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1、盐酸法处理石棉尾矿生产工艺及设备张国臣、李新平一、 概述：石棉尾矿是在石棉矿采选中产生的矿物残渣,主要成分为蛇纹石,还含有少量滑石、白云石和方解石。化学成分主要为 SiO2、MgO 和少量铁、铝、钙等其他物质。我国是世界上石棉生产大国,石棉储量居世界第三位,但我国石棉矿中含石棉量不高,一般在 1%4%之间,即生产一吨石棉将产生近百吨石棉尾矿。据统计,我国每年生产石棉34 万多吨,年产生石棉尾矿数千万吨,目前全国石棉尾矿的贮存量已达到几十亿吨。这些庞大的尾矿山不仅占据了大量土地资源,而且污染环境对人类健康和安全构成严重威胁。高效综合利用石棉尾矿无论是对于石棉产区经济、社会的可持续发展还是石棉产区
2、的环境保护，都是十分必要的。采用盐酸分解石棉尾矿矿粉，将矿粉中氧化镁转化为氯化镁，经过滤、净化、溶液处理提纯，通过三位一体化工分解炉一步生产出轻质氧化镁。酸浸后的滤渣中的二氧化硅，经过干燥后生产白炭黑。通过对酸浸液净化回收氧化铁，洗涤液生产聚合氯化铝。通过工艺条件生产试验、物料衡算和经济效益分析，我们认为该工艺从石棉尾矿矿粉中制取轻质氧化镁和白炭黑等生产具有流程短、投资少，收率高、产品质量好、不出其它副产品、无环境污染的特点。二、生产工艺介绍某地石棉尾矿成分如下， 名称 SiO2 MgO Fe2O3 Al2O3 CaO 烧失量含量 38.43 38.50 5.07 3.23 1.25 13.3
3、51、 盐酸浸渍：用盐酸浸渍后得到溶液：MgCI 2， FeCI3，AlCI 3，CaCI 2，和固体 SiO2 的混合物，将其泵入板框压滤机过滤，得到 SiO2 滤饼，经洗涤干燥得到 SiO2 产品，滤液进入 PH 调节罐。2、氧化铁红：在 PH 调节罐中（液体 MgCI2，FeCI 3，AlCI 3，CaCI 2）加入MgO 调节 PH 值为 PH5.5 左右，用泵送入板框压滤机过滤得到Fe(OH)3 滤饼，经“同步逆位煅烧炉”得到氧化铁红产品。剩余滤液成分为 MgCI2，有少量 AlCI3，CaCI 2，将其存入分解前储罐。3、 氧化镁：分解前储罐中的液体，用泵送入“雾神三位一体化工分解
4、炉” ，经浓缩、干燥、分解得到 MgO 和少量 AlCI3、CaCI 2 混合物，尾气由系统风机送入盐酸吸收系统，经吸收系统后得到 25%左右的盐酸，将盐酸泵入盐酸储罐，用于浸渍石棉尾矿。将 MgO 混合物送入氧化镁洗涤罐，洗涤后泵入板框压滤机，由软化水洗涤，洗涤后的滤饼为氢氧化镁，将氢氧化镁滤饼送入“雾神三位一体煅烧炉” ，经煅烧得到纯度大于 99%的高纯度氧化镁产品。板框洗涤后的液体为 AlCI3、CaCI 2 混合物，将其送入净水剂储罐。4、 废水处理：将氧化镁洗液（AlCI 3、CaCI 2 混合液）泵入带搅拌的水处理罐，加入硫酸铝，泵入板框压滤机过滤后除去硫酸钙，硫酸钙作为水泥添加剂
5、使用，液体为 AlCI3 溶液，经浓缩后聚合生产聚合氯化铝产品。5、工艺流程总图：盐酸 反应釜 板框压滤机 滤液氧化镁SIO2脉冲干燥白炭黑Fe(OH)3板框压滤机三位一体分解炉炉盐酸吸收初级氧化镁软化水 板框压滤机氧化镁煅烧炉高纯氧化镁氧化铁红煅烧炉氧化铁红产品三、 主要设备简介1、 “雾神三位一体化工分解炉”以前国外资料中多次提到用喷雾焙烧法生产氧化镁的介绍，但在设备方面没有详细的说明，导致有工艺没有生产设备，没有很好的投入应用。“雾神三位一体化工分解炉”是利用高温热风作为热源，使氯化镁溶液在高压喷雾的状态下，完成物料的浓缩过程，浓缩后的氯化镁溶液在高压喷雾状态下完成干燥过程并脱除其结构水
