電石渣的處置方法及發(fā)展方向分析

竇巖，馬莉達，徐波，徐志宗

（1.新疆德安環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，新疆烏魯木齊 830026；2.國家地方聯(lián)合工程研究中心，新疆烏魯木齊 830026；3.新疆維吾爾自治區(qū)水處理環(huán)保工程實驗室，新疆烏魯木齊 830026）

乙炔在化工合成領域具有非常重要的作用，其中，以碳化鈣為原料，加水（濕法）生產乙炔的生產方法簡單，并且工藝較為成熟，目前在中國乙炔生產中是一種常規(guī)方法。在水中加入1 t電石后，可以生產300多千克乙炔氣體，同時還有10 t其他工業(yè)廢液，固含量約12%，即電石漿料。

電石渣是由電石水解生成的固體殘渣。干式電石渣的主要成分是氫氧化鈣[Ca(OH)2]，其氫氧化鈣的含量一般≥80%，可廣泛用于化工、建筑、冶金、農業(yè)等行業(yè)，作為熟石灰的替代品[1]。然而，當電石廢渣中的水含量較高，如水含量≥50%時，為可流動稠漿，難以儲存和運輸，增加成本。許多制造商也會因為受到環(huán)境問題的限制，例如在運輸過程中的滴漏而造成很多麻煩。因此，控制含水量是電石渣廢料綜合利用的關鍵。

含有較低含水量的電石廢渣和滲濾液具有強堿性，其漿液的pH可達12左右，并含有硫化物和磷化物等有害物質[2]。根據(jù)國家標準《危險廢物鑒別標準》（GB 5085—2007），電石渣廢物是Ⅱ類的一般工業(yè)固體廢物。

1 電石渣利用現(xiàn)狀

1.1 填埋

填埋是將電石渣廢料通過汽車運輸?shù)降桶嫉纳焦?。由于電石廢料和滲濾液為強堿性，它們含有有毒有害物質，如硫化物和磷化物。根據(jù)國家標準《危險廢物鑒別標準》（GB 5085—1996），電石廢渣屬于第二類：一般工業(yè)固體廢物。由于這種方法占地面積大、污染嚴重，因此不鼓勵。

1.2 自然沉降后出售

目前，由于成本問題，大多數(shù)廠家采用自然沉淀法，即將電石漿料排入沉淀池或開放空間。堆積場地首先采用防滲處理，在沉淀物沉淀后進行自然蒸發(fā)干燥，干化呈塊狀的電石渣，通過鏟斗和叉車收集后對外出售。

該方法受自然天氣和環(huán)境的影響較大，其處理效果極易受到影響。特別是在南方，降水量大，雨季電石渣的水含量一般在50%～60%，不易蒸發(fā)，因此難以采挖利用。

1.3 代替石灰石制水泥

我國有很多電石渣水泥生產企業(yè)，如新疆天業(yè)股份有限公司、天津化工廠，吉林化工廠等。在20世紀70年代建造了工業(yè)規(guī)模的裝置，水泥生產線可以消化電石渣廢料。例如，吉林化工使用濃縮罐將電石渣漿濃度從5%～8%濃縮至35%，利用砂泵送入料槽中，然后將部分上清液分離成水泥原料然后將其與水泥漿和砂巖混合，最后交付給回轉窯煅燒水泥。

目前，國內在使用電石渣制水泥的生產過程中，由于受到生產成本和運輸半徑的影響，采用濕法生產工藝的企業(yè)較多（少數(shù)用于立窯生產），如吉林化工水泥廠，年產量10萬～20萬噸。電石渣水泥與以石灰石為主要原料的一般濕法工藝相比，電石渣含水率較高，約為56%，而一般石灰石配方濕窯制成的水泥的含水率為50%～55%。因此，電石渣水泥的熱耗比一般濕法高約20%。

窯漿中的水含量高、預熱過程負荷大，窯后廢尾氣溫度比一般濕法生產線低50～60 ℃。因此，該過程的單位產量與相同規(guī)格的單位產量相同。另外，氫氧化鈣分解時產生的水蒸氣會導致窯廢氣中水蒸氣的比例增加，從而影響靜電除塵器的壽命和效率，因此在石灰石較集中的區(qū)域市場上，使用電石渣生產的水泥不像石灰石生產的水泥那么受歡迎。

根據(jù)國辦發(fā)〔1999〕第49號的要求，新建水泥企業(yè)的審批更為嚴格，一般情況下不再建設，在建材行業(yè)實施“產能控制和結構調整”政策。這表明：（1）水泥的利潤率較低，并且其銷售市場已經(jīng)基本飽和；（2）建材與化工行業(yè)正在經(jīng)歷一次歷史性的結構調整大變革。電石渣制水泥歸屬于化工行業(yè)，而要與更具競爭力的水泥企業(yè)進行競爭，水泥市場已經(jīng)基本飽和，這將增加電石渣制水泥企業(yè)的競爭難度，因此努力提高電石渣水泥的品質和性價比才是出路。

