化工公司持续清洁生产铬铁矿焙烧工艺采用少钙焙烧实施方案.docx

化工公司持续清洁生产锚铁矿焙烧工艺采用少钙焙烧实施方案“少钙焙烧”是天津化工研究院格盐行业专家纪柱在1981年格盐顾问组会议上介绍铭盐新工艺中美国大祥公司专利时首次提出。通常铝铁矿氧化焙烧时，需加入大量的白云石、石灰石等惰性物质作填充剂，以防止炉料烧结，详见1.3.2o由方案1.1的论述可知，铭铁矿有钙焙烧工艺因为存在产渣量大和废渣难以解毒等无法克服的固有污染问题，不可避免的面临淘汰和被符合清洁生产要求的先进工艺而取代，无钙焙烧工艺是国际公认的格盐工业发展的必然趋势。与有钙焙烧相比，少钙焙烧由于减少其钙质填料白云石的用量，大大降低了由白云石带来的氧化镁含量，故排渣量较有钙焙烧法低约0.40.5tt红矶钠，有的厂净排渣已降到了1.3tt红机钠。因此，企业在没有能力实现无钙焙烧改造之前，可以逐步减少白云石的用量，改用石灰石并增大返渣量进行配料，采用少钙、高格、高碱度进行氧化焙烧，也能够收到明显降低排渣量的效果。天津同生化工厂上世纪八十年代曾有多年只用石灰石、不加白云石，增加（已彻底风化细碎的）返渣量，不仅排渣量明显减少，转化率也超过90%,有的甚至超过95%。重庆民丰和济南裕兴化工厂都曾采用过少钙焙烧工艺，有较成熟的经验。1.1铭铁矿少钙焙烧的技术可行性1.Ll铝铁矿少钙焙烧的反应原理格铁矿的少钙焙烧，系指在格铁矿氧化焙烧时，加入少量的填充剂白云石、石灰石等惰性物，同时提高铭铁矿及纯碱的用量，相应地增加辂返回渣的用量，以铭铁矿、铭返回渣代替部分白云石、石灰石作为惰性填加剂，分散在焙烧时形成的液相中，防止炉料烧结，以提高格的回收率，具体反应如下：4Na2CO3+2MgOCr203+302=2Mg0+4Na2Cr0l+4C02t(1)8Na2C03+4Fe0Cr203+702=2Fe203+8Na2Cr04+8C021(2)Na2C03÷SiO2=Na2SiO3+CO2t(3)Na2C03÷A1203=2NaA102+C02t(4)Na2Si03+Ca0=CaSiO3+Na2O(5)Na2SiO3÷MgO=MgSiO3+Na2O(6)NaAl 02+Ca0=Ca (AlO2) 2÷Na20(7) Na2CrO4+CaO=CaCrO4+Na2O(8)上述反应中，式（1）、（2）是大窑内的主反应，（3）、（4）是副反应，随着配人钙量的降低，式（5）、（6）、（7）、（8）的反应量也降低，因而降低了CaSiO3>MgSiO3、Ca（AlO2）2>CaCrO4的生成量，从而减少了格渣的量。同时，由于式反应大幅度降低，进一步提高了格的回收率。1.1.2技术可行性分析引用某厂格铁矿少钙氧化焙烧工业应用的试验过程分析其技术可行性。1 .试验数据分析少钙焙烧工业生产前期准备过程中，在马弗炉内做了大量试验，寻求最合理的配料参数及炉内热工因素，并根据试验数据进行对比分析，以确定合理的配料比及温度控制，见表6-35o表6-35相同温度下配料比酣代LHzVc全水转浸出实收二辂绅A-Xi、砂V八911V19A77QQQ2111Qn«Snas9111511Q71QA117R11SnASon1?01511A711Ql91198995AS1%1411a70901SnHaSs491117父4181«111R47s4?01111n6RdaR71IlRRl7s4?n1915124RS1R7S1IQRR6s4?nn15124RSRR7QnQ7sZLS90111.?RS«RS7111Rd.SnZLS91111Id.?父S父R711R父父291911Id1父19父7411QRQ父s4S?nn11Id.1Rl7父父1nQ9由表635数据分析认为,少钙焙烧最佳的物料配比(kg)为矿：50,纯碱：45,白云石、石灰石：20,残渣：1300。要实施少钙焙烧，必须保证窑内高温区温度在1200左右，才能确保不溶性的O*23最大限度地转变成可溶性的六价格。因为此时的熟料物理状态好，不存在烧结硬球，同时由于熟料含钙量很低，在浸取过程中不水化成粉状，有利于浸出，因而降低了残渣内的水溶性六价铭，减少了带损，见图6-llo图671相同配比下不同温度对焙烧效果的影响2 .生产状况小试结束后，确定了合理的配料比及热工因素，分两个阶段在两个大窑上进行工业生产。一是参照小试验配比，根据大窑的实际情况确定少钙焙烧的实际配比；二是根据大窑的实际情况确定其下料量、转数、温度等技术条件。(1)入窑物料配比的确定根据一段时间生产指标统计，发现焙烧窑在少钙焙烧过程中所得的熟料含格量并不高，而浸出液中含碱量偏高，分析认为：主要是残渣量较大，因为混合料中的全铭是由多种铝化合物组成的，且已经过一次氧化焙烧，再反应较困难，而且生产混料不如试验混料均匀，如温度、烧成时间的控制都比小试验差，因此，造成浸出液中碱偏高，铭酸钠产量未提高，为此在实际配料中调整配比，提高铝矿的投人量并减少一部分返回渣用量，其配比为(kg)：铭矿60；纯碱45；白云石、石灰石20；残渣120。