本發明涉及電石渣回收技術領域，具體涉及一種利用電石渣制備硫酸鈣的回收工藝。
背景技術：
電石渣，是電石水解獲取乙炔氣后的以氫氧化鈣為主要成分的廢渣。乙炔是基本有機合成工業的重要原料之一，以電石(cac2)為原料，加水濕法生產乙炔的工藝簡單成熟，目前在我國占較大比重。1t電石加水可生成300多kg乙炔氣，同時生成10t含固量約12%的工業廢液，俗稱電石渣漿。利用電石渣可以代替石灰石制水泥、生產生石灰用作電石原料、生產化工產品、生產建筑材料及用于環境治理等，特別由電石渣轉化而成的硫酸鈣適合用作水泥原料或者水泥阻滯劑，純度低的硫酸鈣影響它的應用范圍。基于資源綜合利用、環境保護以及發展循環經濟的要求，開展以電石渣為原料，生產硫酸鈣晶體高附加值化工產品具有非常重要的經濟意義和社會意義。
但是現有電石渣存在資源綜合利用效率低，生成的硫酸鈣純度低，因混有硅素鐵、焦炭等固體顆粒雜質導致產品色澤偏暗，同時吸附有少量硫化氫、磷化氫、砷化氫、硅化氫或氨氣雜質氣體，導致存在不良氣味；另外過濾干燥后的產品形態不規則，粉塵太細造成揚塵量大，顆粒太大還需要額外的粉碎或研磨裝置，增加成本。
因此，如何解決這些技術問題，已成為本領域技術人員亟待解決的技術難題。
技術實現要素：
本發明針對現有技術中存在的不足，提供了一種利用電石渣制備硫酸鈣的回收工藝，解決了上述的技術問題。
為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種利用電石渣制備硫酸鈣的回收工藝，包括如下具體步驟：
（1）、反應釜中加入水，開啟反應釜攪拌裝置和加熱裝置至內部溫度達到45-65℃，往里加入直徑為50-100nm的高分子表面活性劑，經過軟化后再加入電石渣，使氫氧化鈣呈膠體狀態；
（2）、開啟放料閥，將上述膠狀物料通過經過預熱保溫在45-65℃且內部裝有孔徑為1-120um的定量濾紙的過濾器過濾，收集初步濾液；
（3）、將上述初步濾液再通過經過預熱保溫在45-65℃且內部裝有孔徑為1-10nm的超濾膜的超濾裝置，收集二次濾液；
（4）、將二次濾液用泵抽回用水清洗后的反應釜中，開啟反應釜內部設置的超聲儀和反應釜外部設置的真空泵；
（5）、往上述經過脫氣處理的二次濾液中加入飽和食鹽水，先攪拌后靜置，直至出現明顯的兩層分層現象；當反應液出現三層分層現象時，繼續加入適量飽和食鹽水直至出現明顯的兩層分層現象；分層結束后，倒出一半體積的上清液，保留殘留的上清液和下層的沉積層；
（6）、繼續開啟攪拌裝置，使殘留的上清液和下層的沉積層混合均勻，然后往里加入稀硫酸，至反應液變成澄清時加入硫酸鈣晶種，冷卻放置一段時間，直至晶體不再析出；
（7）、過濾，收集濾渣，置滾筒式干燥箱中干燥一段時間得到高純的硫酸鈣晶體粉末。
上述步驟（1）中高分子表面活性劑可以使電石渣中的主要成分氫氧化鈣在水中呈穩定的小分子膠體狀態，通過在氫氧化鈣質點表面形成相互排斥的保護層，防止氫氧化鈣進一步成核凝聚長大成顆粒狀；所述內部溫度為45-65℃，一方面可以使高分子表面活性劑充分吸水膨脹軟化，盡快溶解在水中發揮作用，另一方面防止膠體在高溫下變質或凝聚；作為本發明的進一步改進，所述步驟（1）中高分子表面活性劑包括海藻酸、纖維素衍生物、明膠、卵白及奶酪蛋白，這些均為天然高分子表面活性劑，原料易得，而且容易分解、無污染；作為本發明的更進一步改進，所述步驟（1）中高分子表面活性劑為明膠粉末，無色無味且透明度高，不影響反應體系的ph值，材料來源廣泛，最主要是后處理超濾操作時過濾時間短，方便過濾。
作為本發明的進一步改進，所述步驟（1）中高分子表面活性劑、電石渣和水的質量比為0.05-0.1：10-20：100，在該比例范圍內，電石渣形成的漿料能呈膠體狀且流動性好；作為本發明的更進一步改進，所述步驟（1）中高分子表面活性劑、電石渣和水的質量比為0.08:15:100，電石渣漿料能長時間穩定在膠體狀且流動性最好。
上述步驟（2）中使用孔徑為1-120um定量濾紙可以過濾掉電石渣中夾雜的硅素鐵和焦炭固體大顆粒雜質，而使氫氧化鈣小分子膠體和高分子表面活性劑通過濾紙形成初步濾液；所述濾紙孔徑可以根據高分子表面活性劑種類和尺寸進行適應性調整；所述過濾器經過預熱保溫在45-65℃，可以防止高分子表面活性劑在低溫下粘度增大不利于過濾或者冷凝固化無法過濾。
