電石渣的回收再利用

馬忠義 楊勇軍 房海霞(新疆藍山屯河能源有限公司，新疆 奇臺 831800)

0 引言

隨著社會的發(fā)展和進步，中國制造已經(jīng)走向世界，中國的各個行業(yè)也在與時俱進，各類新型材料的使用逐漸增加，在我們的生活中的占比越來越大，從而帶動化工生產(chǎn)化工原料及工業(yè)固體廢棄物的生產(chǎn)和運輸是社會進步的心臟和大動脈。

乙炔氣，作為工業(yè)母氣，其主要用于聚氯乙烯、1,4-丁二醇、正丁醇等的生產(chǎn)；工業(yè)母氣—乙炔氣的主要方式方法是電石與水反應(yīng)進行制取，俗稱水解法制取乙炔氣，目前使用的乙炔氣制取方式主要有濕法乙炔和干法乙炔為主，濕法乙炔由于其生產(chǎn)的連續(xù)性、穩(wěn)定性、消耗等方面的缺陷，已經(jīng)逐漸被干法乙炔所替代。

干法乙炔具有連續(xù)生產(chǎn)、壓力穩(wěn)定、純度較高等優(yōu)勢，且副產(chǎn)物電石渣中的水分含量處于較低的水平，一般可控制在2%～8%左右；水分控制過低，會造成電石渣中的生電石較多，原料浪費較多；水分控制過高，則會造成電石渣在中間倉和運輸車輛中結(jié)塊，不利于電石渣的運輸于轉(zhuǎn)運，且會增加后續(xù)電石渣干燥過程中能源消耗。故電石渣水分的控制是在為后續(xù)的工藝處理節(jié)約較多的處理步驟和能源及物料的消耗，提高裝置及能源的利用率，減少對環(huán)境的破壞，降低固體廢棄物的處理難度，為國家節(jié)約能源、環(huán)境保護做出貢獻。

電石渣是以氫氧化鈣為主要成分的固體廢棄物，其氫氧化鈣的純度在90%以上，屬于強堿性固體廢棄物；隨著中國制造的迅猛發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)也在逐步發(fā)展，電石的生產(chǎn)也存開放式電石爐轉(zhuǎn)向了密閉式電石爐的發(fā)展，電石爐的容量也提升到了40.5 MW·h以配合化工行業(yè)的發(fā)展，所以電石渣的產(chǎn)量也就隨之上升，處理難度也在同時增加。電石渣除了集中進行掩埋的方法外，主要可以通過以下五方面進行回收處理再利用。

1 電石渣經(jīng)過處理，為電石生產(chǎn)提供原料

將電石渣通過工藝裝置進行干燥，然后加入到粉末壓球裝置，制造成合適電石生產(chǎn)所需要的生石灰粒度范圍，通過再次干燥后進入煅燒爐進行煅燒，產(chǎn)生的生石灰由于原料中含有的矽鐵、硫、磷、砷等的雜質(zhì)，故在電石生產(chǎn)過程中，回收生石灰的摻配比例不能過高，需要進行較為嚴格的控制，根據(jù)非回收生石灰的質(zhì)量分析結(jié)果進行調(diào)整，一般不會超過20%，避免對電石的正常生產(chǎn)造成影響，尤其是對電石爐的爐況影響，會造成爐況不穩(wěn)、熔池減小、頻繁塌料、翻電石等的影響，且回收石灰的顆粒強度相對不夠穩(wěn)定，在進入電石爐后，直接的后果就是，會嚴重影響電石爐的透氣性，對電石的安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)存在較大的隱患。

故回收生石灰的使用需要操作人員對裝置的嚴密監(jiān)護、精心操作、小心調(diào)整，對電石爐的操作經(jīng)驗也是尤為重要，防止出現(xiàn)電石爐的爐況不穩(wěn)，出現(xiàn)安全、環(huán)保、質(zhì)量及能源浪費等方面的影響，對企業(yè)的聲譽不佳。

2 電石渣與煤渣等煅燒生產(chǎn)電石渣水泥

正常的水泥生產(chǎn)工藝是需要通過“兩磨一燒”的主要工序來制備，其中需要將塊狀石灰石研磨成粉末狀，然后還需要對石灰石進行高溫煅燒，以達到工藝所要求的程度，所以需要消耗的設(shè)備資源、人力資源、電力資源、熱力資源的量將是一個很大的消耗，且能源利用率嚴重不足，尤其是熱力資源的消耗，需要將原料加入到回轉(zhuǎn)窯中，在高達1450℃的回轉(zhuǎn)窯中，將原料轉(zhuǎn)化為熟料，通過對熟料的熱力回收利用，大約可以回收30%左右的熱量，剩余的熱量需要通過持續(xù)降溫冷卻以達到使用要求，且存在一定的能源浪費。

