氯碱行业电石渣综合利用的发展及前景展望

幺恩琳，王晓强

（中国氯碱工业协会，天津 300192）

1 氯碱行业电石渣综合利用发展概况

电石渣是在电石法生产聚氯乙烯（PVC）过程中，水解反应副产物，主要成分是Ca（OH）2。电石渣的颗粒很细，具有强碱性，从乙炔发生器排出的电石渣含水量高达90%以上，经沉淀池沉降后含水量仍为75%～80%，电石渣浆如得不到妥善处理，将占有大量土地用于堆积、填埋，污染土壤及水体，因此，国家环境保护部已将电石渣纳入Ⅱ类一般工业固体废物，要求进行处理、回收利用。

截止到2011年，中国有聚氯乙烯生产企业一百余家，总产能2 162.2万t/a，产量1 295.2万t，同比增长14.6%，其中，电石法聚氯乙烯产量约为987万t。固体废物（电石渣）/（t/t）产排污系数为1.78（干基），2011年电石渣的产生量为1 757万t。中国2011年电石法聚氯乙烯产能分布下的主要电石渣量见表1。

中国2011年电石法聚氯乙烯产能集中分布在内蒙古、山东、新疆、河南、四川、山西，该6省电石法聚氯乙烯占全国电石法聚氯乙烯总产能的63.6%，也是电石渣的主要产生省份。近几年由于国际原油、乙烯等原料的价格不断上涨，电石法PVC与乙烯法PVC相比，成本优势明显，今后几年国内电石法PVC产量及对电石的需求将进一步增长。预计到2015年国内电石法PVC的产量将超过1 300万t，电石渣的产生量将达2 300万t。中国2007年至2011年电石法聚氯乙烯产量及电石渣产生量见表2。

表1 2011年中国电石法聚氯乙烯产能分布下的主要电石渣量单位：万t

目前，国内电石渣综合利用率达100%，主要是用于建材，集中在生产水泥、碳化砖、粉煤灰砖、室内装饰材料，还可用于工业脱硫、生产碳酸钙、硫酸钙等产品。国内氯碱厂90%以上电石渣还是用于生产水泥。2011年全国电石渣综合利用现状见图1。

表2 2007-2011年中国电石法聚氯乙烯产量及电石渣产生量万t

2 氯碱行业电石渣综合利用现状

2.1 建材

2.1.1 水泥

作为基础原材料的水泥生产具有消耗大量电石渣的潜力，在电石渣产生量相对较大的电石法PVC生产企业，利用废渣生产水泥是目前电石渣综合利用的最佳途径，而其他利用途径如道路建设、烟气脱硫、民间利用等用量有限，其数量和效果都远不能替代石灰石制水泥。

在电石渣水泥制作过程中，电石渣中加入其他几种辅助物质在高温下反应，可产生水泥，可以缩短水泥的凝结时间，提高水泥早中期的抗折、抗压强度。

电石渣制水泥综合利用具有更多优势，一是可大比例替代石灰石原料，每吨水泥可节省1.28 t石灰石资源，同时可减少0.56 t二氧化碳气体排放，既充分利用了资源，又清洁了环境，符合国家资源综合利用和减少温室气体排放的发展方向；二是可降低水泥生产成本，具有良好的经济效益。用电石渣生产水泥既可大幅度降低原料购置费用，也可降低能源消耗，熟料烧成热耗低于石灰石为原料的水泥生产；三是利用电石渣制水泥生产工艺日趋成熟、先进，竞争优势明显，有利于淘汰水泥行业落后生产工艺。目前，用电石渣制水泥不仅实现了“湿磨干烧”，而且实现了“干磨干烧”（即新型干法水泥生产工艺），已成功应用于部分企业，部分技术经济指标优于目前以石灰石为原料的同规模新型干法水泥生产线水平，且石灰石替代率可达到80%以上。

