氨碱法碱渣废液的综合处理装置

681 编辑：中冶有色技术网来源：山东科技大学

2023-12-04 13:07:14

权利要求书： 1.一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置，其特征在于：包括冷却转化反应池和若干个卧式螺旋离心机；所述冷却转化反应池包括池体，在池体的一侧上部设置有碱渣废液给料管，在池体的内部设置有混合气管，在混合气管上间隔设置有混合气喷嘴，在池体的另一侧上部还设置有碱渣废液出料管；

所述卧式螺旋离心机共设置四个，分别为第一卧式螺旋离心机、第二卧式螺旋离心机、第三卧式螺旋离心机和第四卧式螺旋离心机；

所述碱渣废液出料管与第一卧式螺旋离心机的进料口连通，第一卧式螺旋离心机的浓缩液出料口通过第一浓缩液出料管与第二卧式螺旋离心机的进料口连通，第一卧式螺旋离心机的清液出料口连接第一清液出料管；

第二卧式螺旋离心机的浓缩液出料口通过第二浓缩液出料管与第三卧式螺旋离心机的进料口连通，第二卧式螺旋离心机的清液出口通过第二清液出料管与第一卧式螺旋离心机的进料口连通；

第三卧式螺旋离心机的浓缩液出料口通过第三浓缩液出料管与第四卧式螺旋离心机的进料口连通，第三卧式螺旋离心机的清液出口通过第三清液出料管与第一浓缩液出料管连通；

第四卧式螺旋离心机的浓缩液出料口连接第四浓缩液出料管，第四卧式螺旋离心机的清液出口通过第四清液出料管与第二浓缩液出料管连通。

2.根据权利要求1所述的一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置，其特征在于：在第一卧式螺旋离心机处设置有与第一卧式螺旋离心机上浓缩液出料口连通的第一接料仓，所述第一浓缩液出料管和第三清液出料管均与第一接料仓连通；

在第二卧式螺旋离心机处设置有与第二卧式螺旋离心机上浓缩液出料口连通的第二接料仓，所述第二浓缩液出料管和第四清液出料管均与第二接料仓连通；

在第三卧式螺旋离心机处设置有与第三卧式螺旋离心机上浓缩液出料口连通的第三接料仓，所述第三浓缩液出料管与第三接料仓连通，第三接料仓还连通有进水管。

3.根据权利要求2所述的一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置，其特征在于：所述进水管的部分段体置于池体中，在进水管中通入有冷却水。

4.根据权利要求1所述的一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置，其特征在于：所述混合气管沿池体的侧壁和底部布置，混合气喷嘴在混合气管上等间隔布设。

5.根据权利要求1所述的一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置，其特征在于：在池体的上部设置有密封罩，在密封罩上设置有废气排放口。

6.根据权利要求1所述的一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置，其特征在于：所述第四浓缩液出料管与流化床干燥器连接。

说明书：一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置技术领域[0001] 本实用新型涉及碱渣废液处理领域，具体地说是涉及一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置。背景技术[0002] 纯碱是玻璃、制皂、纺织、造纸、石油化工等诸多行业的重要原料，其产量在一定程度上反映了一个国家化学工业的发展水平。2016年以来我国纯碱产量一直维持在2500万吨以上，其中采用氨碱法生产纯碱的比例达到60％以上。氨碱法以石灰石、海盐、氨等为主要原料，具有原料易得、生产工艺简单、产品质量好以及能够大规模连续生产等优点，但由于原料利用率低，生产过程中的蒸氨环节不可避免的产生大量含CaCl2、NaCl、CaCO3、CaSO4和3

SiO2等成分的碱渣废液。据统计，每生产1吨纯碱即要排放10m的碱渣废液，其中所含干基碱渣可达0.3～0.6吨。目前，碱渣废液的处置大多仍采用筑坝堆存的方式进行，废液经自然澄清后上层清液排海，干基碱渣就地堆存。该法不仅占用大量土地资源，碱渣中所含的氯离子和碱性物质也会对周边环境造成严重影响，同时造成了巨大的资源浪费，严重制约着纯碱企业的可持续发展。