但是在電石渣制備水泥的過程中，可以減少一個磨成粉末的工序，還可以減少一個高溫煅燒為熟料的工序，因為電石渣本來就是粉末狀的，同時電石渣的主要成分氫氧化鈣，便是消石灰的主要成分，完全符合水泥的生產(chǎn)工藝要求，根據(jù)電石渣中水分含量的不同，則會采用不同的生產(chǎn)工藝控制，調(diào)整溫度，對電石渣進行干燥處理，干法乙炔產(chǎn)生的電石渣為原料制造的水泥抗壓強度可以達到39.2MPa。

故可以在以上階段減少不必要的能源消耗與資源的消耗，并且沒有高熱的熟料冷卻降溫過程中損失的熱能，減少企業(yè)的生產(chǎn)運營過程中原料消耗、裝置的建設(shè)折舊、人工等的成本，提升企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競爭力，增加企業(yè)的生存幾率，同時也是為固體廢棄物的消耗及環(huán)境保護做出一定貢獻。

3 電石渣作普通建筑材料使用

根據(jù)電石渣的化學(xué)成分分析及相關(guān)的應(yīng)用試驗證明，電石水解制取乙炔氣產(chǎn)生的電石渣在經(jīng)過一定的工藝裝置進行干燥后，在工程建筑中，作為原料生產(chǎn)普通混合砌筑沙漿和內(nèi)墻抹灰沙漿[1]，當(dāng)然，在實際的生產(chǎn)過程中還需要根據(jù)情況，按照比例摻配生石灰用于調(diào)整產(chǎn)品的質(zhì)量，避免影響產(chǎn)品在我們的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

4 電石渣作防水涂料

電石渣做防水涂料的要求比較高[2]，首先要對電石渣中進行異味去除，即去除電石渣中含有的少量生電石、乙炔氣、硫、磷、砷等雜質(zhì)，然后改性，變成疏水材料，將成為疏水材料的電石渣與一定比例的成膜劑進行混合，制備成性能良好的防水材料。

5 電石渣作燃煤鍋爐的脫硫使用

在燃煤鍋爐運行過程中，由于燃煤質(zhì)量的問題，含硫雜質(zhì)的燃燒不可避免的會產(chǎn)生一定量的SO2氣體，而SO2又是硫酸雨形成的主要影響氣體，且我國的酸雨多為硫酸雨，故對SO2的控制就是控制酸雨的一個必要的手段，脫硫劑的使用不可避免；作為工業(yè)三廢之一的電渣可以作為脫硫劑使用，其可以有效的減少脫硫裝置外部采購脫硫劑的用量，同時也提高了固體廢棄物的利用率，同時由于電石在與水反應(yīng)后，產(chǎn)生的電石渣均呈現(xiàn)為粉末狀形態(tài)，電石渣做脫硫使用時，可以減少將其制備為粉末的程序，減少在制備過程中裝備、人員、能源等消耗和使用，且使用電石渣作為脫硫劑，可以有效的降低脫硫劑的采購與脫硫灰的轉(zhuǎn)運量，降低企業(yè)在生產(chǎn)運行過程中的各類成本，提高企業(yè)的生存發(fā)展競爭力。

電石渣作為燃煤鍋爐的脫硫劑使用，可以分為爐外脫硫和爐內(nèi)脫硫兩種情況進行處理。

5.1 爐外脫硫

爐外脫硫原有的設(shè)計是由生石灰倉、消石灰倉組成，同時在生石灰倉與消石灰倉中間有一道生石灰制備消石灰的工序，需要用到水資源和電力資源，同時設(shè)備的損耗也需要進行考慮。

消石灰的主要成分是氫氧化鈣，而電石渣的主要成分同樣是氫氧化鈣，對于一個干法電石制備乙炔的公司來說，電石渣中的水分含量一般控制在2%～8%左右，完全符合爐外脫硫裝置的正常運行所需要的工藝指標(biāo)；生石灰倉中可以根據(jù)實際的情況進行處理，一個是繼續(xù)儲備生石灰，在電石渣出現(xiàn)異常情況的時候，能夠有生石灰進行代替使用，避免出現(xiàn)煙氣排放中二氧化硫的超標(biāo)，造成環(huán)保事故，增加大氣污染的防止難度；生石灰倉中也可以儲備電石渣或者脫硫劑兩種準備，將消石灰的制備裝置作為一個通道使用，不進行加水操作，如此可確保系統(tǒng)不發(fā)生超標(biāo)排放的情況。