6、，得到粉状一水氯化镁，一水氯化镁经关风机进入高温煅烧系统，在煅烧系统，一水氯化镁被分解成氧化镁和氯化氢气体，氯化氢在系统风机的作用下进入盐酸吸收系统，经吸收后尾气排放。高温热风先进入高温煅烧塔，完成氯化镁的分解后，在系统风机的作用下，进入喷雾干燥系统，干燥后的尾气，在系统风机的作用下进入喷雾浓缩系统，浓缩后的低温尾气经高压风机进入盐酸吸收系统，经吸收后尾气排空。系统实现能量阶梯利用，高效节能，热能利用率达到 85%以上，由于在封闭状态下工作，不仅自动化程度高，而且工艺过程无污染。热源可以采用煤气、天然气或直燃式热风炉。配置非常灵活。设备的流程图如下：(虚线为干燥气体走向，实线为液体走向）：水蒸
7、汽排空 盐酸吸收系统氯化镁液体罐 高压泵 浓缩塔 浓缩后储罐高效收粉器一水氯化镁喷雾干燥塔 高压泵化工分解炉 高效收粉器高温热源 氧化镁包装高压引风机 盐酸储罐2、 三位一体煅烧炉三位一体煅烧炉是脉冲干燥、悬浮煅烧和流体力学原理的最新科学应用成果，是高效节能的煅烧和化学分解设备。其工艺流程如下：燃气燃烧室高温给料器高压引风机布袋除尘器动态煅烧炉 高效收粉器特种关风机高效冷却机成品 干燥塔进料机原料滤饼高效收粉器特种关风机连续关风机返料螺旋机预煅烧塔高效收粉器特种关风机以碱式碳酸镁制备高活性轻质氧化镁为例叙述三位一体同步逆位煅烧炉的工艺过程；将碱式碳酸镁滤饼加入定量螺旋加料斗中，依据煅烧炉尾部（
8、或布袋收粉器尾部）的温度控制系统传递过来的信号调整定量螺旋的加料速度，将待干燥和煅烧的碱式碳酸镁滤饼送入干燥塔，由来自预煅烧高效旋风分离器的高温尾气将碱式碳酸镁滤饼送入打散器，经打散器打散后的碱式碳酸镁滤饼在高速气流的作用下，被送入干燥塔中，在干燥塔中物料的表面水被脱除。干燥后的物料在热气流的作用下进入高效旋风分离器，在旋风分离器的作用下，干燥后的物料落入集料箱中，经关风机进入预煅烧系统，尾气进入布袋收粉器，经布袋分离后，物料经螺旋输送机返回预煅烧塔进行煅烧，尾气经高压离心引风机排入大气。集料斗中干燥后的物料经特种闭风器后落入预煅烧系统加速器，由来自煅烧系统的高温气体携带进入预煅烧塔，在预煅烧
9、塔中碱式碳酸镁升温，脱去结构水和部分分解为氧化镁，预煅烧后的物料在气流的携带下进入预煅烧分离器。分离后成品落入暂存箱，经特种关风机进入煅烧系统。经预煅烧的物料进入高温热风管，由来自高温热风炉的高温气体携带物料经高速打散器，进入加速室，加速进入煅烧塔，在煅烧塔中物料被煅烧，分解得到轻质氧化镁产品，轻质氧化镁在气流的携带下进入高效旋风分离器。分离后成品落入暂存箱，成品经特种关风机、高效冷却机、包装即得高活性轻质氧化镁成品。分离后的高温尾气携带干燥过的物料进入预煅烧系统。完成系统煅烧工艺。3、 同步逆位煅烧炉同步逆位煅烧炉主要由螺旋加料机、打散机、高温热源、煅烧装置、高效旋风分离器、自行控制闭风机、
10、干燥塔、高压离心引风机等组成。二位一体同步逆位煅烧炉工艺流程图天然气燃烧室高温加速装置高压引风机布袋除尘器动态煅烧炉 高效收粉器特种关风机高效冷却机成品干燥塔打散机喂料机高效收粉器特种关风机连续关风机本工艺是闪速干燥机、旋流动态煅烧炉和国际先进的气流对撞技术的有机结合体。将待干燥氢氧化铁加入定量螺旋加料斗中，依据煅烧炉尾部（或布袋收粉器尾部）的温度控制系统传递过来的信号调整定量螺旋的加料速度，将待干燥和煅烧的氢氧化铁送入干燥塔，由来自高效旋风分离器的高温尾气将物料送入打散机，经打散机打散后的氢氧化铁在高速气流的作用下，被送入干燥塔中，在干燥塔中氢氧化铁的表面水被脱除。干燥后的氢氧化铁在热气流的
