电石渣制备氧化钙工艺途径分析

平寒锐，刘 斌，刘晓辰

（河南开祥精细化工有限公司，河南义马 472300)

电石渣是由电石水解生产乙炔过程中排出的工业固体废渣。乙炔作为一种常用的化工原料，我国多数采用煤-电石-乙炔路线生产聚氯乙烯（PVC）、1，4-丁二醇（BDO）等大宗化工用品[1]。干式电石渣的主要成分是氢氧化钙，其含量一般≥ 80%，可广泛用于化工、建筑、冶金、农业等行业，作为熟石灰的替代品[2]。

1 电石渣现状分析

我国是世界上最大的电石生产国和消费国，产能占世界总产能的 90%以上。据统计，截止到2018 年，国内电石生产企业共计220家，产能达到 41Mt/a，扣除长期停车的6.8Mt/a产能，实际有效产能为34.2Mt/a，2019年新建产能为5.4Mt/a ，其中内蒙古、新疆、宁夏、陕西、河南、甘肃六省产量占全国电石产量的 89.49%。我国电石的主要消耗行业为PVC及1，4-丁二醇行业，据国家统计局数据显示，2018年国内电石累计销量为 20.19Mt，据此可得 2018 年全年产生固废电石渣约为27.02Mt干渣，湿渣约为35.12Mt（含水 30%）。按照《危险废物鉴别标准》（GB5085-2007）规定，电石废渣应属Ⅱ类一般工业固体废物[3]。其外观为白色粉末，微溶于水，呈碱性，pH 在12以上，其中氢氧化钙占绝大多数，其余是硅、镁、铝、铁等金属的氧化物、氢氧化物和少量的硫化物、磷化物及乙炔气。电石渣主要成分的质量分数如表1所示[4]。

表1 电石渣主要成分的质量分数

2 电石渣固废处置和循环发展的必要性

电石渣作为一般固废，一是在储运及转移过程面临严峻的环保压力，在运输中会产生沿途滴漏、粉尘飞扬，存储电石渣占用的场地如管理不当，将造成长期存放的土地严重钙化，复耕非常困难，会对本地生态环境及空气质量造成严重影响[5]。二是在环保政策日趋严峻及环境治理的迫切需求下，电石渣下游金属冶炼企业受环保政策制约，存在限产和停产的隐患，造成装置存在电石渣不能及时运输的隐患，严重制约现有生产装置的稳定长周期运行。

氧化钙（CaO）是一种基本化工原料，传统制备氧化钙工艺为煅烧天然石灰石，近年来由于环保政策趋紧和资源枯竭，天然石灰石的开采受到限制；而电石渣的主要成分为氢氧化钙（含量 80%以上），经过干燥和煅烧即可制备氧化钙，该技术生产工艺成熟、工艺流程短，在技术上具有可行性；氧化钙具有广泛的市场应用及巨大的市场规模，主要用于塑料、橡胶、化工、食品、污水处理等行业，具有良好的市场前景，因此，利用电石渣制备氧化钙具有技术可行性及市场可行性。

随着国家日趋严格的环保要求，无论是在环保问题上还是在资源的循环化再利用方面以及国家政策方面，电石渣的综合利用都迫在眉睫，该工艺的实施将为企业的可持续发展、资源的循环化利用起到推动作用，具有十分现实的经济意义、环保意义和社会意义。

3 氧化钙制备技术方案

3.1 技术方案对比

目前，国内外制备氧化钙的方法主要有：立窑煅烧加工工艺、流化床煅烧工艺、干法预分解回转窑煅烧工艺及干法悬浮煅烧工艺。其工艺技术方案对比情况详见表2。

表2 工艺技术方案对比

3.2 技术方案选择

通过对工艺技术方案对比可以看出，立窑煅烧加工工艺是早期石灰石加热制备氧化钙的工艺，适合大块状物料，加热时间长，热效率低，不适合粉状的电石渣煅烧加工生产；而流化床煅烧工艺，适用于小颗粒状物料的加热煅烧，由于受设备大型化限制，产量低，换热效率较低，能耗高，不适用于电石渣煅烧生产；干法预分解回转窑煅烧工艺是采用电石渣生产水泥的工艺方法，投资较大，工艺复杂，对设备技术要求高；干法悬浮煅烧工艺热效率高，能够实现量产，工艺简单，投资相对较低。因此，干法悬浮煅烧工艺，是最先进、最适合用于电石渣生产氧化钙的加工工艺。

3.3 工艺流程说明

电石渣制备氧化钙工艺主要分为干燥系统、预热系统、煅烧系统及冷却系统四个工序，其工艺流程简图见图1：

图1 电石渣制备氧化钙流程简图

电石渣原料通过称重计量，进入干燥器内将自由水全部蒸发，形成粉末状混合物料，物料经过多级预热后温度达到 380℃，送入煅烧炉内进行煅烧，物料进入煅烧炉一段与高温烟气混合，在系统负压和旋流加速体的作用下，烟气和混合物料呈旋转向上运动，在煅烧炉一段完成物料的升温和部分分解过程。在此过程中，物料因为粒度、运行速度等因素，再经煅烧炉一段出口旋流加速进入煅烧炉二段，在煅烧炉二段内彻底完成煅烧，煅烧后的物料与高温混合气体进入高温回收旋风分离器进行气固分离，分离后的物料在旋风分离器排出后进入冷却系统，经两级冷却降温后，排出的物料进入产品料仓储存。

4 结束语

电石渣中含有相当丰富的钙源，是生产化工产品的重要原料。氧化钙作为基础化工原料，广泛应用于有色、造纸、制糖、纯碱、食品、医药等多种行业领域，号称“工业原料之母”。作为性价比最高的碱性氧化物，氧化钙是重要的基础原材料，还可以用于建材、耐火材料、干燥剂、填充剂、炼钢、高速公路、高铁、农业等领域。此外，氧化钙在工业废水处理、垃圾焚烧、烟气脱硫等环保领域有广阔的市场前景和发展空间。据统计，2020年，国内氧化钙的需求量约 2.5 亿t。

为了消除电石渣所造成的环保隐患和长周期运行隐患，利用电石渣制备氧化钙，可实现电石渣的就地转化和生产经济效益良好的氧化钙产品，对企业的绿色发展和优化产业结构具有重要的意义。