電石渣

電石渣代替石灰石制水泥

電石廢渣制水泥在國內(nèi)已有眾多成熟的企業(yè),如:吉林化工廠、天津化工廠、貴州有機(jī)化工總廠、山西省化工廠等，有的在70年代就建成工業(yè)規(guī)模裝置，專有一條水泥生產(chǎn)線消化電石廢渣。如吉化公司采用濃縮池將渣漿濃度由5%-8%濃縮到35%、砂泵送入料槽，在分去一部分上清液后和砂巖、粘土漿配制成水泥生料，再送回轉(zhuǎn)窯煅燒制水泥。

據(jù)調(diào)查，全國約有不少生產(chǎn)線在運(yùn)行,生產(chǎn)工藝普遍采用濕法工藝(也有少數(shù)采用立窯生產(chǎn))，與一般采用石灰石為主要原料的濕法工藝比較，由于電石渣含水量高，流動(dòng)性差，為保證料漿的入窯流動(dòng)性，其含水量在56%左右。比一般石灰石配料的濕法窯料含水量高50%-55%，因此熱耗比一般濕法高20%左右。如吉化公司水泥廠，年產(chǎn)水泥10-20萬t。

又由于入窯料漿水分含量高,窯的預(yù)熱部分負(fù)荷較重，出窯尾廢氣溫度較一般濕法生產(chǎn)線低50～60℃，因此窯的產(chǎn)量較同規(guī)格以石灰石為配料的生產(chǎn)線低20%～25%。另外，Ca(OH)₂分解時(shí)產(chǎn)生水蒸汽，導(dǎo)致出窯尾廢氣中水蒸氣含量增大，影響電除塵器的使用效率及壽命，所以在石灰石豐富的地區(qū)，電石廢渣生產(chǎn)的水泥在市場中不如石灰石生產(chǎn)的水泥受歡迎。

按照國辦發(fā)(1999)49號(hào)文的要求，不再新建水泥企業(yè)，在建材行業(yè)內(nèi)部已實(shí)行“總量控制,結(jié)構(gòu)調(diào)整”的政策，這說明：其一，水泥市場已經(jīng)飽和；其二，建材與化工是不同的行業(yè)，結(jié)構(gòu)調(diào)整，建材的水泥市場不是讓位于化工的水泥市場，國家沒有這個(gè)產(chǎn)業(yè)政策，而是與更具競爭力的水泥企業(yè)進(jìn)行競爭，市場已經(jīng)飽和的競爭對(duì)手更加強(qiáng)大，在這樣的環(huán)境中生存是艱難的。

由于水泥項(xiàng)目技術(shù)較復(fù)雜、能耗高、占地面積大、投資較大、市場飽和、競爭力又弱,在市場經(jīng)濟(jì)中，市場決定著企業(yè)的生死存亡，一旦市場惡化,將無法生產(chǎn)，所以電石廢渣制水泥增加了制約自身的因素，限制了企業(yè)的發(fā)展。

電石渣生產(chǎn)生石灰作為電石原料

前文提到美國肯塔基州路易斯維爾城煉氣廠（AirReduction Plant），很早意識(shí)到電石渣漿處理的緊迫性。在1948年建成日產(chǎn)60t生石灰試驗(yàn)裝置。在1959年至1962年建成二套330t/a生石灰生產(chǎn)裝置。運(yùn)行安全，年開工天數(shù)近350天。

電石生產(chǎn)石灰工藝：脫水后得到含固量60%的電石廢渣，用螺旋運(yùn)輸機(jī)輸送，在造粒機(jī)長度四分之三處均勻分配至造粒機(jī)內(nèi)，造粒制成5～20mm大小不等的園球，再經(jīng)氣流干燥爐（350℃）干燥，回轉(zhuǎn)爐（900～1000℃）煅燒。干燥爐內(nèi)物料的干燥是利用回轉(zhuǎn)爐內(nèi)來的熱廢氣干燥的。煅燒成的回收石灰流入缷料斗，裝車運(yùn)送到電石廠作電石原料。

