電石渣利用途徑研究

鄧建民，楊國(guó)強(qiáng)

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202）

1 電石渣的形成及成分介紹

在乙炔發(fā)生器中，發(fā)生如下反應(yīng)：

生成的Ca（OH）2在水中溶解度很小，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(guò)渡，微粒子逐步合并、聚結(jié)、沉淀，在沉淀過(guò)程中又因粒子互相碰撞、擠壓，促使顆粒進(jìn)一步結(jié)聚、長(zhǎng)大、失水，沉淀物逐步變稠，形成電石渣漿。電石中不參加反應(yīng)的固體雜質(zhì)如矽鐵、焦炭等和反應(yīng)產(chǎn)生的氣體部分也溶解混雜在渣漿中。電石渣漿為灰褐色渾濁液體。在靜置后分成3部分，即澄清液、固體沉積層及中間膠體過(guò)渡層。固體沉積物即為廢電石渣。

2 電石渣主要利用途徑

2.1 用作水泥生產(chǎn)原料

用電石渣生產(chǎn)水泥是現(xiàn)有的電石渣資源化利用最成熟、最經(jīng)濟(jì)的方法，既可節(jié)約水泥生產(chǎn)所用的天然石灰石資源，降低水泥成本，又可減少二氧化碳排放和廢物堆存造成的污染。新疆某企業(yè)發(fā)明的專利“電石渣100%替代天然石灰質(zhì)原料干法生產(chǎn)水泥熟料工藝方法”專利[1]。針對(duì)電石渣漿特點(diǎn)，生料配料攪拌均勻機(jī)械脫水，由含水分小于35%的料餅進(jìn)入烘干破碎機(jī)，利用窯尾廢熱煙氣烘干，旋風(fēng)筒收集后入窯，入窯生料水分小于3%。已利用該技術(shù)建設(shè)的生產(chǎn)線自動(dòng)化控制程度高，運(yùn)行效果良好。和國(guó)內(nèi)現(xiàn)有利用100%電石渣水泥生產(chǎn)線相比較，具有烘干效率高、余熱利用充分、能耗低、窯尾電收塵入口溫度適宜、窯單位容積產(chǎn)量高、窯主機(jī)設(shè)備規(guī)格型號(hào)小、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。該工藝水泥生料配比中工業(yè)廢渣利用率高達(dá)90%，不僅解決了電石渣的環(huán)境污染問(wèn)題，而且使廢渣完全資源化，形成重化工、建材工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。

2.2 用作煙氣脫硫劑

目前，國(guó)內(nèi)大型燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝95%以上采用石灰石-石膏法脫硫工藝，該工藝對(duì)脫硫劑的顆粒細(xì)度和鈣基純度要求比較嚴(yán)格，常規(guī)要求顆粒粒度≤0.044 mm，鈣基純度≥85%，漿液含固量為15%～20%，一般采用石灰石粉末加水配制。

寧夏英力特化工研發(fā)“電石渣代替石灰石用作脫硫劑”技術(shù)，將制作的脫硫劑先后送往150 MW和330 MW 2種不同的熱電機(jī)組，脫硫效率都達(dá)到95%以上。2016年全年外送脫硫劑量45 180 t（干基）。公司根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)已申請(qǐng)專利。

表1 電石渣化學(xué)成分表（干基） %

根據(jù)電石渣化學(xué)成分，（電石渣化學(xué)成分見(jiàn)表1）將電石渣漿進(jìn)行處理以達(dá)到脫硫劑要求。出發(fā)生器的電石渣漿含固量為12%～15%，經(jīng)濃縮池重力沉降處理后，含固量達(dá)到15%～20%，滿足脫硫要求，將電石渣漿經(jīng)初步沉降濃縮、過(guò)濾除去較大顆粒物后，得到成品脫硫漿液。處理后的電石渣漿化學(xué)成分見(jiàn)表2；將制作的脫硫劑輸送至熱電廠，應(yīng)用于熱電機(jī)組的脫硫效果數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表2 電石渣化學(xué)成分表

表3 電石渣脫硫應(yīng)用于熱電機(jī)組效果分析表[2]

3 新開(kāi)發(fā)電石渣利用技術(shù)

