電石渣制備硫酸鈣晶須及影響因素研究

李翠

摘要：石渣是一種典型的工業固體廢棄物，是電石水解獲取乙炔氣所產生的工業廢渣，每噸電石產生電石渣約1.2t，每年產生的電石渣約3240萬t。目前電石渣主要的處置方法是對電石渣進行固液分離，最終都通過填埋或廢棄的方法進行處理，造成了資源的浪費。隨意堆放電石渣會占用大量土地，電石渣長期堆存滲透會造成土地鹽堿化并污染水資源，電石渣的堿性渣灰的揚塵還會對周邊環境造成污染，危機周邊地區居民生活和身體健康，因此電石渣的綜合利用已經成為目前亟須解決的問題之一。

關鍵詞：電石渣;石灰石;硫酸鈣晶須;循環發展;綜合利用

引言：電石渣的主要成分為氫硫酸鈣晶須，經處置后即可成為水泥、碳酸鈣、硫酸鈣晶須、硫酸鈣等行業的主要原料，并可替代部分天然石灰石。

1電石渣現狀分析

我國是世界上最大的電石生產國和消費國，產能占世界總產能的90%以上。據統計，截止到2018年，國內電石生產企業共計220家，產能達到41Mt/a，扣除長期停車的6.8Mt/a產能，實際有效產能為34.2Mt/a，2019年新建產能為5.4Mt/a，其中內蒙古、新疆、寧夏、陜西、河南、甘肅六省產量占全國電石產量的89.49%。我國電石的主要消耗行業為PVC及1，4-丁二醇行業，據國家統計局數據顯示，2018年國內電石累計銷量為20.19Mt，據此可得2018年全年產生固廢電石渣約為27.02Mt干渣，濕渣約為35.12Mt（含水30%）。按照《危險廢物鑒別標準》（GB5085–2007）規定，電石廢渣應屬Ⅱ類一般工業固體廢物。其外觀為白色粉末，微溶于水，呈堿性，pH在12以上，其中氫硫酸鈣晶須占絕大多數，其余是硅、鎂、鋁、鐵等金屬的氧化物、氫氧化物和少量的硫化物、磷化物及乙炔氣。

2電石渣固廢處置和循環發展的必要性

電石渣作為一般固廢，一是在儲運及轉移過程面臨嚴峻的環保壓力，在運輸中會產生沿途滴漏、粉塵飛揚，存儲電石渣占用的場地如管理不當，將造成長期存放的土地嚴重鈣化，復耕非常困難，會對本地生態環境及空氣質量造成嚴重影響。二是在環保政策日趨嚴峻及環境治理的迫切需求下，電石渣下游金屬冶煉企業受環保政策制約，存在限產和停產的隱患，造成裝置存在電石渣不能及時運輸的隱患，嚴重制約現有生產裝置的穩定長周期運行。

氧化鈣是一種基本化工原料，傳統制備氧化鈣工藝為煅燒天然石灰石，近年來由于環保政策趨緊和資源枯竭，天然石灰石的開采受到限制;而電石渣的主要成分為氫氧化鈣（含量80%以上），經過干燥和煅燒即可制備硫酸鈣晶須，該技術生產工藝成熟、工藝流程短，在技術上具有可行性;硫酸鈣晶須具有廣泛的市場應用及巨大的市場規模，主要用于塑料、橡膠、化工、食品、污水處理等行業，具有良好的市場前景，因此，利用電石渣制備硫酸鈣晶須具有技術可行性及市場可行性。隨著國家日趨嚴格的環保要求，無論是在環保問題上還是在資源的循環化再利用方面以及國家政策方面，電石渣的綜合利用都迫在眉睫，該工藝的實施將為企業的可持續發展、資源的循環化利用起到推動作用，具有十分現實的經濟意義、環保意義和社會意義。

3硫酸鈣晶須概述

硫酸鈣晶須作為特殊的晶體材料，具有高強度、高模量等優異性能，廣泛應用于造紙、橡膠和塑料等領域。傳統硫酸鈣晶須生產方式以天然石膏為原料，開采、生產成本高。脫硫石膏主要成分、性能和可操作性與天然石膏類似，以其替代天然石膏生產硫酸鈣晶須，既能減少天然石膏開采導致的生態環境破壞，又能實現火電廠固廢脫硫石膏減量和資源化利用，生產高附加值產品。硫酸鈣晶須的制備方法主要有水熱法和常壓酸化法。水熱法對設備的抗壓、耐溫性能要求嚴格，生產過程復雜、生產成本高;與水壓熱法相比，常壓酸化法工藝流程簡單、生產成本低且易于實現工業化生產。由于我國的脫硫石膏純度太低、雜質質量分數較高、品質參差不齊，導致硫酸鈣晶須品質如純度、長徑比和白度等不穩定，同時，硫酸的大量使用容易造成二次污染。

4硫酸鈣晶須制備技術方案

4.1技術方案選擇

通過對工藝技術方案對比可以看出，立窯煅燒加工工藝是早期石灰石加熱制備硫酸鈣晶須的工藝，適合大塊狀物料，加熱時間長，熱效率低，不適合粉狀的電石渣煅燒加工生產;而流化床煅燒工藝，適用于小顆粒狀物料的加熱煅燒，由于受設備大型化限制，產量低，換熱效率較低，能耗高，不適用于電石渣煅燒生產;干法預分解回轉窯煅燒工藝是采用電石渣生產水泥的工藝方法，投資較大，工藝復雜，對設備技術要求高;干法懸浮煅燒工藝熱效率高，能夠實現量產，工藝簡單，投資相對較低。因此，干法懸浮煅燒工藝，是最先進、最適合用于電石渣生產硫酸鈣晶須的加工工藝。

4.2工藝流程說明

電石渣制備硫酸鈣晶須工藝主要分為干燥系統、預熱系統、煅燒系統及冷卻系統四個工序電石渣原料通過稱重計量，進入干燥器內將自由水全部蒸發，形成粉末狀混合物料，物料經過多級預熱后溫度達到380℃，送入煅燒爐內進行煅燒，物料進入煅燒爐一段與高溫煙氣混合，在系統負壓和旋流加速體的作用下，煙氣和混合物料呈旋轉向上運動，在煅燒爐一段完成物料的升溫和部分分解過程。在此過程中，物料因為粒度、運行速度等因素，再經煅燒爐一段出口旋流加速進入煅燒爐二段，在煅燒爐二段內徹底完成煅燒，煅燒后的物料與高溫混合氣體進入高溫回收旋風分離器進行氣固分離，分離后的物料在旋風分離器排出后進入冷卻系統，經兩級冷卻降溫后，排出的物料進入產品料倉儲存。

結束語：為了消除電石渣所造成的環保隱患和長周期運行隱患，利用電石渣制備硫酸鈣晶須，可實現電石渣的就地轉化和生產經濟效益良好的硫酸鈣晶須產品，對企業的綠色發展和優化產業結構具有重要的意義。

參考文獻

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