电石渣的回收再利用

马忠义 杨勇军 房海霞(新疆蓝山屯河能源有限公司，新疆 奇台 831800)

0 引言

随着社会的发展和进步，中国制造已经走向世界，中国的各个行业也在与时俱进，各类新型材料的使用逐渐增加，在我们的生活中的占比越来越大，从而带动化工生产化工原料及工业固体废弃物的生产和运输是社会进步的心脏和大动脉。

乙炔气，作为工业母气，其主要用于聚氯乙烯、1,4-丁二醇、正丁醇等的生产；工业母气—乙炔气的主要方式方法是电石与水反应进行制取，俗称水解法制取乙炔气，目前使用的乙炔气制取方式主要有湿法乙炔和干法乙炔为主，湿法乙炔由于其生产的连续性、稳定性、消耗等方面的缺陷，已经逐渐被干法乙炔所替代。

干法乙炔具有连续生产、压力稳定、纯度较高等优势，且副产物电石渣中的水分含量处于较低的水平，一般可控制在2%～8%左右；水分控制过低，会造成电石渣中的生电石较多，原料浪费较多；水分控制过高，则会造成电石渣在中间仓和运输车辆中结块，不利于电石渣的运输于转运，且会增加后续电石渣干燥过程中能源消耗。故电石渣水分的控制是在为后续的工艺处理节约较多的处理步骤和能源及物料的消耗，提高装置及能源的利用率，减少对环境的破坏，降低固体废弃物的处理难度，为国家节约能源、环境保护做出贡献。

电石渣是以氢氧化钙为主要成分的固体废弃物，其氢氧化钙的纯度在90%以上，属于强碱性固体废弃物；随着中国制造的迅猛发展，工业生产也在逐步发展，电石的生产也存开放式电石炉转向了密闭式电石炉的发展，电石炉的容量也提升到了40.5 MW·h以配合化工行业的发展，所以电石渣的产量也就随之上升，处理难度也在同时增加。电石渣除了集中进行掩埋的方法外，主要可以通过以下五方面进行回收处理再利用。

1 电石渣经过处理，为电石生产提供原料

将电石渣通过工艺装置进行干燥，然后加入到粉末压球装置，制造成合适电石生产所需要的生石灰粒度范围，通过再次干燥后进入煅烧炉进行煅烧，产生的生石灰由于原料中含有的矽铁、硫、磷、砷等的杂质，故在电石生产过程中，回收生石灰的掺配比例不能过高，需要进行较为严格的控制，根据非回收生石灰的质量分析结果进行调整，一般不会超过20%，避免对电石的正常生产造成影响，尤其是对电石炉的炉况影响，会造成炉况不稳、熔池减小、频繁塌料、翻电石等的影响，且回收石灰的颗粒强度相对不够稳定，在进入电石炉后，直接的后果就是，会严重影响电石炉的透气性，对电石的安全、稳定的生产存在较大的隐患。

故回收生石灰的使用需要操作人员对装置的严密监护、精心操作、小心调整，对电石炉的操作经验也是尤为重要，防止出现电石炉的炉况不稳，出现安全、环保、质量及能源浪费等方面的影响，对企业的声誉不佳。

2 电石渣与煤渣等煅烧生产电石渣水泥

正常的水泥生产工艺是需要通过“两磨一烧”的主要工序来制备，其中需要将块状石灰石研磨成粉末状，然后还需要对石灰石进行高温煅烧，以达到工艺所要求的程度，所以需要消耗的设备资源、人力资源、电力资源、热力资源的量将是一个很大的消耗，且能源利用率严重不足，尤其是热力资源的消耗，需要将原料加入到回转窑中，在高达1450℃的回转窑中，将原料转化为熟料，通过对熟料的热力回收利用，大约可以回收30%左右的热量，剩余的热量需要通过持续降温冷却以达到使用要求，且存在一定的能源浪费。

但是在电石渣制备水泥的过程中，可以减少一个磨成粉末的工序，还可以减少一个高温煅烧为熟料的工序，因为电石渣本来就是粉末状的，同时电石渣的主要成分氢氧化钙，便是消石灰的主要成分，完全符合水泥的生产工艺要求，根据电石渣中水分含量的不同，则会采用不同的生产工艺控制，调整温度，对电石渣进行干燥处理，干法乙炔产生的电石渣为原料制造的水泥抗压强度可以达到39.2MPa。

故可以在以上阶段减少不必要的能源消耗与资源的消耗，并且没有高热的熟料冷却降温过程中损失的热能，减少企业的生产运营过程中原料消耗、装置的建设折旧、人工等的成本，提升企业在行业内的竞争力，增加企业的生存几率，同时也是为固体废弃物的消耗及环境保护做出一定贡献。

3 电石渣作普通建筑材料使用

根据电石渣的化学成分分析及相关的应用试验证明，电石水解制取乙炔气产生的电石渣在经过一定的工艺装置进行干燥后，在工程建筑中，作为原料生产普通混合砌筑沙浆和内墙抹灰沙浆[1]，当然，在实际的生产过程中还需要根据情况，按照比例掺配生石灰用于调整产品的质量，避免影响产品在我们的生产生活中的应用。

4 电石渣作防水涂料

电石渣做防水涂料的要求比较高[2]，首先要对电石渣中进行异味去除，即去除电石渣中含有的少量生电石、乙炔气、硫、磷、砷等杂质，然后改性，变成疏水材料，将成为疏水材料的电石渣与一定比例的成膜剂进行混合，制备成性能良好的防水材料。