2.1.2 粉煤灰砖

用电石渣、煤渣制造免烧砖，产品强度高，耐久性好。制作过程无需烧结，节约大量能源，还取得了良好环境效益和经济效益。某氯碱企业用粉煤灰、电石渣、砂、少量石膏等生产的粉煤灰蒸压标准砖，强度可达20 MPa甚至30 MPa，目前国内多家氯碱企业成功应用这种技术。

2.1.3 碳化砖

电石渣生产碳化砖，具有工艺简单、成本低、经济效益好等优点，主要是利用电石渣和二氧化碳气体发生反应，生成碳酸钙，进而形成结晶体，大大增强碳酸钙强度，生产出电石渣碳化砖，目前已得到广泛应用。但该产品附加值较低，市场前景不明，实际运行中消耗电石渣量有限，无法利用大量电石渣。

2.1.4 其他建材

将电石渣烘干制成生石灰出售，既方便又经济。制成的石灰可用于生产水泥或建材，也可作为电石的生产原料。先用表面处理剂对电石渣去味、改性，变成疏水材料，再以改性电石渣为主要填料，加入一定的成膜物质、成膜辅助剂和颜料，可以制成防水性能良好的涂料。此外，干电石渣经研粉后，可以在建筑工程中替代石灰生产普通混合砌筑砂浆和内墙抹灰砂浆，还可以作为瓷光壁涂料和建筑室内用腻子的原料。有研究表明，粉煤灰一电石渣作为路基材料完全合格，可以减少筑路的成本。电石渣中几乎不含影响玻璃生产的FeO杂质，因此，不仅可以全部替代方解石和白云石等原料用于熔制钠钙普通瓶罐玻璃，也可用于生产高白料玻璃。

2.2 治理污染

2.2.1 治理大气污染

电石渣的强碱性可以有效地吸收从窑炉排出的各种废弃酸性气体，并能在一些垃圾焚烧炉的烟道气中通过干法或湿法除去HC1气体等。最典型的为燃煤工业锅炉的脱硫（固硫）应用，某氯碱企业用电石渣代替石灰脱硫，脱硫效率最高可达98%。

4.3 推行安全管理有待医院全体工作者的进一步努力 住院患者护理安全已引起医疗各级管理人员的高度重视。保障护理安全的实施涉及到安全环境设施建设、信息提示和图文指示等均需要其他部门的协作与配合，医院日常工作体系中的保洁员、护工和后勤保障人员等也需要进行统一、规范的安全知识培训与指导。这是一项系统工程，需要全员参与，多部门合作。因此，推行护理安全管理，保障患者安全有待医院全体工作者的参与及努力。

2.2.2 治理废水

电石渣可以作为中和剂及沉淀剂，处理化学纤维含锌废水，以电石渣和废铁屑为药剂，可以处理硫酸废水中的含砷、含氟及含铬电镀废水。电石渣对某些废水还可起到沉淀剂或混凝剂的作用，如湿法选煤的工业废水。另外，电石渣和氯化铁混凝可以用于处理四氯化碳废液。

2.3 化工产品

2.3.1 生产碳酸钙系列产品

利用电石渣中的Ca（OH）2，对电石渣浆进行除杂及碳化处理，根据工艺条件的不同可生产系列碳酸钙产品，如轻质碳酸钙、活性碳酸钙、高纯工业碳酸钙、各种形状的超细碳酸钙、纳米碳酸钙等。但电石渣生产碳酸钙目前仅限于实验室研究阶段，虽已有几项获得专利，但尚未实现生产。

2.3.2 生产氯化钙

电石渣可以替代石灰石或石灰与HC1反应生产氯化钙，既可减少污染，又可产生一定的经济益。氯化钙主要用于基建防护剂、载冷剂、水处理等，无水氯化钙可用于干燥剂。

2.3.3 生产碳酸钠

电石渣的主要成分为Ca（OH）2，而氨碱法生产纯碱需要Ca（OH）2，因此可利用电石渣替代石灰石用于纯碱生产。目前，山东某氯碱企业已将电石法PVC生产过程中产生的电石渣全部应用于200万t/a纯碱的生产。

