液體，用泵送入“霧神三位一體化工分解爐”，經(jīng)濃縮、干燥、分解得到MgO和少量AlCI3、CaCI2混合物，尾氣由系統(tǒng)風(fēng)

4、機(jī)送入鹽酸吸收系統(tǒng)，經(jīng)吸收系統(tǒng)后得到25%左右的鹽酸，將鹽酸泵入鹽酸儲(chǔ)罐，用于浸漬石棉尾礦。將MgO混合物送入氧化鎂洗滌罐，洗滌后泵入板框壓濾機(jī)，由軟化水洗滌，洗滌后的濾餅為氫氧化鎂，將氫氧化鎂濾餅送入“霧神三位一體煅燒爐”，經(jīng)煅燒得到純度大于99%的高純度氧化鎂產(chǎn)品。板框洗滌后的液體為AlCI3、CaCI2混合物，將其送入凈水劑儲(chǔ)罐。4、 廢水處理：將氧化鎂洗液（AlCI3、CaCI2混合液）泵入帶攪拌的水處理罐，加入硫酸鋁，泵入板框壓濾機(jī)過濾后除去硫酸鈣，硫酸鈣作為水泥添加劑使用，液體為AlCI3溶液，經(jīng)濃縮后聚合生產(chǎn)聚合氯化鋁產(chǎn)品。5、工藝流程總圖：鹽酸反應(yīng)釜板框壓濾機(jī)濾液氧化鎂SIO2

5、脈沖干燥白炭黑Fe(OH)3板框壓濾機(jī)三位一體分解爐爐鹽酸吸收初級(jí)氧化鎂軟化水板框壓濾機(jī)氧化鎂煅燒爐高純氧化鎂氧化鐵紅煅燒爐氧化鐵紅產(chǎn)品三、 主要設(shè)備簡(jiǎn)介1、“霧神三位一體化工分解爐”以前國(guó)外資料中多次提到用噴霧焙燒法生產(chǎn)氧化鎂的介紹，但在設(shè)備方面沒有詳細(xì)的說明，導(dǎo)致有工藝沒有生產(chǎn)設(shè)備，沒有很好的投入應(yīng)用?！办F神三位一體化工分解爐”是利用高溫?zé)犸L(fēng)作為熱源，使氯化鎂溶液在高壓噴霧的狀態(tài)下，完成物料的濃縮過程，濃縮后的氯化鎂溶液在高壓噴霧狀態(tài)下完成干燥過程并脫除其結(jié)構(gòu)水，得到粉狀一水氯化鎂，一水氯化鎂經(jīng)關(guān)風(fēng)機(jī)進(jìn)入高溫煅燒系統(tǒng)，在煅燒系統(tǒng)，一水氯化鎂被分解成氧化鎂和氯化氫氣體，氯化氫在系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的作用

6、下進(jìn)入鹽酸吸收系統(tǒng)，經(jīng)吸收后尾氣排放。高溫?zé)犸L(fēng)先進(jìn)入高溫煅燒塔，完成氯化鎂的分解后，在系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的作用下，進(jìn)入噴霧干燥系統(tǒng)，干燥后的尾氣，在系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入噴霧濃縮系統(tǒng)，濃縮后的低溫尾氣經(jīng)高壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入鹽酸吸收系統(tǒng)，經(jīng)吸收后尾氣排空。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量階梯利用，高效節(jié)能，熱能利用率達(dá)到85%以上，由于在封閉狀態(tài)下工作，不僅自動(dòng)化程度高，而且工藝過程無污染。熱源可以采用煤氣、天然氣或直燃式熱風(fēng)爐。配置非常靈活。設(shè)備的流程圖如下：(虛線為干燥氣體走向，實(shí)線為液體走向）：水蒸汽排空鹽酸吸收系統(tǒng)氯化鎂液體罐高壓泵濃縮塔濃縮后儲(chǔ)罐高效收粉器一水氯化鎂噴霧干燥塔高壓泵化工分解爐高效收粉器高溫?zé)嵩囱趸V包裝高壓引