[0003] 在当前国内新能源产业高速发展的拉动下，我国纯碱需求量仍将保持在较高水平。因此，在生态文明建设理念的指导下开展碱渣资源化利用技术的相关研究越来越受到重视，碱渣处理及其在建材、农业和环保等技术领域的研究进展如下：[0004] 1.建材化利用[0005] 碱渣中含有CaCO3、SiO2等物质，是制备水泥、混凝土、胶凝材料等建筑材料的重要原材料。例如专利号为201410140623.9的中国发明专利公开了一种高碱渣掺量的免烧碱渣陶粒及其制造方法，该方法利用碱渣中碳酸钙含量高，但含有氯化物的特点，通过滚球方法将碱渣包裹在里面，粉煤灰撒在外面，形成陶粒。此发明可抑制碱渣中氯离子的溶出、提高了陶粒的强度，充分发掘利用碱渣中存在的潜在价值。[0006] 2.制备建渣土或土壤改良剂[0007] 碱渣的碱性很强，可用于改善酸性土壤。例如，专利号为201310430904.3的中国发明专利公开了一种碱渣的处理方法，其利用碱渣制备钾肥，通过对碱渣、盐泥、钾长石干燥、混合、焙烧、浸取、过滤、对滤液结晶、对滤渣碱溶、酸化等工艺，充分利用了碱渣中的有效成分，减少了碱渣对环境的污染。专利号为96120738.8的中国发明专利公开了一种碱渣土的制造方法，通过对碱厂废液废渣碳化、压滤、晾干后将其与增钙灰、增钙渣、粉煤灰、黄土、碎石、返石返沙等一种或几种混合后再自然晾晒制成碱渣土。此工艺成本低廉、简单易行、产品质量稳定。专利申请号为201610901997.7的中国发明专利公开了一种碱渣废水处理方法，其对碱渣进行稀释、加酸、氧化、除臭、絮凝、生化处理等。此工艺简单，提高了处理效果，减少了碱渣对环境的影响。专利申请号为202010306725.9的中国发明专利公开一种利用氨碱法碱渣制备工程土的方法，其处理工艺为：对碱渣进行沉渣处理、浓缩处理、均化改性、脱水处理、堆放处理后得到工程土。此工艺可以消耗大量的碱渣，但碱渣土的主体仍然是碱渣，因此其对环境的影响主要取决于碱渣对环境的影响。[0008] 3.其他利用途径[0009] 碱渣孔隙大，粒径小，主要成分为CaCO3，可用作工业脱硫剂。碱渣经洗涤、分离、提纯等一系列处理过程后，还可制备附加值更高的高分子或橡胶制品的添加剂。[0010] 4.碱渣洗涤和脱水工艺[0011] 专利号为201410383247.6的中国发明专利公开了一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法及应用，该方法包括步骤：先将返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；将返砂返石粉在水中浸泡0.5至14天消解过烧的氧化钙后，接着将消解后的返砂返石粉、碱渣、水混合；或者，将返砂返石粉、碱渣、水混合后浸泡0.5至14天消解过烧的氧化钙；进行压滤处理，得到氯离子含量低于混合物中固体总质量0.30％的除氯碱渣混合物。该发明虽可得到低氯含量的碱渣混合物，但其工艺复杂，且会产生大量废水，产生新的污染，不利于保护环境。专利申请号为202110340742.9的中国发明专利公开了一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，该工艺以碱渣浆液浓度作为基准，控制碱渣浆液浓度处于工艺区间，然后通过加入化学调理剂，对碱渣进行改性，使得碱渣满足相关环保指标，达到第Ⅰ类一般工业固体废物标准，再对稀释后的碱渣进行机械脱水，得到稳定脱水处理的碱渣，同时回收碱渣清液循环用于碱渣浆液的稀释。该发明通过将碱渣浆液的浓度作为碱渣浆液稀释程度的基准，有效减少稀释过程中碱渣浆液的产生，并使得化学调理剂调理碱渣的效果得到最大发挥，避免化学调理剂及用水的浪费，但其脱水费用极高。实用新型内容