5.2 爐內(nèi)脫硫

燃煤鍋爐使用電石渣作為爐內(nèi)脫硫使用，其主要原理與用石灰石作為爐內(nèi)脫硫一致，其摻配比例按照入爐煤中S與電石渣中的Ca含量的比例，按照Ca/S=1.5進行計算，按照入爐煤中的硫含量計算得到，燃煤與電石渣的質(zhì)量比為29:1，即在100t原煤中，大約摻配3.5t左右的電石渣(電石渣稍有富余)。

使用電石渣作為爐內(nèi)脫硫使用有以下兩點需要注意：(1)電石渣中含有少量未完全反應(yīng)的生電石，其與電石渣中的水分繼續(xù)反應(yīng)，易形成乙炔氣聚集，需要電石渣的堆放地點通風(fēng)良好，且堆放量應(yīng)按照實際的堆放地點計算出一個臨界量，避免乙炔氣聚集超標(biāo)造成安全隱患，并有相應(yīng)的乙炔氣在線監(jiān)測報警設(shè)備進行實時監(jiān)控；(2)電石渣作為爐內(nèi)脫硫使用，使得后續(xù)的除塵系統(tǒng)負荷增加，具體的增加量是根據(jù)裝置的運行負荷與電石渣的摻配量有著線性關(guān)系。

使用電石渣爐外脫硫與爐內(nèi)脫硫相結(jié)合，完全能夠滿足燃煤鍋爐在正常運行過程中的需求，排放至大氣中煙的氣二氧化硫指標(biāo)完全可以達到超低排放的環(huán)保標(biāo)準。

6 結(jié)語

電石渣作為工業(yè)生產(chǎn)的三廢之一，其產(chǎn)生主要是通過電石水解制取乙炔氣的副產(chǎn)物。我國每年沒有處理的電石渣已經(jīng)達到了百萬噸的數(shù)量級，其堆放不僅占用大量的土地，還需要將堆放的電石渣進行掩埋、覆蓋等操作，防止在刮風(fēng)天氣時，對空氣質(zhì)量造成粉塵污染；在電石渣掩埋后，會導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐耐寥佬再|(zhì)發(fā)生改變，使得土壤變成堿性較大的土壤，不適宜農(nóng)作物的種植，也不適宜大多數(shù)植物的生長，對水土保持的治理增加較大的負擔(dān)。

通過以上幾點可以發(fā)現(xiàn)：

(1)電石渣通過一定的處理可以為電石的正常生產(chǎn)提供原料；

(2)電石渣可以作為水泥生產(chǎn)行業(yè)的主要原料；

(3)電石渣可以通過處理與添加劑作用，可以作為建筑材料使用；

(4)電石渣改性處理后，可以作為防水材料使用；

(5)電石渣可以為燃煤鍋爐提供脫硫劑。

研究電石渣回收重復(fù)利用項目，既可以解決多數(shù)氯堿行業(yè)、1,4-丁二醇生產(chǎn)行業(yè)所面臨的難題，又可以通過處理大量的固體廢棄物，獲得品質(zhì)較好的副產(chǎn)品，還能達到節(jié)能減排降耗、環(huán)境保護、為經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的社會效益做出貢獻，且對保護地球具有顯著的生態(tài)效益，這項研究也是國家和人類發(fā)展的一個階段性成果。

對于一個綜合性較強的化工生產(chǎn)企業(yè)來說，使用電石渣作為脫硫劑是首要的選擇，僅需要付出倒運費用，即可以完成電石渣的處理及爐內(nèi)脫硫與爐外脫硫的效果；電石渣作為脫硫劑是實現(xiàn)降低電石渣回收利用的一個階段，后期將會根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)裝置和設(shè)備的進步，工藝運行裝置和條件的優(yōu)化，為電石渣找到一條更加環(huán)保、安全、有效的解決途徑；形成一個從原料采購到最終產(chǎn)品與副產(chǎn)物處理加工的完整產(chǎn)業(yè)鏈，達到一個經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護達到共贏的效果。

當(dāng)然電石渣僅僅是企業(yè)生產(chǎn)運行過程中產(chǎn)生的一種固體廢棄物，在一個生產(chǎn)綜合性較強的企業(yè)中，還會產(chǎn)生其他的工業(yè)三廢，比如電石生產(chǎn)中產(chǎn)生的電石爐氣，可以經(jīng)過凈化等的處理，作為一種熱源來使用，產(chǎn)生的廢水，也可以通過多效蒸發(fā)、薄膜蒸發(fā)等手段，進行回收利用。