石灰產(chǎn)品的規(guī)格：

CaO 不小于86%

CO₂ 不小于1.0%

水分 0.5%

雜質(zhì)（Fe₂O₃、H₂、SiO₃） 不大于13%

粒度 5～20mm

原料及動(dòng)力消耗（以生產(chǎn)1t石灰計(jì)）：

電石渣 1.33t

水 8m³

電 37Kwh

蒸汽 0.16t

煤粉 0.111t

氮?dú)?3m³

燃料氣 388m³

燃料油 0.001t

此方法技術(shù)路線可行，作為探索生產(chǎn)石灰，應(yīng)是最好的治理方法，這是因?yàn)椋旱谝唬a(chǎn)石灰的投資不到生產(chǎn)水泥的十分之一；第二，石灰是電石生產(chǎn)的原料，不存在另尋市場的問題，以鈣為載體實(shí)現(xiàn)電石廢渣-石灰-電石-電石廢渣這樣的閉路循環(huán)；第三，減少制約自身的因素，電石法PVC可將規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，以提高競爭力，同時(shí)也保護(hù)了石灰石礦源，新的電石廢渣制石灰所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益遠(yuǎn)非其他治理方法可比。

但能耗大，回收石灰重作電石原料也只能摻入電石原料的20%，不宜過多，因?yàn)榛厥帐抑泻颉⒘纂s質(zhì)多，將影響電石質(zhì)量。

電石渣生產(chǎn)輕質(zhì)磚

山東水泥制品廠成功地研制出利用電石廢渣生產(chǎn)輕質(zhì)煤渣磚，其產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到同類產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

此磚以濃縮的廢電石廢渣（含水39.6%）為主要原料，摻入少量的水泥，與經(jīng)過破碎的煤渣（粒徑<20mm）、碎石料按電石廢渣：水泥:碎石:煤渣=3.2:1.1:3.2:2.5的比例攪拌均勻，經(jīng)砌塊成型機(jī)加壓成型，自然養(yǎng)護(hù)28天左右，可出廠銷售。

輕質(zhì)電石－煤渣磚強(qiáng)度達(dá)到普通紅磚強(qiáng)度，符合小型空心砌塊國家標(biāo)準(zhǔn)，投資省、成本低、產(chǎn)品自重輕，可以在常溫、常壓下進(jìn)行生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)，節(jié)約能源，其成本是普通粘土磚的60%，是混凝土砌塊的50%。使用電石廢渣生產(chǎn)的輕質(zhì)磚應(yīng)用廣，既作到了電石廢渣的綜合利用，提高了經(jīng)濟(jì)效益，變廢為寶，也保護(hù)了環(huán)境，是一舉兩得的好產(chǎn)品。

但是在輕質(zhì)煤渣磚的生產(chǎn)過程中，電石廢渣作為鈣質(zhì)原料加入，其加入量有限，一般不超過15%～35%，對(duì)于排渣量大的企業(yè)，是難以消化完全的，而且煤渣磚的市場銷路不暢，也制約了該產(chǎn)品的發(fā)展。

電石渣用作化工原料

1. 生產(chǎn)環(huán)氧丙烷

環(huán)氧丙烷是一種重要的化工原料，以丙烯、氧氣和熟石灰為原料的氯醇化法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷工藝過程中需要大量的熟石灰。

福建省東南電化公司是電石乙炔法生產(chǎn)PVC（70000t/a）的大型企業(yè)，將電石渣送往湄州灣氯堿工業(yè)公司代替熟石灰生產(chǎn)環(huán)氧丙烷。

丙烯氣、氯氣和水在管式反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)生成氯丙醇，氯丙醇與經(jīng)過處理后的電石渣混合后送入環(huán)氧丙烷皂化塔，氯丙醇與Ca(OH)₂（電石渣）發(fā)生皂化反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷。