[0012] 基于上述技术问题，本实用新型提出一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置。[0013] 本实用新型所采用的技术解决方案是：[0014] 一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置，包括冷却转化反应池和若干个卧式螺旋离心机；所述冷却转化反应池包括池体，在池体的一侧上部设置有碱渣废液给料管，在池体的内部设置有混合气管，在混合气管上间隔设置有混合气喷嘴，在池体的另一侧上部还设置有碱渣废液出料管；[0015] 所述卧式螺旋离心机共设置四个，分别为第一卧式螺旋离心机、第二卧式螺旋离心机、第三卧式螺旋离心机和第四卧式螺旋离心机；[0016] 所述碱渣废液出料管与第一卧式螺旋离心机的进料口连通，第一卧式螺旋离心机的浓缩液出料口通过第一浓缩液出料管与第二卧式螺旋离心机的进料口连通，第一卧式螺旋离心机的清液出料口连接第一清液出料管；[0017] 第二卧式螺旋离心机的浓缩液出料口通过第二浓缩液出料管与第三卧式螺旋离心机的进料口连通，第二卧式螺旋离心机的清液出口通过第二清液出料管与第一卧式螺旋离心机的进料口连通；[0018] 第三卧式螺旋离心机的浓缩液出料口通过第三浓缩液出料管与第四卧式螺旋离心机的进料口连通，第三卧式螺旋离心机的清液出口通过第三清液出料管与第一浓缩液出料管连通；[0019] 第四卧式螺旋离心机的浓缩液出料口连接第四浓缩液出料管，第四卧式螺旋离心机的清液出口通过第四清液出料管与第二浓缩液出料管连通。[0020] 优选的，在第一卧式螺旋离心机处设置有与第一卧式螺旋离心机上浓缩液出料口连通的第一接料仓，所述第一浓缩液出料管和第三清液出料管均与第一接料仓连通；[0021] 在第二卧式螺旋离心机处设置有与第二卧式螺旋离心机上浓缩液出料口连通的第二接料仓，所述第二浓缩液出料管和第四清液出料管均与第二接料仓连通；[0022] 在第三卧式螺旋离心机处设置有与第三卧式螺旋离心机上浓缩液出料口连通的第三接料仓，所述第三浓缩液出料管与第三接料仓连通，第三接料仓还连通有进水管。[0023] 优选的，所述进水管的部分段体置于池体中，在进水管中通入有冷却水。[0024] 优选的，所述混合气管沿池体的侧壁和底部布置，混合气喷嘴在混合气管上等间隔布设。[0025] 优选的，在池体的上部设置有密封罩，在密封罩上设置有废气排放口。[0026] 优选的，所述第四浓缩液出料管与流化床干燥器连接。[0027] 本实用新型的有益技术效果是：[0028] (1)本实用新型在冷却转化反应池中将Ca2+沉淀为CaCO3，可进行回收利用，同时可通过热交换，实现碱渣废液的降温和洗涤水的升温。[0029] (2)本实用新型通过在混合气管上布置混合气喷嘴，实现均匀布气的同时还能起到良好的气力混合作用。[0030] (3)本实用新型采用多个卧式螺旋离心机对碱渣废液进行连续逆流洗涤，可显著降低残留Cl?含量，解决Cl?含量过高影响碱渣资源化利用的行业共性难题，且保证洗涤效果的同时还可大大减少洗涤水的用量。[0031] (4)本实用新型设备简单、运行和维护成本低。附图说明[0032] 下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明：[0033] 图1为本实用新型的整体结构原理示意图；[0034] 图2为本实用新型中池体的俯视结构原理示意图，主要示出进水管和混合气管的布置；[0035] 图3为本实用新型中第一卧式螺旋离心机和第一接料仓一种实施方式的连接示意图。具体实施方式[0036] 结合附图，一种氨碱法碱渣废液的综合处理装置，包括冷却转化反应池和若干个卧式螺旋离心机。所述冷却转化反应池包括池体1，在池体1的一侧上部设置有碱渣废液给料管2，在池体1的内部设置有混合气管3，在混合气管3上间隔设置有混合气喷嘴4，在池体1的另一侧上部还设置有碱渣废液出料管5。所述卧式螺旋离心机共设置四个，分别为第一卧式螺旋离心机6、第二卧式螺旋离心机7、第三卧式螺旋离心机8和第四卧式螺旋离心机9。所述碱渣废液出料管5与第一卧式螺旋离心机6的进料口连通，第一卧式螺旋离心机的浓缩液出料口通过第一浓缩液出料管10与第二卧式螺旋离心机7的进料口连通，第一卧式螺旋离心机的清液出料口连接第一清液出料管11。第二卧式螺旋离心机7的浓缩液出料口通过第二浓缩液出料管12与第三卧式螺旋离心机8的进料口连通，第二卧式螺旋离心机7的清液出口通过第二清液出料管13与第一卧式螺旋离心机6的进料口连通。第三卧式螺旋离心机的浓缩液出料口通过第三浓缩液出料管14与第四卧式螺旋离心机的进料口连通，第三卧式螺旋离心机的清液出口通过第三清液出料管15与第一浓缩液出料管10连通。第四卧式螺旋离心机9的浓缩液出料口连接第四浓缩液出料管16，第四卧式螺旋离心机的清液出口通过第四清液出料管17与第二浓缩液出料管12连通。[0037] 本实用新型采用多个卧式螺旋离心机对碱渣废液进行连续逆流洗涤，可显著降低? ?残留Cl含量，解决Cl含量过高影响碱渣资源化利用的行业共性难题，且保证洗涤效果的同时还可大大减少洗涤水的用量。