上述步驟（3）中使用超濾膜孔徑為1-10nm的超濾裝置，可以使氫氧化鈣小分子膠體通過超濾膜形成二次濾液，而使直徑為50-100nm的高分子表面活性劑截留在超濾膜上；所述超濾裝置經過預熱保溫在45-65℃，可以防止高分子表面活性劑在低溫下粘度增大或者冷凝固化形成阻力層影響正常過濾操作。
作為本發明的進一步改進，所述步驟（4）中超聲儀輸出功率為180-260w,真空泵的真空度為-0.1至-0.6mpa，兩者配合使用，可以明顯提高二次濾液的脫氣效果，特別是脫除濾液中因電石法制備乙炔過程中殘留在電石渣中的少量硫化氫、磷化氫、砷化氫、硅化氫或氨氣等雜質氣體，還可以脫除進料攪拌過程中攪拌器帶入的空氣。
上述步驟（5）中使用的飽和食鹽水可以促進氫氧化鈣膠體快速凝聚沉降為固體顆粒；分層結束后，倒出一半體積的上清液，保留殘留的上清液和下層的沉積層，可以保持一定的流動性，使后續與稀硫酸反應更加均勻；作為本發明的進一步改進，所述步驟（5）中飽和食鹽水加入量與脫氣處理的二次濾液的質量比為0.2-0.5：1，可以使氫氧化鈣快速凝聚沉降為固體顆粒，而且將物料體系快速分成上下兩層，不會形成中間膠體過渡層。
上述步驟（6）中繼續開啟攪拌裝置，使殘留的上清液和下層的沉積層混合均勻，然后往里加入稀硫酸，至反應液變成澄清時加入硫酸鈣晶種，冷卻放置一段時間，直至晶體不再析出；
作為本發明的進一步改進，所述步驟（6）中稀硫酸質量分數為20-50%，可以與氫氧化鈣反應生成硫酸鈣，濃度過高，反應放熱明顯，熱量轉移不及時，容易導致硫酸鈣快速以無規則狀態析出，不方便后續干燥，而且揚塵量大，同時酸度高的物料對設備的腐蝕性增加；濃度過低，導致稀硫酸加入量大大增加，要求更大的反應釜體積。
作為本發明的進一步改進，所述步驟（6）中冷卻溫度為0-15℃，冷卻時間為1-3h，在低溫下靜置充分的時間，更加有利于晶體的析出，晶型單一，轉化率大大提高。
上述步驟（7）中使用滾筒式干燥箱便于固體物料在里面來回翻滾，提高干燥速率；作為本發明的進一步改進，所述步驟（7）中干燥溫度為75-95℃，干燥時間為0.5-1.5h，在該范圍內干燥效果最好，節約熱能，得到干燥且純度高的硫酸鈣晶體粉末。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：（1）通過在45-65℃的熱水中加入直徑為50-100nm的高分子表面活性劑，保證氫氧化鈣呈穩定的膠體狀態；通過孔徑為1-120um的濾紙過濾，可以去除硅素鐵、焦炭等固體顆粒雜質，使硫酸鈣產品色澤好；通過孔徑為1-10nm的超濾膜過濾，可以除去作為穩定劑的高分子表面活性劑，僅使氫氧化鈣膠體通過，然后經過脫氣處理，除去物料體系中吸附的少量硫化氫、磷化氫、砷化氫、硅化氫或氨氣雜質氣體，使硫酸鈣產品無不良氣味；（2）通過加入飽和食鹽水，增加溶液密度和極性，使氫氧化鈣膠體以固體形態快速析出，物料分層明顯，中間不容易形成膠體過渡層，而且與稀硫酸反應形成的硫酸鈣產品晶型單一、形態規則、顆粒度均勻、純度高；該回收工藝設計合理、操作方便，適用范圍廣，具有廣泛的應用前景。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明，應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍；此外應理解，在閱讀了本發明的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在所附權利要求書所限定的范圍。
實施例1
一種利用電石渣制備硫酸鈣的回收工藝，包括如下具體步驟：
（1）、往250l反應釜中加入100kg水，開啟反應釜攪拌裝置，攪拌速度為1500r/min，開啟加熱裝置至內部體系溫度達到55℃，往里加入0.08kg直徑為75nm的明膠粉末，經過30min明膠充分吸水膨脹軟化后再加入15kg電石渣，攪拌30min使氫氧化鈣呈膠體狀態；