1.4 生產石灰作為電石的原料

新疆中泰（集團）有限公司已經(jīng)利用電石渣生產的活性氧化鈣作為電石的原料[3]。目前，我國電石渣中還原氧化鈣的主要工藝為：脫水后，得到固含量為60%的電石廢渣，并進行分離純化處理，去除鈣中的大部分雜質。電石渣由螺旋輸送機輸送，造粒機長度為3/4。將三個位置均勻地分配到造粒機中，并造粒以制成尺寸為5～20 mm的球，然后在氣體干燥爐（350 ℃）中干燥并在旋轉爐（900～1 000 ℃）中煅燒。干燥爐中的材料干燥由來自回轉窯的熱廢氣干燥。煅燒后的回收石灰流入料斗并輸送到電石廠用作電石原料。

該技術的優(yōu)點是：（1）生產石灰的投資不到水泥生產的1/10；（2）石灰是生產電石的原料，不存在尋找市場的問題，電石是實現(xiàn)電石廢石灰-電石廢料等電石廢料的載體；（3）為了減少限制自身的因素，電石法可以進一步擴大規(guī)模，提高競爭力，保護石灰石來源。

然而，該技術需消耗大量能量。由于再生石灰被重新用作電石的原料，它只能摻入20%的電石原料中。它不應該過量，回收的石灰含有更多的硫和磷雜質，這容易影響電石的質量[4]。此方法目前不用于小型企業(yè)。

1.5 生產輕質磚

山東水泥制品廠成功開發(fā)出使用電石廢渣生產輕質煤渣磚。將濃縮的廢碳化鈣廢渣（含水量39.6%）用作主要原料，并將少量水泥與破碎的煤渣（粒度＜20 mm）混合。碎石是將電石廢渣、水泥、砂礫、煤渣按照3.2∶1.1∶3.2∶2.5的比例混合均勻，通過砌塊成型機壓成型，自然養(yǎng)護約28天即可從工廠發(fā)貨。

當輕質電石渣-煤磚的強度達到國家標準時，它與常用的紅磚強度相當。利用電石渣制作輕質磚投資少、成本低，總成本約為普通黏土磚的60%，約占混凝土砌塊的50%[5]。在輕質煤渣磚的利用中，添加碳化鈣廢渣作為鈣質原料，其添加量受到限制，通常不超過15%。企業(yè)難以消化，市場上的煤渣磚銷售不暢，這也限制了產品的開發(fā)。

1.6 用作化工原料

1.6.1 生產環(huán)氧丙烷

環(huán)氧丙烷是重要的化學原料。目前使用的主要工藝是氯醇化法，它以丙烯、氧氣和熟石灰為原料生產環(huán)氧丙烷，該過程需要大量熟石灰。

將丙烯氣體、氯氣和水通入塔式反應器和管式反應器中以形成氯丙醇，將氯丙醇與預處理的電石渣混合并送至環(huán)氧丙烷皂化塔，氯丙醇和Ca(OH)2（電石渣）進行皂化反應，最終形成環(huán)氧丙烷。

由于電石渣中氫氧化鈣的含量比高達90%以上，而國內熟石灰中氫氧化鈣的平均含量僅為65%，因此使用電石渣不僅可以降低生產成本，而未反應的固體雜質遠小于熟石的殘留物。因此，利用電石渣生產環(huán)氧丙烷不僅可以充分利用電石渣資源，還可以實現(xiàn)廢物轉化為寶物，使環(huán)氧丙烷的生產滿足標準和質量穩(wěn)定。

1.6.2 生產氯酸鉀

使用電石渣代替石灰生產氯酸鉀，生產工藝為：首先去除電石渣漿中的雜質，然后進入沉淀池，得到12%的乳液，將電石渣乳液泵入氯化塔，通過氯氣、氧氣。在氯化塔中，Ca(OH)2與Cl2和O2皂化形成Ca(ClO3)2；除去游離氯后，用板框式壓濾機除去大顆粒固體，將過濾后的溶液與KCl反應生成KClO3溶液，然后通過蒸發(fā)、結晶、脫水、干燥、粉碎、包裝等獲得產物氯酸鉀。使用電石渣代替石灰生產氯酸鉀不僅可以減少電石廢料造成的環(huán)境破壞，還可以減少石灰儲運造成的污染，改善工作條件。

2 結語

本文分析了不同電石廢料處置方法，雖然使用電石廢料的方法有很多種，但是有各自的優(yōu)點和缺點，所有地區(qū)和工廠在制定電石渣處置計劃時都應考慮自身條件，如每個工廠的生產能力和經(jīng)濟效益，從降低成本和減少環(huán)境污染的角度同時考慮電石廢料處置方法。