[0038] 作为对本实用新型的进一步设计，在第一卧式螺旋离心机6处设置有与第一卧式螺旋离心机上浓缩液出料口连通的第一接料仓18，所述第一浓缩液出料管10和第三清液出料管15均与第一接料仓18连通。在第二卧式螺旋离心机7处设置有与第二卧式螺旋离心机上浓缩液出料口连通的第二接料仓19，所述第二浓缩液出料管12和第四清液出料管17均与第二接料仓19连通。在第三卧式螺旋离心机8处设置有与第三卧式螺旋离心机上浓缩液出料口连通的第三接料仓20，所述第三浓缩液出料管14与第三接料仓20连通，第三接料仓20还连通有进水管21。本实用新型通过在卧式螺旋离心机处布置有接料仓，可方便了浓缩液出料，以及浓缩液与逆流清液或进水管中新水的混合。[0039] 更进一步的，所述进水管的部分段体置于池体中，在进水管中通入有冷却水。通过热交换，可实现碱渣废液的降温和洗涤水的升温。[0040] 进一步的，所述混合气管3沿池体的侧壁和底部布置，混合气喷嘴4在混合气管3上等间隔布设。通过在混合气管3上合理布置混合气喷嘴4，实现均匀布气的同时还能起到良好的气力混合作用。[0041] 进一步的，在池体1的上部设置有密封罩22，在密封罩22上设置有废气排放口23，方便未反应的CO2和NH3混合气回收利用。[0042] 更进一步的，所述第四浓缩液出料管与流化床干燥器24连接。通过流化床干燥器?进行高温干燥，以进一步降低物料的Cl含量。

[0043] 采用上述装置进行氨碱法碱渣废液综合处理的工艺流程如下：[0044] 1.碱渣废液的冷却和转化[0045] (1)碱渣废液冷却[0046] 从蒸氨釜中排出的碱渣废液温度较高，经由碱渣废液给料管2进入冷却转化反应池的池体1中。冷却转化反应池中布置有进水管的蛇形冷却段，其中通入有冷却水，用于对碱渣废液进行降温。进水管中水为新水，通过热交换升温后用于后续碱渣浆液的洗涤。碱渣废液在冷却转化反应池中的停留时间与废液流量和反应池容积大小有关，一般为5～20min。