5 电石渣作燃煤锅炉的脱硫使用

在燃煤锅炉运行过程中，由于燃煤质量的问题，含硫杂质的燃烧不可避免的会产生一定量的SO2气体，而SO2又是硫酸雨形成的主要影响气体，且我国的酸雨多为硫酸雨，故对SO2的控制就是控制酸雨的一个必要的手段，脱硫剂的使用不可避免；作为工业三废之一的电渣可以作为脱硫剂使用，其可以有效的减少脱硫装置外部采购脱硫剂的用量，同时也提高了固体废弃物的利用率，同时由于电石在与水反应后，产生的电石渣均呈现为粉末状形态，电石渣做脱硫使用时，可以减少将其制备为粉末的程序，减少在制备过程中装备、人员、能源等消耗和使用，且使用电石渣作为脱硫剂，可以有效的降低脱硫剂的采购与脱硫灰的转运量，降低企业在生产运行过程中的各类成本，提高企业的生存发展竞争力。

电石渣作为燃煤锅炉的脱硫剂使用，可以分为炉外脱硫和炉内脱硫两种情况进行处理。

5.1 炉外脱硫

炉外脱硫原有的设计是由生石灰仓、消石灰仓组成，同时在生石灰仓与消石灰仓中间有一道生石灰制备消石灰的工序，需要用到水资源和电力资源，同时设备的损耗也需要进行考虑。

消石灰的主要成分是氢氧化钙，而电石渣的主要成分同样是氢氧化钙，对于一个干法电石制备乙炔的公司来说，电石渣中的水分含量一般控制在2%～8%左右，完全符合炉外脱硫装置的正常运行所需要的工艺指标；生石灰仓中可以根据实际的情况进行处理，一个是继续储备生石灰，在电石渣出现异常情况的时候，能够有生石灰进行代替使用，避免出现烟气排放中二氧化硫的超标，造成环保事故，增加大气污染的防止难度；生石灰仓中也可以储备电石渣或者脱硫剂两种准备，将消石灰的制备装置作为一个通道使用，不进行加水操作，如此可确保系统不发生超标排放的情况。

5.2 炉内脱硫

燃煤锅炉使用电石渣作为炉内脱硫使用，其主要原理与用石灰石作为炉内脱硫一致，其掺配比例按照入炉煤中S与电石渣中的Ca含量的比例，按照Ca/S=1.5进行计算，按照入炉煤中的硫含量计算得到，燃煤与电石渣的质量比为29:1，即在100t原煤中，大约掺配3.5t左右的电石渣(电石渣稍有富余)。

使用电石渣作为炉内脱硫使用有以下两点需要注意：(1)电石渣中含有少量未完全反应的生电石，其与电石渣中的水分继续反应，易形成乙炔气聚集，需要电石渣的堆放地点通风良好，且堆放量应按照实际的堆放地点计算出一个临界量，避免乙炔气聚集超标造成安全隐患，并有相应的乙炔气在线监测报警设备进行实时监控；(2)电石渣作为炉内脱硫使用，使得后续的除尘系统负荷增加，具体的增加量是根据装置的运行负荷与电石渣的掺配量有着线性关系。

使用电石渣炉外脱硫与炉内脱硫相结合，完全能够满足燃煤锅炉在正常运行过程中的需求，排放至大气中烟的气二氧化硫指标完全可以达到超低排放的环保标准。

6 结语

电石渣作为工业生产的三废之一，其产生主要是通过电石水解制取乙炔气的副产物。我国每年没有处理的电石渣已经达到了百万吨的数量级，其堆放不仅占用大量的土地，还需要将堆放的电石渣进行掩埋、覆盖等操作，防止在刮风天气时，对空气质量造成粉尘污染；在电石渣掩埋后，会导致当地的土壤性质发生改变，使得土壤变成碱性较大的土壤，不适宜农作物的种植，也不适宜大多数植物的生长，对水土保持的治理增加较大的负担。

通过以上几点可以发现：

(1)电石渣通过一定的处理可以为电石的正常生产提供原料；

(2)电石渣可以作为水泥生产行业的主要原料；

(3)电石渣可以通过处理与添加剂作用，可以作为建筑材料使用；

(4)电石渣改性处理后，可以作为防水材料使用；

(5)电石渣可以为燃煤锅炉提供脱硫剂。

研究电石渣回收重复利用项目，既可以解决多数氯碱行业、1,4-丁二醇生产行业所面临的难题，又可以通过处理大量的固体废弃物，获得品质较好的副产品，还能达到节能减排降耗、环境保护、为经济可持续发展的社会效益做出贡献，且对保护地球具有显著的生态效益，这项研究也是国家和人类发展的一个阶段性成果。

对于一个综合性较强的化工生产企业来说，使用电石渣作为脱硫剂是首要的选择，仅需要付出倒运费用，即可以完成电石渣的处理及炉内脱硫与炉外脱硫的效果；电石渣作为脱硫剂是实现降低电石渣回收利用的一个阶段，后期将会根据科学技术的发展，生产装置和设备的进步，工艺运行装置和条件的优化，为电石渣找到一条更加环保、安全、有效的解决途径；形成一个从原料采购到最终产品与副产物处理加工的完整产业链，达到一个经济发展与环境保护达到共赢的效果。

当然电石渣仅仅是企业生产运行过程中产生的一种固体废弃物，在一个生产综合性较强的企业中，还会产生其他的工业三废，比如电石生产中产生的电石炉气，可以经过净化等的处理，作为一种热源来使用，产生的废水，也可以通过多效蒸发、薄膜蒸发等手段，进行回收利用。