2.3.4 生产氯酸钾

将电石渣浆中的杂质除去，用泵将电石渣乳液送至氯化塔，去除游离氯后，再用板框压滤机去除固体物，所得滤液与氯化钾进行复分解反应可生成氯酸钾，氯酸钾主要用于制取氧气、氯气，用做助燃剂。该技术已有企业应用。

2.3.5 生产环氧丙烷、环氧乙烷、氯仿

用氯醇法生产环氧丙烷时，可用石灰渣浆代替石灰作皂化剂，将丙烯、水和氯气在一定温度和压力条件下得到氯丙醇，氯丙醇再与电石渣发生皂化反应，生成环氧丙烷。

在氯油法氯仿生产中以乙醛为原料，经氯化得氯油后加到碱解釜中，与石灰乳破解生成粗氯仿，再经水洗、沉降、精馏得到氯仿成品。经处理过的电石渣浆可替代石灰乳用于氯仿生产。

3 氯碱行业电石渣综合利用政策及发展前景

3.1 电石渣综合利用的相关政策

为鼓励电石渣综合利用，促进循环经济发展，国家将对全部利用电石渣替代天然石灰石生产水泥项目的规模和工艺放宽限制，根据国家发改委发改办环资（2008）981号文件《关于鼓励利用电石渣生产水泥有关问题的通知》规定：（1）现有电石法PVC生产装置配套建设的电石渣制水泥生产装置规模，不受产业政策所定规模的限制，但须达到1 000 t/d及以上。同时鼓励规模较小的电石法PVC企业通过与周边水泥企业或其他可消纳电石渣的企业合作，使电石渣得到充分利用；（2）新建、改扩建电石法PVC项目，必须同时配套建设电石渣生产水泥等电石渣综合利用装置，其电石渣生产水泥装置单套生产规模必须达到2 000 t/d及以上；（3）现有电石渣水泥生产线可以采用湿磨干烧生产工艺进行改造，新建电石渣水泥生产线装置必须采用新型干法水泥生产工艺；（4）利用电石渣生产水泥的企业，经国家循环经济主管部门认定后，可享受国家资源综合利用税收优惠政策。（5）电石渣制水泥企业继续享受资源综合利用税收减免优惠政策，研究进一步加强对电石废渣综合利用项目在备案、金融、土地等方面的支持措施。

3.2 电石渣综合利用前景预测

（1）氯碱行业电石渣综合利用状况已纳入国家发改委发布的《烧碱/聚氯乙烯行业清洁生产评价指标体系》，要求企业的电石渣治理率达到100%，新建、扩建企业也必须配套电石渣综合利用装置，实现完全处理。通过近年来的不断努力，氯碱行业电石渣处理率达到100%，处理效果基本达标，在此基础上，其经济性将进一步提升。

（2）虽然目前存在的电石渣综合利用方法较多，但由于电石渣产生数量巨大，其他方法消耗电石渣数量较少，主要的综合利用方法还是制备水泥。这种方法技术成熟，下游市场相对广阔，在实现综合利用的同时，还有一定的经济效益，因此，在氯碱行业将长期存在。

（3）研究和开发更经济、环保的电石法聚氯乙烯生产工艺，减少资源利用和废物的产生，从源头上减少电石渣治理成本，增加企业效益。目前已在行业应用的干法乙炔生产装置可以实现整个车间无废水、无粉尘排放。相比湿法乙炔工艺，干法乙炔生产装置的电石渣无需渣浆处理，因而基建投资少，运行费用低，电石渣处理费用低。

总之，生产水泥是目前氯碱行业电石渣最主要的综合利用方法，已得到广泛应用，同时，其他的电石渣综合利用工艺为电石渣治理提供了良好补充，从源头减少电石渣的技术也在不断发展。随着政策的引导和技术进步，电石渣的处理将会向更经济、合理的方式转变。