電石渣應用研究與進展

連永強，劉紅民

（中國平煤神馬氯堿發(fā)展有限責任公司，河南 平頂山 467001）

電石是有機合成工業(yè)的重要原料，主要用于生產(chǎn)乙炔，進一步生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）、醋酸乙烯（VAc）、氯丁橡膠（CR）、三氯乙烯（TCE）、四氯乙烯（PCE）、雙氰胺（DICY）等化工產(chǎn)品。電石渣是電石水解時產(chǎn)生的廢渣，主要成分除Ca（OH）2外，還含有CaCO3[1]、Fe2O3、SiO2、Al2O3等金屬的氧化物、氫氧化物及少量有機物，其主要化學組分見表1，中國平煤神馬氯堿發(fā)展有限責任公司生產(chǎn)電石渣化學組分見表2。

表1 電石渣的主要化學組分（干基）

表2 該公司電石渣化學組分（干基）

每噸電石水解產(chǎn)生1.2 t電石渣（干基），電石渣含水量90%左右，經(jīng)過沉降壓濾后含水一般在35%左右，即每噸電石水解后產(chǎn)生約2 t的電石渣。

1 早期電石渣的處理方法

早期處置方法是對電石渣漿進行固液分離，便于貯存，主要方法有自然沉降法和機械分離法[1]。經(jīng)過初步處置的電石渣大都填埋或廢棄。

2 電石渣應用研究進展

隨著工業(yè)發(fā)展與技術(shù)進步，電石渣的應用范圍越來越廣，歸納起來主要在3個領(lǐng)域，即建材、環(huán)保和化工。

2.1 建材

建材行業(yè)主要用于生產(chǎn)水泥、制磚和做路基材料。

（1）用電石渣大比例替代石灰石原料生產(chǎn)水泥，能有效降低水泥生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟效益。具體生產(chǎn)工藝有機立窯工藝、濕法回轉(zhuǎn)窯工藝、濕磨干燒工藝，新型干磨干燒工藝。

（2）用電石渣、煤渣等為主要原料生產(chǎn)標準建筑磚，減少因粘土磚而毀壞良田的情況。另外還可以制免燒磚，碳化磚等，磚的抗壓強度在5 MPa以上，達到相關(guān)建材標準。

（3）做路基原料

根據(jù)交通部頒發(fā)的行業(yè)標準《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 034-93），有效鈣含量在20%以上的等外石灰、貝殼石灰、珊瑚石灰及電石渣等，通過實驗，只要混合料的強度符合標準，就可以應用做路基原料。而試驗結(jié)果表明，電石渣穩(wěn)定土的強度等指標達到了規(guī)范的要求，適于做筑路材料。使用電石渣代替生石灰的技術(shù)能使筑路工程造價降低30%。

2.2 環(huán)保

在環(huán)保上，電石渣主要用于生產(chǎn)脫硫劑、處理酸性廢水。

電石渣主要成分是Ca（OH）2，強堿性，能有效吸收酸性氣體。脫硫能力比商品Ca（OH）2高20%，成本僅為商品Ca（OH）2的三分之一。

目前，美國ALANCO公司的荷電干吸收劑噴射脫硫系統(tǒng)（CDSI）和瑞典ABB公司的循環(huán)流化床脫硫系統(tǒng)（CFD）均采用電石渣作為脫硫劑。在國內(nèi)，浙江巨化、太原第一熱電廠、新疆石河子天富集團所有熱電廠均已成功使用電石渣做脫硫劑進行煙氣脫硫，效果很好，中國平煤神馬集團建有用電石渣做脫硫劑的生產(chǎn)線，產(chǎn)品已開始在集團內(nèi)部電廠試用[2]。

利用電石渣的強堿性，可以中和處理酸性廢水，還可以處理含砷、含氟、含鉻電鍍廢水，對某些廢水還起到沉淀混凝作用[3]。湖北宜化利用電石渣處理純堿生產(chǎn)過程中的廢水，每天使用電石渣約 2 000 t。

2.3 化工產(chǎn)品

利用電石渣中主要成分是Ca（OH）2的這一特性，可以代替熟石灰生產(chǎn)純堿、過氧化鈣、漂白液、漂粉精、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等多種化工產(chǎn)品。

3 電石渣應用研究最新進展

中國平煤神馬集團氯堿發(fā)展有限責任公司2017年生產(chǎn)PVC樹脂30萬t，產(chǎn)生約60萬t電石渣。經(jīng)過該公司技術(shù)人員的研發(fā)，每天所產(chǎn)的電石渣幾乎全部消耗完，主要應用在以下3個方面。

（1）做道路基材和脫硫劑。該公司與民營企業(yè)合作建成3套電石渣干燥生產(chǎn)線，根據(jù)客戶需要將電石渣干燥成含水1%～10%的產(chǎn)品，分別出售給高速公路、公路、膩子粉、電廠等企業(yè)，每天烘干約1 500 t。

（2）用于氧化鋁生產(chǎn)。拜耳法氧化鋁生產(chǎn)工藝是用生石灰、鋁礦石、堿液作為原料生產(chǎn)氯化鋁。魯山某氧化鋁年產(chǎn)規(guī)模為120萬t，每天用生石灰520 t，每噸生石灰價格350元。目前，已使用200 t電石渣，代替生石灰電石渣到廠價格70元。該公司自2017年5月使用后，產(chǎn)品質(zhì)量不僅沒有變化，還節(jié)約了原料費用。目前正在技改，改造后將由每天使用200 t改為500 t電石渣，每天將節(jié)約生石灰購買費用8萬元，效益非常明顯。

（3）生產(chǎn)液體氯化鈣。該公司利用聚合氯化鋁生產(chǎn)裝置，將電石渣放入帶攪拌的反應池，加適量的次氯反應、消減電石渣中的硫、磷，然后再添加鹽酸，通過觀察反應產(chǎn)物的pH值，待反應產(chǎn)物為弱堿性時停止加酸，然后將反應產(chǎn)物經(jīng)壓濾機壓濾后并將其得到液體氯化鈣，輸送至鹽水工序，使氯化鈣溶液與淡鹽水中硫酸根發(fā)生反應生成硫酸鈣沉淀，達到脫除淡鹽水中硫酸根的目的。此項目每天消耗電石渣100 t，耗鹽酸200 t，節(jié)約鹽水除硫酸根費用千余元。取得了一定的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

4 結(jié)語

電石渣由最初沒人要的固廢逐步變成建材、環(huán)保、化工等多領(lǐng)域的原材料，是大量科技人員經(jīng)過長期創(chuàng)新、探索的結(jié)果，電石渣由廢變寶也是中國氯堿行節(jié)能減排的一項重要成果。