（2）、開啟放料閥，將上述膠狀物料通過經過預熱保溫在55℃且內部裝有孔徑為60um的定量濾紙的過濾器過濾，收集初步濾液；
（3）、將上述初步濾液再通過經過預熱保溫在55℃且內部裝有孔徑為8nm的超濾膜的超濾裝置，收集112kg二次濾液；
（4）、將步驟（1）中的反應釜用30kg清水，分成兩次清洗，然后將二次濾液用泵抽回反應釜；開啟反應釜內部設置的輸出功率為200w的超聲儀，超聲10min，同時開啟反應釜外部設置的真空泵直至真空度為-0.3mpa；
（5）、往上述經過脫氣處理的二次濾液中加入39kg飽和食鹽水，先攪拌15min，后靜置35min，出現明顯的上下兩層分層現象；分層結束后，倒出一半體積的上清液，保留殘留的上清液和下層的沉積層；
（6）、繼續開啟攪拌裝置，使殘留的上清液和下層的沉積層混合均勻，然后往里加入57kg質量分數為35%的稀硫酸，至反應液變成澄清時加入10g硫酸鈣晶種，在冷卻溫度為10℃下靜置2h，直至晶體不再析出；
（7）、使用普通濾袋過濾，收集濾渣，置滾筒式干燥箱中在85℃干燥1h得到白色無氣味的硫酸鈣晶體粉末。
實施例2
一種利用電石渣制備硫酸鈣的回收工藝，包括如下具體步驟：
（1）、往250l反應釜中加入100kg水，開啟反應釜攪拌裝置，攪拌速度為1500r/min，開啟加熱裝置至內部體系溫度達到45℃，往里加入0.05kg直徑為50nm的海藻酸，經過30min明膠充分吸水膨脹軟化后再加入10kg電石渣，攪拌30min使氫氧化鈣呈膠體狀態；
（2）、開啟放料閥，將上述膠狀物料通過經過預熱保溫在45℃且內部裝有孔徑為1um的定量濾紙的過濾器過濾，收集初步濾液；
（3）、將上述初步濾液再通過經過預熱保溫在45℃且內部裝有孔徑為1nm的超濾膜的超濾裝置，收集108kg二次濾液；
（4）、將步驟（1）中的反應釜用30kg清水，分成兩次清洗，然后將二次濾液用泵抽回反應釜；開啟反應釜內部設置的輸出功率為180w的超聲儀，超聲10min，同時開啟反應釜外部設置的真空泵直至真空度為-0.1mpa；
（5）、往上述經過脫氣處理的二次濾液中加入21.6kg飽和食鹽水，先攪拌15min，后靜置35min，出現明顯的上下兩層分層現象；分層結束后，倒出一半體積的上清液，保留殘留的上清液和下層的沉積層；
（6）、繼續開啟攪拌裝置，使殘留的上清液和下層的沉積層混合均勻，然后往里加入99kg質量分數為20%的稀硫酸，至反應液變成澄清時加入8g硫酸鈣晶種，在冷卻溫度為0℃下靜置1h，直至晶體不再析出；
（7）、使用普通濾袋過濾，收集濾渣，置滾筒式干燥箱中在75℃干燥1.5h得到白色無氣味的硫酸鈣晶體粉末。
實施例3
一種利用電石渣制備硫酸鈣的回收工藝，包括如下具體步驟：
（1）、往250l反應釜中加入100kg水，開啟反應釜攪拌裝置，攪拌速度為1500r/min，開啟加熱裝置至內部體系溫度達到65℃，往里加入0.1kg直徑為100nm的羧甲基纖維素，經過30min明膠充分吸水膨脹軟化后再加入20kg電石渣，攪拌30min使氫氧化鈣呈膠體狀態；
（2）、開啟放料閥，將上述膠狀物料通過經過預熱保溫在65℃且內部裝有孔徑為120um的定量濾紙的過濾器過濾，收集初步濾液；
（3）、將上述初步濾液再通過經過預熱保溫在65℃且內部裝有孔徑為10nm的超濾膜的超濾裝置，收集117kg二次濾液；
（4）、將步驟（1）中的反應釜用58.5kg清水，分成兩次清洗，然后將二次濾液用泵抽回反應釜；開啟反應釜內部設置的輸出功率為260w的超聲儀，超聲10min，同時開啟反應釜外部設置的真空泵直至真空度為-0.6mpa；
（5）、往上述經過脫氣處理的二次濾液中加入58.5kg飽和食鹽水，先攪拌15min，后靜置35min，出現明顯的上下兩層分層現象；分層結束后，倒出一半體積的上清液，保留殘留的上清液和下層的沉積層；
（6）、繼續開啟攪拌裝置，使殘留的上清液和下層的沉積層混合均勻，然后往里加入39.6kg質量分數為50%的稀硫酸，至反應液變成澄清時加入12g硫酸鈣晶種，在冷卻溫度為15℃下靜置3h，直至晶體不再析出；
（7）、使用普通濾袋過濾，收集濾渣，置滾筒式干燥箱中在95℃干燥0.5h得到白色無氣味的硫酸鈣晶體粉末。