電石渣利用途徑研究

鄧建民，楊國強

（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

在乙炔發生器中，發生如下反應：

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、沉淀，在沉淀過程中又因粒子互相碰撞、擠壓，促使顆粒進一步結聚、長大、失水，沉淀物逐步變稠，形成電石渣漿。電石中不參加反應的固體雜質如矽鐵、焦炭等和反應產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 用作水泥生產原料

用電石渣生產水泥是現有的電石渣資源化利用最成熟、最經濟的方法，既可節約水泥生產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。新疆某企業發明的專利“電石渣100%替代天然石灰質原料干法生產水泥熟料工藝方法”專利[1]。針對電石渣漿特點，生料配料攪拌均勻機械脫水，由含水分小于35%的料餅進入烘干破碎機，利用窯尾廢熱煙氣烘干，旋風筒收集后入窯，入窯生料水分小于3%。已利用該技術建設的生產線自動化控制程度高，運行效果良好。和國內現有利用100%電石渣水泥生產線相比較，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、窯單位容積產量高、窯主機設備規格型號小、占地面積小等優點。該工藝水泥生料配比中工業廢渣利用率高達90%，不僅解決了電石渣的環境污染問題，而且使廢渣完全資源化，形成重化工、建材工業循環經濟產業鏈。

2.2 用作煙氣脫硫劑

目前，國內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，該工藝對脫硫劑的顆粒細度和鈣基純度要求比較嚴格，常規要求顆粒粒度≤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“電石渣代替石灰石用作脫硫劑”技術，將制作的脫硫劑先后送往150 MW和330 MW 2種不同的熱電機組，脫硫效率都達到95%以上。2016年全年外送脫硫劑量45 180 t（干基）。公司根據運行數據已申請專利。

表1 電石渣化學成分表（干基） %

根據電石渣化學成分，（電石渣化學成分見表1）將電石渣漿進行處理以達到脫硫劑要求。出發生器的電石渣漿含固量為12%～15%，經濃縮池重力沉降處理后，含固量達到15%～20%，滿足脫硫要求，將電石渣漿經初步沉降濃縮、過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成分見表2；將制作的脫硫劑輸送至熱電廠，應用于熱電機組的脫硫效果數據見表3。

表2 電石渣化學成分表

表3 電石渣脫硫應用于熱電機組效果分析表[2]

3 新開發電石渣利用技術

3.1 生產納米碳酸鈣

納米碳酸鈣具有親油疏水性質，能夠調節制品的韌性和其他物理性質，能改善加工性能，能夠取代部分價格昂貴的填料和助劑，是工業上應用非常廣泛的一種填充劑和功能材料，通常應用于橡膠、塑料、油墨、造紙、涂料、醫藥、食品、飼料等領域，產品用途廣泛、附加值高。用電石渣生產納米碳酸鈣有2種方法：一是將預處理的電石渣與氯化銨及水按一定比例配成溶液，經過濾澄清后，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氣體進行碳化反應，得到碳酸鈣漿液，再經脫水、洗滌、干燥便可制得碳酸鈣產品；二是將電石渣漿經過一系列的固液分離，雜質去除，去味、脫色等處理后，采用氨碳化反應生成碳酸鈣漿液，再經分離、干燥、粉碎、包裝后制得產品[3]。近期，內蒙某企業和高校合作研發的該技術將要進行中試項目試車。

3.2 生產氯化鈣

氯化鈣室溫下為白色固體。常見應用包括制冷設備所用的鹽水、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、醫學和生物學等多個方面均有重要的應用價值。

利用工業廢棄物電石渣生產氯化鈣的方法，是在反應釜中加入濃度為20%～30%的工業鹽酸后，再加入電石渣進行反應，反應溫度控制在40～95℃，當pH值為5～8時反應到達終點，反應完成后對產物過濾，濾液加入活性炭脫色、加入氯化鋇去除硫酸根離子后過濾，對濾液濃縮、結晶、干燥得到氯化鈣產品[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，完善的內部結構。長度一般5～300 μm，長徑比10～200。硫酸鈣晶須與其他短纖維相比，有耐高溫、抗化學腐蝕、韌性好、強度高、易進行表面處理、與橡膠塑料等聚合物的親和能力強等優點，應用范圍廣泛。電石渣制備石膏晶須有電石渣轉化為二水石膏與合成石膏晶須2個環節。先將電石渣用水分散制成25%料漿，與稀硫酸反應制得硫酸鈣，獲得的產物移入反應釜，在125℃、0.135 MPa飽和蒸汽環境養護數小時，得到的產品經洗滌干燥即為硫酸鈣晶須。

4 結語

電石渣是電石法聚氯乙烯企業產生的最大固體廢棄物，研發電石渣的利用新技術，開展電石渣的綜合利用，不僅能獲得經濟效益，還具有良好的環境及社會效益。

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

［2］李先超，等．自清洗過濾器在電石渣脫硫劑生產中的應用.中國氯堿，2011．11，23－25.

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

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