3.1 生產(chǎn)納米碳酸鈣

納米碳酸鈣具有親油疏水性質(zhì)，能夠調(diào)節(jié)制品的韌性和其他物理性質(zhì)，能改善加工性能，能夠取代部分價(jià)格昂貴的填料和助劑，是工業(yè)上應(yīng)用非常廣泛的一種填充劑和功能材料，通常應(yīng)用于橡膠、塑料、油墨、造紙、涂料、醫(yī)藥、食品、飼料等領(lǐng)域，產(chǎn)品用途廣泛、附加值高。用電石渣生產(chǎn)納米碳酸鈣有2種方法：一是將預(yù)處理的電石渣與氯化銨及水按一定比例配成溶液，經(jīng)過(guò)濾澄清后，得到氯化鈣氨水溶液，然后于一定溫度和堿性條件下通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳化反應(yīng)，得到碳酸鈣漿液，再經(jīng)脫水、洗滌、干燥便可制得碳酸鈣產(chǎn)品；二是將電石渣漿經(jīng)過(guò)一系列的固液分離，雜質(zhì)去除，去味、脫色等處理后，采用氨碳化反應(yīng)生成碳酸鈣漿液，再經(jīng)分離、干燥、粉碎、包裝后制得產(chǎn)品[3]。近期，內(nèi)蒙某企業(yè)和高校合作研發(fā)的該技術(shù)將要進(jìn)行中試項(xiàng)目試車。

3.2 生產(chǎn)氯化鈣

氯化鈣室溫下為白色固體。常見(jiàn)應(yīng)用包括制冷設(shè)備所用的鹽水、道路融冰劑和干燥劑。氯化鈣及其水合物和溶液在食品制造、建筑材料、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)等多個(gè)方面均有重要的應(yīng)用價(jià)值。

利用工業(yè)廢棄物電石渣生產(chǎn)氯化鈣的方法，是在反應(yīng)釜中加入濃度為20%～30%的工業(yè)鹽酸后，再加入電石渣進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在40～95℃，當(dāng)pH值為5～8時(shí)反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)，反應(yīng)完成后對(duì)產(chǎn)物過(guò)濾，濾液加入活性炭脫色、加入氯化鋇去除硫酸根離子后過(guò)濾，對(duì)濾液濃縮、結(jié)晶、干燥得到氯化鈣產(chǎn)品[4]。

3.3 制取晶須硫酸鈣

石膏晶須是硫酸鈣纖維狀單晶體，具有完整的外形，均一的橫截面，完善的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)度一般5～300 μm，長(zhǎng)徑比10～200。硫酸鈣晶須與其他短纖維相比，有耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、韌性好、強(qiáng)度高、易進(jìn)行表面處理、與橡膠塑料等聚合物的親和能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛。電石渣制備石膏晶須有電石渣轉(zhuǎn)化為二水石膏與合成石膏晶須2個(gè)環(huán)節(jié)。先將電石渣用水分散制成25%料漿，與稀硫酸反應(yīng)制得硫酸鈣，獲得的產(chǎn)物移入反應(yīng)釜，在125℃、0.135 MPa飽和蒸汽環(huán)境養(yǎng)護(hù)數(shù)小時(shí)，得到的產(chǎn)品經(jīng)洗滌干燥即為硫酸鈣晶須。

4 結(jié)語(yǔ)

電石渣是電石法聚氯乙烯企業(yè)產(chǎn)生的最大固體廢棄物，研發(fā)電石渣的利用新技術(shù)，開(kāi)展電石渣的綜合利用，不僅能獲得經(jīng)濟(jì)效益，還具有良好的環(huán)境及社會(huì)效益。

［1］侯向群，李洪洲，俞 捷，郭慶人，張 翼．電石渣100%替代天然石灰質(zhì)原料干法生產(chǎn)水泥熟料工藝方法.中國(guó)，200610091065．7．2007－01－03.

［2］李先超，等．自清洗過(guò)濾器在電石渣脫硫劑生產(chǎn)中的應(yīng)用.中國(guó)氯堿，2011．11，23－25.

［3］顏 鑫．電石渣生產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝研究.化工科技，2007．15，7－72.

［4］游川北．一種利用工業(yè)廢棄物電石渣生產(chǎn)氯化鈣的方法.中國(guó)，200610124541．0．2007－0．07.