電石渣替代石灰處理工業(yè)廢水的應(yīng)用

謝顯輝 王軍

摘 要：奎屯銅冠冶化有限責(zé)任公司電石渣替代石灰處理廢水技改項目主要體現(xiàn)在利用一般工業(yè)廢渣電石渣替代生石灰做為處理工業(yè)廢水的原料，大幅度降低了廢水處理成本，同時為解決電石渣乳儲槽產(chǎn)生顆粒沉降問題，在原廢水處理系統(tǒng)中增設(shè)了一套防沉積清淤裝置，保證了裝置的穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：電石渣;石灰;廢酸;降本增效

1 項目應(yīng)用背景

奎屯銅冠冶化有限責(zé)任公司于2011年3月開工建設(shè)，2012年9月開始投入試生產(chǎn)運行。本項目采用阿舍勒銅業(yè)股份有限公司的尾礦--硫鐵礦生產(chǎn)硫酸，設(shè)計硫酸生產(chǎn)能力為40萬t/a，配套建設(shè)了銅、金、銀濕法冶煉回收工序。硫酸項目生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢酸用于濕法冶煉廠的銅浸出工序和含氰堿性廢水酸化工序以回收氰化鈉循環(huán)使用，濕法冶煉廠銅回收工序生產(chǎn)中的酸性萃余液及含氰酸化后廢液在廢水處理工序經(jīng)石灰兩級中和處理，一段處理后的水大部分回用于生產(chǎn)系統(tǒng)，少量水經(jīng)二段中和處理達到國家排放標準后外排至市政污水處理站。

我司廢水處理工序在本技改項目投入使用前的中和酸性廢水原料為生石灰，有效氧化鈣含量在81%以上。生石灰采用槽罐車運輸至公司現(xiàn)場，用倉式泵輸送到石灰緩沖倉。生產(chǎn)中緩沖倉內(nèi)生石灰用斜刮板機輸送到石灰乳制備槽制備成濃度約15%左右的礦漿泵送至各使用點。根據(jù)實際生產(chǎn)消耗情況統(tǒng)計，每天平均用于廢水中和消耗生石灰量約為55.56t，如按照主產(chǎn)品硫酸單耗計算，每生產(chǎn)1t硫酸（實物量）需要消耗59.74kg生石灰，相當(dāng)于每生產(chǎn)1t硫酸需要投入26.88元生石灰成本。

由于新疆地區(qū)硫酸產(chǎn)能過剩，供求失衡，為了保證合理的硫酸庫存，公司被迫需要限制負荷組織生產(chǎn)，單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本升高。而且由于供需關(guān)系的失衡，直接導(dǎo)致硫酸產(chǎn)品價格以買方主導(dǎo)為主，屬于真正意義上的買方市場，硫酸價格持續(xù)走低，導(dǎo)致公司在生產(chǎn)經(jīng)營方面處于虧損狀態(tài)，為了減少企業(yè)虧損并最終實現(xiàn)扭虧，公司有必要從各方面加強成本控制，減少生產(chǎn)成本支出。經(jīng)公司多次對生產(chǎn)成本構(gòu)成情況進行分析，認為廢水處理用生石灰占硫酸生產(chǎn)成本較大，就近采購電石渣用于替代生石灰用于廢水中和工序可以有效降低廢水處理成本并最終減少硫酸總成本，在經(jīng)濟上是可行的。為此，為降低生產(chǎn)成本，有必要對電石渣替代生石灰進行立項研究，在滿足生產(chǎn)使用條件下進行技術(shù)改造。

2 生產(chǎn)工藝技術(shù)改進情況

利用電石渣處理酸性廢水相關(guān)企業(yè)有成熟應(yīng)用案例，但是不同電石渣存在品位差異，而且廢水成分也各有不同，因此為慎重起見，我公司首先于2013年12月末安排化驗室針對公司廢水和附近企業(yè)生產(chǎn)的電石渣開展實驗室試驗。試驗用電石渣含有效氧化鈣含量約60%，含水約40%左右，試驗后產(chǎn)生的石膏渣硫酸鈣含量達到了70%，含鐵9%左右，石膏渣品質(zhì)基本與石灰中和產(chǎn)生的石膏渣一致，在品質(zhì)上完全滿足下游企業(yè)生產(chǎn)使用要求。