由于電石渣中Ca(OH)₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)90%以上，而國內(nèi)熟石灰中Ca(OH)₂的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為65%，因此，采用電石渣不僅使環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)成本下降約 130元/t，而且其中未反應(yīng)的固體雜質(zhì)處理量比用熟石要少得多。利用電石渣生產(chǎn)環(huán)氧丙烷，不僅充分利用電石渣資源，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，化害為利，而且生產(chǎn)的環(huán)氧丙烷質(zhì)量穩(wěn)定，符合標(biāo)準(zhǔn)。

2. 生產(chǎn)氯酸鉀

用電石渣代替石灰生產(chǎn)氯酸鉀，其生產(chǎn)過程是：先將電石渣漿中的雜質(zhì)除去后進(jìn)入沉淀池，得到濃度為12%的乳液，用泵將電石渣乳液送至氯化塔并通入氯氣、氧氣。在氯化塔內(nèi)，Ca(OH)₂與Cl₂ 、O₂發(fā)生皂化反應(yīng)生成Ca(ClO₃)₂ ；去除游離氯后，再用板框壓濾機(jī)除去固體物，將所得溶液與KCl進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成KClO₃溶液，經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶、脫水、干燥、粉碎、包裝等工序制得產(chǎn)品氯酸鉀（KClO₃）。其反應(yīng)式是：

2Ca(OH)₂ 2Cl₂ 5O₂﹦2Ca(ClO₃)₂ 2H2O

Ca(ClO₃)₂ 2KCl﹦2KClO₃ CaCl₂

每生產(chǎn)1t氯酸鉀，利用電石渣10t，可節(jié)省石灰4t，每噸產(chǎn)品可節(jié)省原料費(fèi)420元。

用電石渣代替石灰生產(chǎn)氯酸鉀（KClO₃），技術(shù)可行，實(shí)現(xiàn)了綜合利用電石廢渣的目的，不僅減少了電石廢渣對(duì)環(huán)境造成的危害，同時(shí)也減少了石灰儲(chǔ)運(yùn)過程中造成的污染，而且改善了勞動(dòng)條件。

美國肯塔基州路易斯維爾城煉氣廠（AirReduction Plant）自1941年起生產(chǎn)商品乙炔，1963年生產(chǎn)水平為60萬磅 C₂H₂/日。該廠電石渣漿場面積達(dá)100英畝，堆高達(dá)100英尺。在1963年冬季突然坍塌，電石渣漿將毗鄰著名的古德里奇廠的聚氯乙烯裝置設(shè)備掩埋，成為當(dāng)年轟動(dòng)美國的一大新聞，賠款100萬美元。

乙炔是生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）的主要原料。按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，每生產(chǎn)1 t PVC產(chǎn)品耗用電石1.5-1.6t，同時(shí)每t電石產(chǎn)生1.2t電石渣（干基），電石渣含水量按90%計(jì)，那么每生產(chǎn)1t PVC產(chǎn)品，排出電石渣漿約20t。由此可見，電石渣漿的產(chǎn)生量大大超過了PVC的產(chǎn)量。大多數(shù)PVC生產(chǎn)廠家將電石渣漿經(jīng)重力沉降分離后，上清液循環(huán)利用；電石渣經(jīng)進(jìn)一步脫水，其含水率仍達(dá)40%-50%，呈漿糊狀，在運(yùn)輸途中易滲漏污染路面，長期堆積不但占用大量土地，而且對(duì)土地有嚴(yán)重的侵蝕作用。要想從根本上解決問題，只有在技術(shù)上謀求突破，尋求新的治理工藝，綜合利用，化害為利，變廢為寶。