7、風(fēng)機(jī)鹽酸儲(chǔ)罐2、 三位一體煅燒爐三位一體煅燒爐是脈沖干燥、懸浮煅燒和流體力學(xué)原理的最新科學(xué)應(yīng)用成果，是高效節(jié)能的煅燒和化學(xué)分解設(shè)備。其工藝流程如下：燃?xì)馊紵腋邷亟o料器高壓引風(fēng)機(jī)布袋除塵器動(dòng)態(tài)煅燒爐高效收粉器特種關(guān)風(fēng)機(jī)高效冷卻機(jī)成品 干燥塔進(jìn)料機(jī)原料濾餅高效收粉器特種關(guān)風(fēng)機(jī)連續(xù)關(guān)風(fēng)機(jī)返料螺旋機(jī)預(yù)煅燒塔高效收粉器特種關(guān)風(fēng)機(jī)以堿式碳酸鎂制備高活性輕質(zhì)氧化鎂為例敘述三位一體同步逆位煅燒爐的工藝過程；將堿式碳酸鎂濾餅加入定量螺旋加料斗中，依據(jù)煅燒爐尾部（或布袋收粉器尾部）的溫度控制系統(tǒng)傳遞過來的信號(hào)調(diào)整定量螺旋的加料速度，將待干燥和煅燒的堿式碳酸鎂濾餅送入干燥塔，由來自預(yù)煅燒高效旋風(fēng)分離器的高溫尾氣將

8、堿式碳酸鎂濾餅送入打散器，經(jīng)打散器打散后的堿式碳酸鎂濾餅在高速氣流的作用下，被送入干燥塔中，在干燥塔中物料的表面水被脫除。干燥后的物料在熱氣流的作用下進(jìn)入高效旋風(fēng)分離器，在旋風(fēng)分離器的作用下，干燥后的物料落入集料箱中，經(jīng)關(guān)風(fēng)機(jī)進(jìn)入預(yù)煅燒系統(tǒng)，尾氣進(jìn)入布袋收粉器，經(jīng)布袋分離后，物料經(jīng)螺旋輸送機(jī)返回預(yù)煅燒塔進(jìn)行煅燒，尾氣經(jīng)高壓離心引風(fēng)機(jī)排入大氣。集料斗中干燥后的物料經(jīng)特種閉風(fēng)器后落入預(yù)煅燒系統(tǒng)加速器，由來自煅燒系統(tǒng)的高溫氣體攜帶進(jìn)入預(yù)煅燒塔，在預(yù)煅燒塔中堿式碳酸鎂升溫，脫去結(jié)構(gòu)水和部分分解為氧化鎂，預(yù)煅燒后的物料在氣流的攜帶下進(jìn)入預(yù)煅燒分離器。分離后成品落入暫存箱，經(jīng)特種關(guān)風(fēng)機(jī)進(jìn)入煅燒系統(tǒng)。經(jīng)預(yù)煅

9、燒的物料進(jìn)入高溫?zé)犸L(fēng)管，由來自高溫?zé)犸L(fēng)爐的高溫氣體攜帶物料經(jīng)高速打散器，進(jìn)入加速室，加速進(jìn)入煅燒塔，在煅燒塔中物料被煅燒，分解得到輕質(zhì)氧化鎂產(chǎn)品，輕質(zhì)氧化鎂在氣流的攜帶下進(jìn)入高效旋風(fēng)分離器。分離后成品落入暫存箱，成品經(jīng)特種關(guān)風(fēng)機(jī)、高效冷卻機(jī)、包裝即得高活性輕質(zhì)氧化鎂成品。分離后的高溫尾氣攜帶干燥過的物料進(jìn)入預(yù)煅燒系統(tǒng)。完成系統(tǒng)煅燒工藝。3、 同步逆位煅燒爐同步逆位煅燒爐主要由螺旋加料機(jī)、打散機(jī)、高溫?zé)嵩?、煅燒裝置、高效旋風(fēng)分離器、自行控制閉風(fēng)機(jī)、干燥塔、高壓離心引風(fēng)機(jī)等組成。二位一體同步逆位煅燒爐工藝流程圖天然氣燃燒室高溫加速裝置高壓引風(fēng)機(jī)布袋除塵器動(dòng)態(tài)煅燒爐高效收粉器特種關(guān)風(fēng)機(jī)高效冷卻機(jī)成品

10、干燥塔打散機(jī)喂料機(jī)高效收粉器特種關(guān)風(fēng)機(jī)連續(xù)關(guān)風(fēng)機(jī)本工藝是閃速干燥機(jī)、旋流動(dòng)態(tài)煅燒爐和國(guó)際先進(jìn)的氣流對(duì)撞技術(shù)的有機(jī)結(jié)合體。將待干燥氫氧化鐵加入定量螺旋加料斗中，依據(jù)煅燒爐尾部（或布袋收粉器尾部）的溫度控制系統(tǒng)傳遞過來的信號(hào)調(diào)整定量螺旋的加料速度，將待干燥和煅燒的氫氧化鐵送入干燥塔，由來自高效旋風(fēng)分離器的高溫尾氣將物料送入打散機(jī)，經(jīng)打散機(jī)打散后的氫氧化鐵在高速氣流的作用下，被送入干燥塔中，在干燥塔中氫氧化鐵的表面水被脫除。干燥后的氫氧化鐵在熱氣流的作用下進(jìn)入高效旋風(fēng)分離器，在旋風(fēng)分離器的作用下，干燥后的氫氧化鐵落入集料箱中，尾氣進(jìn)入布袋收粉器，超細(xì)被收集經(jīng),包裝即得氧化鐵紅產(chǎn)品，在尾部高壓離心引風(fēng)

