自动化分离及离心重选机筛分回收电石渣中矽铁技术研究

赵永禄，何贇彪，王振方

（新疆中泰化学（集团）股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830009）

自动化分离及离心重选机筛分回收电石渣中矽铁技术研究

赵永禄，何贇彪，王振方

（新疆中泰化学（集团）股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830009）

矽铁的回收对装置的节能降耗有较大的意义，同时矽铁进入板框对滤布造成磨损，增加了滤布消耗，为了降低成本，对矽铁回收装置进行了立项研究。

离心重选机；电石渣；回收；自动化分离

1 立项背景

矽铁是电石生产中产生的副产物，被用于还原冶炼所用的反应原理、反应原料、反应温度和矿热炉类型生产，自动化分离及离心重选机筛分回收电石渣中矽铁技术项目，主要是针对电石渣中的废矽铁进行二次回收利用[1]。

目前，中泰化学下属2家生产厂共生产PVC塑料150万t/a。2015年阜康能源公司二期扩能项目投产后，集团PVC生产总量达到230万t/a，将成为全球电石法生产PVC最大的生产制造商。

电石（碳化钙CaC2）在加水生成乙炔气体的同时也产生大量氢氧化钙废渣（俗称电石渣）。Ca（OH）2在水中的溶解度约为0．165 g（20℃），微溶于水。电石水解过程，一方面放出大量乙炔气体，另一方面固体Ca（OH）2微粒从溶液中析出，逐渐合并，聚结，沉淀，变稠，成为电石渣浆。

电石渣浆中除含有主要成分氢氧化钙之外，还含有不参加水解反应的固体杂质如矽铁、焦炭末、电极残棒以及没有完全水解而被包裹的微电石颗粒以及溶解在电石渣浆中的乙炔等气相物质。溢流电石渣浆浓度只有3%左右，经过浓密机浓缩，底流浓度仅能够提升到12%，再经过板框压滤机挤压，电石渣固含量仅达到60%左右。该公司乙炔车间每天生产压滤后呈浆糊状的电石湿渣达七千多吨。

（1）矽铁回收。该公司电石车间20个发生器日产电石渣500 t，含矽铁10%左右。其中，4%为大颗粒矽铁。目前，采用淘洗法每天可以回收20 t粗颗粒矽铁。采用离心重选工艺可以有效回收残留4%的细颗粒矽铁。从底流电石渣中每天可以多回收15～20 t矽铁。中泰化学现有2家PVC厂，二次资源综合利用项目投产后，每天可回收100 t矽铁，每年可回收三万多吨纯净矽铁。

（2）残炭回收。电石渣中约含有2%～3%的残炭，将2家PVC厂产生的电石渣中的残炭分离富集回收，每年可以回收6万t优质清洁燃料和还原剂。

（3）分离回收细粒碳化钙。从离心重选回收到的氢氧化钙团粒包裹体中，每天每家企业可以有效回收50 t未反应的包裹体细粒碳化钙，2家企业每年可多回收30 000 t碳化钙，节能减排效果明显。

（4）电石渣固液分离。仅阜康能源一家企业，每天水化反应处理电石3 600 t，产出含固量10%左右的电石渣浆5万t，压滤车间需不间断的压滤、清渣，工况条件差，能耗大，滤布损坏严重。该公司正在设计生产的高通透性的薄层过滤高效离心固液分离机[2]，投入使用后的减损增效，市场前景很大。

自动化分离及重心离心机筛分回收电石渣中矽铁技术项目的实施，可以作为：（1）规模化二次资源循环经济开发利用项目；（2）硅铁、乙炔和电石渣资源增值化项目；（3）节能减排环境治理项目；（4）提高危化品自动化控制和防止安全隐患的综合项目。

从复杂的电石渣浆胶体溶液体系和低浓度粗分散体系中进行固－固分离，固－液分离，气－液－固三相分离是对现代分离科学和专用装备工程的一个挑战。其工程技术难度在于：（1）溶液体系复杂；（2）溶质浓度低；（3）处理量大；（4）多组分多相高效分离；（5）有很低的边界成本限制；（6）行业中没有开发出成熟的工艺和装备。

2 技术研究项目的方法和思路

（1）矽铁回收。阜康能源公司日产溢流电石干渣5 000 t，含微细粒矽铁0．6%左右，采用离心重选工艺，每天可以有效回收0．4%的微粒矽铁，从溢流电石渣中每天可以多回收20 t矽铁。

（2）电石渣固液分离。该公司针对性设计生产的高通透性的薄层过滤高效离心固液分离机，投入使用后的减损增效和节水节电，降低消耗，市场前景很大。

3 实施的工艺方案

3.1 项目实施的工艺目标

以阜康能源公司乙炔车间生产为例，20台电石乙炔发生器日处理电石（CaC2）3 600 t，产生以氢氧化钙为主体的电石渣5 400 t。其中，5%～10%沉降在反应器底部的重电石渣通过间歇式气动闸阀放料外排方式排泄到发生器楼外的独立渣浆池中，目前采用人工冲洗方式清渣和回收部分大块矽铁。

90%以上的电石渣浆在乙炔发生器中，被大量水流稀释后，以溢流形式从反应器的顶部外排，经浓密机浓缩后通过板框压滤机最终固液分离。压滤后含水40%左右的电石渣供水泥厂原料利用。

在乙炔生产过程中，共产生2种电石渣浆：一种是固废总量较少但重矿物含量较高的乙炔发生器底流电石渣；另一种是固废总量较多但重矿物含量较少的乙炔发生器溢流电石渣。其中，底流电石渣在渣浆沉降池中被四目钢筛人为分成高压水冲洗易回收的大中颗粒渣及筛下中细颗粒渣2种。

研发过程中，生产车间要求采用自动化捞渣筛分清洗系统取代目前的人工冲洗回收方式，对电石渣中的大颗粒硅铁完全回收利用；利用自动化离心重选设备，对底流电石渣中的中细粒硅铁进行高效回收利用；采用自动化大型离心重选设备，对溢流电石渣中的微细粒硅铁进行高效回收利用。

3.2 存在的技术难题

（1）底流电石渣在原设计生产系统中是由20个分立的乙炔发生器，分别间歇式排料到20个独立的渣浆池中，再由人工冲洗大颗矽铁后把剩余渣浆疏通到渣浆泵池中。

在每个渣浆池中都安装1套自动化洗渣清运系统设备不容易摆开，成本明显过高。因此在现有设计条件下，只能每5个排料池共用1套洗渣清运自动化分离系统。项目的技术难点在于少动土建的原则下，如何将5个排渣池间歇排放出的电石渣自动化集中到同一个处理点位。

（2）大于4 mm的大颗粒矽铁与电石渣分离比较容易，但小于1 mm的细粒矽铁与电石渣中的碳粒、电石渣团聚体及碎石分离较难。目前行业内没有成熟的方法和成功案例。

（3）溢流电石渣浆中的矽铁含硅品位高，但总含量低，对高效富集分离技术与装备的要求很高，是共认的技术难题。

（4）技术经济可行性

离心重选机与常规的重选设备摇床、螺旋溜槽、跳汰机相比，处理能力大、处理速度快，占地面积小、重矿物回收率高，是典型的高效短流程重选分离设备。在资源利用特别是黄金和重矿物回收富集领域，得到行业内专家学者的青睐与广泛认可。

［1］樊庆霈，韩 巍，帕尔哈提·买买提依明，等．中国氯碱，2015．

［2］张友坤，等．电石渣的处理及回收利用．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