一般(bān)來說,鈣鎂型廢渣是指廢渣(zhā)中鈣化合物或鎂化合物含量居各組分之首,或者鈣化合物和(hé)鎂化合物含量之和占廢渣(幹基)總量的50%以上的(de)工業廢渣。常(cháng)見的鈣鎂型廢渣有電石渣、堿渣、磷尾礦、石灰乳皂化廢渣等。
根據(jù)鈣鎂型廢渣中鈣化(huà)合物的類型,可分為Ca(OH)2型、CaCO3型,分別如電石(shí)渣、磷尾礦;當CaCO3和Ca(OH)2含(hán)量都比較多時,歸入Ca(OH)2型,如皂化廢渣等。當鈣鎂型廢渣中(zhōng)鎂元素含量較高時,又可分為高鎂Ca(OH)2型、高鎂CaCO3型,如高鎂皂化廢渣(zhā)、高鎂磷(lín)尾礦和高鎂堿渣等。
1、Ca(OH)2型廢(fèi)渣
以幹(gàn)法(fǎ)電石渣粉為例,依次經消(xiāo)化浸取、過濾洗(xǐ)滌、濾(lǜ)液CO2碳化、幹燥磨(mó)粉等(děng)工藝步驟分別得到高純(chún)度輕質碳(tàn)酸鈣產(chǎn)品和不溶性中性殘(cán)渣。顏鑫等提出的以石灰石生產電石為龍頭,以電石渣和工業上富餘(yú)的CO2為原料,將乙(yǐ)炔、食品級輕質碳酸鈣和水泥三大化工產品實現聯合生產的鈣元素(sù)充分綜合(hé)利用綠色(sè)新工藝,達到了對石灰石中鈣元素“吃幹榨淨”的(de)目的。實現(xiàn)了“以廢治廢”,變“廢”為資源的循環經濟目(mù)標,具(jù)有良好的環境效益、社會效益和經濟效益。
2、高鎂Ca(OH)2型廢渣
皂(zào)化廢渣同時含有CaCO3和Ca(OH)2,且富含Mg(OH)2,可以(yǐ)歸類為高鎂Ca(OH)2廢渣,其充分綜合利用工藝流程(chéng)較為複雜。將皂化廢渣轉入消化浸取裝置中,一定的溫度下進行充分攪拌、消化反應、NH4Cl浸取反應、過濾分離;所得浸取液轉入碳化裝置,進行(háng)CO2碳化反應I,控製反應溫度和pH,經過濾、洗(xǐ)滌(dí)、幹燥後(hòu)得到輕質碳酸鈣,濾液循環用於浸(jìn)取(qǔ)反應。浸取後的濾渣加適量(liàng)清水並充分攪拌後通入CO2進(jìn)行碳化反應II,碳化反應II後再過濾分離,所得濾液為碳酸氫鎂溶液,碳酸氫鎂溶液可以(yǐ)直接(jiē)蒸發分解得到MgCO3產品(pǐn),所得濾渣(zhā)為不溶性中(zhōng)性殘渣。
皂化廢渣經消化浸取、CO2碳化反應I、CO2碳化反應II、加熱分解、多次過濾分離等化學反應和過濾(lǜ)分離等(děng)單元操作步驟,可以將有害皂化廢渣分離回收為高純度(dù)的輕質碳(tàn)酸鈣、MgCO3兩種(zhǒng)化工新型材料和不溶性中性殘渣,使(shǐ)皂化(huà)廢渣得到充分綜(zōng)合利(lì)用,同時消耗大量CO2,實現三廢零排放,是一種(zhǒng)完全不同於現有皂化廢(fèi)渣(zhā)綜合利用的新技術、新突破,其社會效益、環(huán)境(jìng)效益、經濟效(xiào)益都十分(fèn)明顯。
3、高鎂CaCO3型廢渣
磷(lín)尾礦粉經煆燒反應、消化浸(jìn)取反應、浸(jìn)取液碳化反應I、浸渣碳化反應II、碳化反應II的濾液氨化反應等五步(bù)反應,經過多次過濾(lǜ)分離、幹燥(zào)磨(mó)粉等物理單元操作之後,可分別得到食品級輕質碳酸鈣、Mg(OH)2和磷精礦(kuàng)等(děng)3個產品。
磷尾礦中大量的CaCO3和MgCO3分離出來(lái)後(hòu),分別成為(wéi)了食品級輕質碳酸鈣、Mg(OH)2產品,殘渣是P2O5質量分數達到30%以上的磷精礦,整個分離過程得到了3個附加值較高(gāo)的產品,使磷(lín)尾礦得到了充分綜合利用,其經濟效益相當可觀,且沒有三廢排放,是一個典型的(de)循環經濟項(xiàng)目。
4、廢渣綜合利用效益分析
不管是CaCO3型廢渣,還是Ca(OH)2型廢渣,無(wú)論是高鎂或者是低鎂廢渣,其綜合利用新工藝中都包含了浸取反應(yīng)和CO2碳化反應,經浸取反應後鈣離子(zǐ)都是以CaCl2或Ca(NO3)2的(de)形式(shì)存在(zài),碳化反應都是CaCl2或Ca(NO3)2的氨水溶液與CO2的反應。由於CaCl2或Ca(NO3)2的氨水溶液是澄清透明溶液,不同於傳統輕質碳酸(suān)鈣生產工藝中采用石灰乳來製備輕(qīng)質碳酸鈣,石灰本身(shēn)夾帶有少量鐵、鋁、矽、錳等元素的氧化物,傳統方法生(shēng)產的輕質碳酸鈣的純(chún)度和白度較低,因此,CaCl2或Ca(NO3)2的氨水溶液碳化(huà)法生產的輕質碳酸鈣,隻要經(jīng)過充分洗滌,其產品純度和白(bái)度都是很高的。
實驗證明,產(chǎn)品中CaCO3的質量(liàng)分數(shù)可達99.9%,鎘、砷、鉛、汞等有害元素的含量遠低於食品級輕質碳酸鈣(gài)的國家(jiā)標準或無法檢出,可見,這種高純度、高白度輕質碳酸鈣完全可用做電子級CaCO3和食品級CaCO3,其價值將是普通輕質碳酸鈣價格的2~3倍,可預期其經濟效益、環境效益和社(shè)會效益都是相當可觀的。