11、作用下进入高效旋风分离器，在旋风分离器的作用下，干燥后的氢氧化铁落入集料箱中，尾气进入布袋收粉器，超细被收集经,包装即得氧化铁红产品，在尾部高压离心引风机的作用下，尾气经高压离心通风机排入大气。集料斗中干燥后的电氢氧化铁特种闭风器后落入高温热风管，由来自高温热风炉的高温气体携带物料经高速打散机，进入加速室，物料经加速度室后，提高运行速度，进入煅烧塔，在煅烧塔中物料被煅烧到设计指标后，进入下一级高效旋风分离器。分离后成品落入暂存箱，物料流经特种关凤机后，再经冷却、包装即得成品物料。分离后的高温尾气在高压引风机的作用下携带来自定量螺旋给料器的氢氧化铁，经高速打散机进入干燥系统。完成系统煅烧工艺。本
12、工艺过程采用气流动态干燥和煅烧，系统热源能量重复利用，高效节能，设备进料和出料连续运行，自动化程度高，工人的劳动强度小。产品活性高、品质好。设备占地面积小，热源灵活，可采用天然气、煤气、直燃式热风炉以及电石炉尾气等。四、 投资估算（年处理 1.5 万吨石棉尾矿）年处理 1.5 万吨石棉尾矿项目总投资 5000 万元，其中设备投资2500 万元，其它 500 万元，流动资金 1500 万元，不可不可预见费500 万元。年处理 1.5 万吨石棉尾矿设备一览表序号设备名称 规格型号 数量 功率 备注1 盐酸储存罐 3.5*4.5 4 802 浸渍罐 3.0*4.0 3 15*3 753 板框压滤机
13、200 4 904 Ph 调节罐 3.0*4.0 3 11*3 705 板框压滤机 80 2 306 氯化镁储罐 3.0*4.0 3 247 软化水装置 0.025 88 软化水罐 3.0*4.0 2 159 三位一体分解炉 68010 盐酸吸收系统 12011 氧化镁洗涤罐 2.0*4.0 2 1812 板框压滤机 100 2 3013 氧化镁煅烧炉 46014 氧化铁红煅烧炉 28015 白炭黑脉冲气流 16016 泵类 2217 管道阀门 3518 热源 12019 变配电 20合计 2337五、 项目经济效益1、年处理 1.5 万吨石棉尾矿项目收入产品高纯氧化镁：5000 吨/年白炭黑
14、：5000 吨/年氧化铁红：700 吨/年净水剂（聚合氯化铝）：2500 吨/年2、经济效益高纯氧化镁：目前高纯氧化镁纯度大于 97%，目前市场价位为1200014000 元/吨，本项目氧化镁纯度大于 99%，取价格为 10000元/吨，年销售收入 5000 万元。白炭黑：本项目白炭黑主要用于农药载体和干粉灭火剂等，目前市场价格为 30003500 元/吨，本项目白炭黑价格取 2000 元/吨，年销售收入 1000 万元。氧化铁红：目前氧化铁红市场价格为 30004000 元/吨，本项目氧化铁红价格取 2000 元/吨，年销售收入 140 万元。净水剂（聚合氯化铝）：目前聚合氯化铝市场价格为1
15、2001500 元/吨，本项目聚合氯化铝价格取 1000 元/吨，年销售收入 250 万元。本项目年销售收入为：6390 万元。本项目原材料，只有第一次需要采购盐酸，正常生产时循环利用。制造成本有：人工费、包装材料、电耗、煤耗。六、 结论1.本工艺在生产轻质氧化镁不经过镁盐的沉淀转换过程，减少了中间产品，工艺流程短，设备投资少，涉及辅助原料少，生产中全封闭运行，产品损失少。2.本工艺采用“雾神三位一体化工分解炉” ，氯化镁分解率高，产品活性好，比表面机大，产品纯度高。3.用石棉尾矿为原料，综合利用率高，回收了白炭黑，氧化铁红并生产了净水剂聚合氯化铝产品，本工艺过程无废水、废气和生产性废渣排放。4.采用新型干燥设备，生产系统能耗低，热量利用高，降低了氧化镁的生产成本，生产规模可根据情况调整扩大，在市场上有非常大的竞争力。