11、機(jī)的作用下，尾氣經(jīng)高壓離心通風(fēng)機(jī)排入大氣。集料斗中干燥后的電氫氧化鐵特種閉風(fēng)器后落入高溫?zé)犸L(fēng)管，由來自高溫?zé)犸L(fēng)爐的高溫氣體攜帶物料經(jīng)高速打散機(jī)，進(jìn)入加速室，物料經(jīng)加速度室后，提高運(yùn)行速度，進(jìn)入煅燒塔，在煅燒塔中物料被煅燒到設(shè)計(jì)指標(biāo)后，進(jìn)入下一級(jí)高效旋風(fēng)分離器。分離后成品落入暫存箱，物料流經(jīng)特種關(guān)鳳機(jī)后，再經(jīng)冷卻、包裝即得成品物料。分離后的高溫尾氣在高壓引風(fēng)機(jī)的作用下攜帶來自定量螺旋給料器的氫氧化鐵，經(jīng)高速打散機(jī)進(jìn)入干燥系統(tǒng)。完成系統(tǒng)煅燒工藝。本工藝過程采用氣流動(dòng)態(tài)干燥和煅燒，系統(tǒng)熱源能量重復(fù)利用，高效節(jié)能，設(shè)備進(jìn)料和出料連續(xù)運(yùn)行，自動(dòng)化程度高，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度小。產(chǎn)品活性高、品質(zhì)好。設(shè)備占地面積

12、小，熱源靈活，可采用天然氣、煤氣、直燃式熱風(fēng)爐以及電石爐尾氣等。四、 投資估算（年處理1.5萬噸石棉尾礦）年處理1.5萬噸石棉尾礦項(xiàng)目總投資5000萬元，其中設(shè)備投資2500萬元，其它500萬元，流動(dòng)資金1500萬元，不可不可預(yù)見費(fèi)500萬元。年處理1.5萬噸石棉尾礦設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量功率備注1鹽酸儲(chǔ)存罐3.5*4.54802浸漬罐3.0*4.0315*3753板框壓濾機(jī)2004904Ph調(diào)節(jié)罐3.0*4.0311*3705板框壓濾機(jī)802306氯化鎂儲(chǔ)罐3.0*4.03247軟化水裝置0.02588軟化水罐3.0*4.02159三位一體分解爐68010鹽酸吸收系統(tǒng)12011氧

13、化鎂洗滌罐2.0*4.021812板框壓濾機(jī)10023013氧化鎂煅燒爐46014氧化鐵紅煅燒爐28015白炭黑脈沖氣流16016泵類2217管道閥門3518熱源12019變配電20合計(jì)2337五、 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益1、年處理1.5萬噸石棉尾礦項(xiàng)目收入產(chǎn)品高純氧化鎂：5000噸/年白炭黑：5000噸/年氧化鐵紅：700噸/年凈水劑（聚合氯化鋁）：2500噸/年2、經(jīng)濟(jì)效益高純氧化鎂：目前高純氧化鎂純度大于97%，目前市場(chǎng)價(jià)位為1200014000元/噸，本項(xiàng)目氧化鎂純度大于99%，取價(jià)格為10000元/噸，年銷售收入5000萬元。白炭黑：本項(xiàng)目白炭黑主要用于農(nóng)藥載體和干粉滅火劑等，目前市場(chǎng)價(jià)格為30003500元/噸，本項(xiàng)目白炭黑價(jià)格取2000元/噸，年銷售收入1000萬元。氧化鐵紅：目前氧化鐵紅市場(chǎng)價(jià)格為30004000元/噸，本項(xiàng)目氧化鐵紅價(jià)格取2000元/噸，年銷售收入140萬元。凈水劑（聚合氯化鋁）：目前聚合氯化鋁市場(chǎng)價(jià)格為12001500元/噸，本項(xiàng)目聚合氯化鋁價(jià)格取1000元/噸，年銷售收入250萬元。本項(xiàng)目年銷售收入為：6390萬元。本項(xiàng)目原材料，只有第一次需要采購鹽酸，正常生產(chǎn)時(shí)循環(huán)利用。制造成本有：人工費(fèi)、包裝材料、電耗、煤耗。六、 結(jié)論1.本工藝在生產(chǎn)輕質(zhì)氧化鎂不經(jīng)過鎂鹽的沉淀轉(zhuǎn)換過程，減少