在電石乙炔法生產(chǎn)聚氯乙烯產(chǎn)品時(shí)，電石（CaC₂）加水生成乙炔和氫氧化鈣，其主要化學(xué)反應(yīng)式如下：

CaC₂ 2H₂O﹦C₂H₂ Ca(OH)₂ 127.3 KJ/克分子

在電石和水反應(yīng)同時(shí)，電石中雜質(zhì)也參與反應(yīng)生成氫氧化鈣和其他氣體：

CaO H₂O﹦Ca(OH)₂

CaS 2H₂O﹦Ca(OH)₂ H₂S↑

Ca₃N₂ 6H₂O﹦3Ca(OH)₂ 2NH₃↑

Ca₃P₂ 6H₂O﹦3Ca(OH)₂ 2PH₃↑

Ca₂Si 4H₂O﹦2Ca(OH)₂ SiH₄↑

Ca₃As₂ 6H₂O﹦3Ca(OH)₂ 2AsH₃↑

Ca(OH)₂在水中溶解度小，固體Ca(OH)₂微粒逐步從溶液中析出。整個(gè)體系由真溶液向膠體溶液、粗分散體系過渡，微粒子逐步合并、聚結(jié)、沉淀，在沉淀過程中又因粒子互相碰撞、擠壓，促使顆粒進(jìn)一步結(jié)聚、長大、失水，沉淀物逐步變稠，俗稱電石渣漿。此外電石中不參加反應(yīng)的固體雜質(zhì)如矽鐵、焦炭等也混雜在渣漿中。副反應(yīng)產(chǎn)生的氣體部分進(jìn)入乙炔氣體，部分溶解在渣漿中。

電石渣漿為灰褐色渾濁液體。在靜置后分成三部分，澄清液、固體沉積層及中間膠體過渡層。三者比例隨靜置時(shí)間及環(huán)境條件變化呈可逆變換。固體沉積物即是我們常說的電石廢渣。

干電石廢渣中主要含Ca(OH)₂，可以作消石灰的代用品，廣泛用在建筑、化工、冶金、農(nóng)業(yè)等行業(yè)。但當(dāng)電石廢渣含水量>50%時(shí)，其形態(tài)呈厚漿狀，貯存、運(yùn)輸困難，給用戶帶來不便。很多廠還因其在運(yùn)輸途中污染路面而帶來極大麻煩。因此電石廢渣綜合利用的關(guān)鍵是控制含水量。

含一定水量的電石廢渣及滲濾液亦是強(qiáng)堿性，也含有硫化物、磷化物等有毒有害物質(zhì)。根據(jù)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB5085—2007），電石廢渣屬Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物；若直接排到海塘或山谷中，采用填海、填溝的有規(guī)則堆放時(shí)，根據(jù)《化工廢渣填埋場設(shè)計(jì)規(guī)定》HG20504—92，對(duì)Ⅱ類一般工業(yè)固體廢（物）渣，必須采取防滲措施并作填埋處置。

電石渣填海、填溝有規(guī)則堆放

一些建設(shè)在濱?；蛏絽^(qū)的工廠,一直以來將電石渣直接排到海塘或山谷中，填海填溝有規(guī)則堆放，幾乎沒有作防滲處理。此法占地面積大，污染嚴(yán)重。

電石渣自然沉降后出售

大多數(shù)廠采用自然沉降法。將電石渣漿排入沉淀池或低凹的空地上，自然蒸發(fā)待渣漿沉淀后，再用人工或用鏟車、抓斗挖掘出來對(duì)外出售。堆放場地同樣沒有作防滲處理。

自然沉降法處理效果不穩(wěn)定，受環(huán)境及氣象條件影響。特別是南方，雨水量大，蒸發(fā)量小，雨季沉淀物含水量高，一般在50%～60%呈厚漿狀。根本無法挖掘和利用。

通過對(duì)電石廢渣處置利用的全面分析和討論不難看出，電石廢渣的處置有填海、填溝有規(guī)則堆放、自然沉降后出售；電石廢渣利用有代替石灰石制水泥、生產(chǎn)生石灰用作電石原料、生產(chǎn)化工產(chǎn)品、生產(chǎn)建筑材料及用于環(huán)境治理等。