这样既能提高熟料的含格量，又能提高纯碱的利用率，使焙烧后的熟料能够在同等渣量的基础上提高格酸钠的产量，同时相应地提高了大窑的产能。需提出的是，采用少钙焙烧同原有的有钙焙烧相比产量提高，新产渣量降低，而其它各项指标相差不多。(2)其它工艺参数的测定a.大窑焙烧温度：通过实践表明，少钙焙烧时高温区的温度必须保证在1200C以上，窑尾温度控制在500600oC之间，才能确保熟料烧成质量和其转化率。b.窑转数：采用少钙焙烧后，由于在配料过程中返渣量加大，物料不易烧结，因此窑内的运行速度特别快，为保证物料有充足的反应时间，必须降低大窑的转数，确保物料在窑内的停留时间。测定结果表明，大窑每分钟转数为0.9转较为合适。c.大窑的单位下料量经过几周的数据统计发现，最佳的下料量同有钙焙烧基本相同。(3)生产效果实现少钙氧化焙烧工业化，不仅在原有设备基础上大幅度提高了铝酸钠的产量，同时也大大降低了新生渣量。该厂采用少钙焙烧后，两台焙烧窑铝酸钠年产量为112263较之以前多产1289t,各项收率指标也有不同程度提高。少钙焙烧和有钙焙烧的指标对比见表6-36o表6-36少钙焙烧和有钙焙烧各项指标对比表工艺对比年份/年Na2CrO4总收率/%净产浸出渣量/t残渣水格/%浸出液含AI2O3量/(gL1)浸出液含NaOH量/(gL,)有钙焙烧19951089178.1222980.9651.814.81996993778.7211660.9461.7514.6少钙焙烧19971122680.7133320.9403.018.219981138278.7153590.9053.220.1由表6-36可看出，采用少钙焙烧后铭酸钠年均产量比有钙焙烧多产近100O3净产渣量年降低73803两种工艺的各项收率指标相差不多，而少钙焙烧还略有提高，熟料浸出后的残渣水铭也有所降低。由上分析，铭铁矿少钙焙烧在技术上是可行的。1.2 将铁矿少钙焙烧的环境效益采用少钙焙烧后每生产t红矶钠，产渣量约L53而有钙焙烧产渣2.5t,少钙焙烧减少渣量约1.Ot0若按年产2.5万红矶钠计算，则年少产渣量25000t0格渣中含Cr(Vl)(以Cr2O3计)5.19%,则年少带损Cr(Vl)(以Cr2O3i+)1298t,大大降低了对环境的危害，减少了Cr(VI)的流失，具有十分显著的环境效益。1.3 辂铁矿少钙焙烧的经济效益1 .由1.2可知，采用少钙焙烧工艺，减少了六价铝的流失,每消耗It格矿，六价铭的流失量减少0.0083提高了铭元素的收率，为企业带来了较好的经济效益。2 .采用少钙焙烧工艺，吨产品净排格渣量降低，减轻了企业的污染负荷，大大减少了企业的末端治理费用。3 .少钙焙烧工艺可沿用企业有钙焙烧工艺设备，投资少。4 .采用少钙焙烧工艺，每吨红矶钠消耗纯碱较有钙焙烧增加约IOokg,但综合考虑上述三方面因素，铝铁矿少钙焙烧具有较好的经济效益。1.4要进一步解决的问题1.4.1存在的问题及改进措施1 .可溶物增加少钙焙烧所得浸出液中的可溶性ALO3及NaOH偏高，浸出液中可溶性Si2也有所升高，而因加入的钙量大幅度降低，使反应(5),(7)不能正常进行，并且熟料中大量的可溶性Na2AlO2>Na2SiO3在浸出过程中溶于水进入浸出液中，给后道工序的正常生产带来了一定难度。2 .碱耗高氧化焙烧过程中纯碱单耗上升近100kg/t铭酸钠，铝矿中的AbCh和Si2在氧化焙烧过程中与纯碱进行反应，耗用了部分纯碱，而由于混和料中含钙量的降低，未将NazAlOz、Na2SiO3中的Na+置换出来，而要保证主反应(1),(2)的进行，势必要提高纯碱的配人量，这样就增高了碱耗。3 .改进措施改善工艺条件，如提高焙烧温度，延长烧成时间，改善反应气氛，尽可能提高纯碱的利用率，选择入窑原料，特别是铭矿中杂质SiO2/AI2O3的摩尔比要在2-3之间，可使焙烧过程中生成不溶于水的铝硅酸盐(NaAlSiO1或Na3MgAl2Si3Oi2),而不生成或少生成易溶于水的Na2SiO3NaAlO2,以降低纯碱消耗和提高浸出液质量。1.4.2配加铭渣烧结炼铁的生产厂家需申请并领取危险废物经营许可证根据中华人民共和国国务院令第408号文件通过的危险废物经营许可证管理办法规定，“从事危险废物收集、贮存、处置经营活动的单位，应当依照本办法的规定，领取危险废物经营许可证”。配加格渣烧结炼铁的生产厂家要申请并领取危险废物经营许可证，就必须符合危险废物经营许可证管理办法对申请单位的一系列规定和要求。