[0047][0048] (2)碱渣废液中CaCl2的转化[0049] 1)转化方式和转化剂来源[0050] 为了实现碱渣废液中残留CaCl2的回收利用，以纯碱生产过程中重碱煅烧和母液2+

蒸氨预热段产生的CO2和NH3作为Ca 转化剂，将碱渣废液中的CaCl2全部转化为CaCO3沉降出来。

[0051] 2)CO2和NH3混合气输送[0052] CO2和NH3经压缩后由混合气管3给入冷却转化反应池中。为了提高碱渣废液中CaCl2的转化速率，在冷却转化反应池的侧壁和底部均匀布置多条连通的混合气管3，每条管道上间隔一定距离均匀布置混合气喷嘴4(根据管道长度可为10～30个)，实现均匀布气的同时还能起到良好的气力混合作用。[0053] 3)CO2和NH3混合气流量控制[0054] 为了保证碱渣废液中CaCl2的高效和完全转化，CO2和NH3混合气的流量由管道上附带的阀门进行控制，折合成摩尔量后的加入剂量为碱渣废液中CaCl2摩尔量的1.05～1.15倍。[0055] 4)废气回收[0056] 冷却转化反应池的上方为密封结构，未反应的CO2和NH3混合气由废气排放口23排出后用于盐水的精制或吸氨过程，实现CO2和NH3混合气的循环利用。[0057] 2.冷却转化后碱渣废液的洗涤[0058] 冷却转化后的碱渣废液由冷却转化反应池的碱渣废液出料管5排出，依次进入第一卧式螺旋离心机6、第二卧式螺旋离心机7、第三卧式螺旋离心机8和第四卧式螺旋离心机9进行洗涤。

[0059] 采用连续逆流方式对碱渣废液进行洗涤，即碱渣废液先经第一卧式螺旋离心机6浓缩，浓缩液补充洗涤水后由出料管进入第二卧式螺旋离心机7进行下一级浓缩洗涤，以此类推。经第四卧式螺旋离心机9离心后的浓缩液不再补充洗涤水，由出料管输送至流化床干燥器24进行干燥。[0060] 洗涤水的流动方向和碱渣废液的流动方向相反。第一道洗涤水为流经进水管蛇形冷却段后升温的新水(有利于碱渣废液中可溶性盐的洗涤去除)，加入到第三卧式螺旋离心机8的排料位置，对第三卧式螺旋离心机8排出的浓缩液进行洗涤。由第四卧式螺旋离心机9出料管排出的清液作为第二道洗涤水，给入到第二卧式螺旋离心机7的排料位置，对第二卧式螺旋离心机7排出的浓缩液进行洗涤。由第三卧式螺旋离心机8出料管排出的清液作为第三道洗涤水，给入到第一卧式螺旋离心机6的排料位置，对第一卧式螺旋离心机6排出的浓缩液进行洗涤。由第二卧式螺旋离心机7出料管排出的清液作为第四道洗涤水，给入到第一卧式螺旋离心机6的进料位置，对进入第一卧式螺旋离心机6的碱渣废液进行洗涤。由第一卧式螺旋离心机6出料管排出的清液中含有NH4Cl，返回到蒸氨釜中回收利用。[0061] 上述各级卧式螺旋离心机的转速、倾角均可调，用于控制碱渣废液的洗涤效果。另外，第一道洗涤水使用后可作为上一级洗涤用水，能够节约大量水资源，通过调整洗涤新水的流量，也可以实现对洗涤效果的有效调控。[0062] 3.洗涤后碱渣废液的干燥/脱水[0063] 如需对洗涤后碱渣废液中的物料进行干燥处理，第四卧式螺旋离心机9的浓缩液由浓缩液出料管进入流化床干燥器24进行高温干燥，干燥温度控制在130℃～160℃，便于?残留的NH4Cl分解挥发，可进一步降低物料的Cl含量。

[0064] 上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。[0065] 当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本实用新型的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。