雖然電石廢渣的利用方法很多，但各有優(yōu)缺點(diǎn)，每種方法的處理效果均不盡人意，各地區(qū)、各廠在制訂處理方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮各自的條件，諸如各廠的生產(chǎn)能力、廢電石渣的排出量，周圍自然環(huán)境，經(jīng)濟(jì)效益等。

從目前國內(nèi)諸多生產(chǎn)廠家的實(shí)際情況看，大多采用自然沉降法，將電石渣漿經(jīng)重力沉降分離、機(jī)械脫水，清液循環(huán)利用；電石廢渣用汽車運(yùn)送至低凹的山谷或海邊，填溝填海。由于電石廢渣及滲濾液呈強(qiáng)堿性,含有硫化物、磷化物等有毒有害物質(zhì)。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB5085—1996），電石廢渣應(yīng)屬Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《化工廢渣填埋場設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG20504—92），對(duì)Ⅱ類一般工業(yè)固體廢（物）渣，應(yīng)采取防滲措施并作填埋處置。

有效利用電石廢渣，不但能帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，而且能實(shí)現(xiàn)變廢為寶。但是要真正作到綜合利用尚需作大量的研究開發(fā)工作。

電石渣脫硫劑的生產(chǎn)關(guān)鍵問題是如何低成本、低能耗將電石渣中不符合電廠脫硫要求的大顆粒摘除。常用的處理辦法有沉降分離、研磨、過濾分離等。

利用電石渣漿中顆粒質(zhì)量大小的區(qū)別進(jìn)行自然沉降，大顆粒沉降在漿液底部，抽取中上部的懸濁液進(jìn)行濃縮后用于電廠脫硫。此法對(duì)電石渣的利用率底，沉降的電石渣漿如何處理仍然是個(gè)大問題。

采用機(jī)械粉碎的方式將電石渣中大顆粒磨制成符合脫硫要求的顆粒細(xì)度。此法效率高，但磨制顆粒的設(shè)備投入相對(duì)較大。

采用過濾的機(jī)理，對(duì)電石渣漿中不符合要求的大顆粒進(jìn)行攔截摘除。此法生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)能耗低。但因?yàn)殡娛鼭{是厚漿狀，在過濾大顆粒的同時(shí)又需要保留小顆粒，因此在國內(nèi)還只有個(gè)別專業(yè)廠家能夠采用過濾分離的方法低成本、低能耗進(jìn)行電石渣脫硫劑的生產(chǎn)。

電石渣脫硫劑可以代替石灰石粉，直接使用在現(xiàn)有的石灰石——石膏法煙氣脫硫裝置，無須對(duì)原有裝置進(jìn)行大的改造。具有廣闊的市場前景。也將為電石渣這一工業(yè)廢物開辟一條新的資源化處理途徑。2100433B

國內(nèi)電石法生產(chǎn)乙炔必然產(chǎn)生附屬工業(yè)廢物電石渣（漿），電石渣（漿）主要有兩條消化途徑。一是將電石渣漿脫水后形成干渣作為水泥等建材的生產(chǎn)原料；二是將電石渣漿過濾凈化后替代碳酸鈣作為電廠脫硫系統(tǒng)的脫硫劑使用。

電石渣漿中固體顆粒的成分很復(fù)雜，除氫氧化鈣、氧化鈣外，還含有碳渣、矽鐵等各類固體顆粒，其顆粒度大小從幾微米到十幾毫米都有分布。而電石渣漿作為脫硫劑使用時(shí)，大于40微米的固體顆粒對(duì)電廠脫硫系統(tǒng)的管道和脫硫劑循環(huán)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生磨損、堵塞等不良后果，因此，電石渣漿必須通過凈化將有害的大顆粒摘除才能符合電廠的脫硫使用要求。

理想的電石渣漿凈化指標(biāo)為，總含固量：≥15%；顆粒度：240目篩網(wǎng)過篩率≥90%。