因化驗室試驗只是簡單化學(xué)反應(yīng)，僅能根據(jù)反應(yīng)原料表述出反應(yīng)原料與產(chǎn)品結(jié)果之間的關(guān)系，因此與工業(yè)生產(chǎn)之間尚有很大差距，因此在化驗室試驗確認產(chǎn)出的石膏渣基本可以滿足要求情況下，公司于2014年1月初組織廢水車間開展探索性工業(yè)試驗，工業(yè)試驗共進行3.5天，試驗?zāi)康模阂皇菫榱蓑炞C顆粒沉積情況;二是了解電石渣生產(chǎn)消耗情況，以便設(shè)備選型;三是最終驗證廢水中和產(chǎn)生的石膏渣情況;針對試驗?zāi)康?，有的放矢的進行了工業(yè)應(yīng)用試驗工作，并對試驗中出現(xiàn)的問題逐一解決。

針對試驗情況，本次技術(shù)改造中需重點解決以下問題：

電石渣中含有大的結(jié)塊電石渣或石頭、土塊等大塊雜質(zhì)，在制備電石渣乳中無法應(yīng)用，因此除在供貨中提出詳細技術(shù)要求外，同時考慮生產(chǎn)順暢進行，在電石渣供料倉上部設(shè)置制作100*100鋼格柵網(wǎng)進行篩分，篩分出來的大塊物料選出雜質(zhì)后壓碎回用。

因電石渣為工業(yè)廢渣，生產(chǎn)使用中水分波動較大，因此在電石渣供料倉設(shè)計中重點考慮盡量增大料斗錐面與水平面的夾角，避免物料堆積堵塞，同時在料倉錐斗下部設(shè)置倉壁振動器，以確保料斗連續(xù)下料。

在球磨機的選擇上，受安裝場地制約，選擇的球磨機既要滿足空間安裝和檢修要求，同時在滿足生產(chǎn)要求情況下還要預(yù)留一定的富余量，以適應(yīng)生產(chǎn)條件的變化，最終選擇Ф900×1800型濕式球磨機一臺，同時為適應(yīng)電石渣量變化和電石渣粒度變化，球磨機采用變頻進行轉(zhuǎn)速控制。

為確保配置的電石渣乳滿足工業(yè)使用要求，避免球磨機因進料條件改變而出現(xiàn)磨礦不勻現(xiàn)象，在球磨機下料口設(shè)置了過濾網(wǎng)，采用人工檢查及時清理過濾網(wǎng)上大顆粒，保證了電石渣漿液的制備，也避免了制備槽的大顆粒沉降現(xiàn)象。

本項目技改采用-5m平面地面水收集池做為電石渣制備槽，容積很小，在電石渣乳制備過程中需頻繁開停液下泵，會增加工人的勞動強度，因此公司組織工程技術(shù)人員和儀表人員進行認真研究，采用槽內(nèi)液位自動控制電石渣乳輸送泵的啟動和停止，降低工人的勞動強度。

考慮電石渣緩沖槽顆粒沉積問題，在電石渣緩沖槽底部增設(shè)渣漿泵，抽底流打循環(huán)以便電石渣乳中的大部分顆粒進入中和槽反應(yīng)而減少顆粒在緩沖槽的沉積。

3 實際應(yīng)用效果

電石渣替代生石灰技改項目于2014年5月投入正式生產(chǎn)試運行，經(jīng)一段時間的試運行，對存在的問題逐步完善解決，現(xiàn)已達到連續(xù)穩(wěn)定運行，滿足工業(yè)廢水處理使用要求。

3.1 經(jīng)濟效益情況

經(jīng)生產(chǎn)實際統(tǒng)計顯示，廢水中和工序平均每天用生石灰量約55.56t，全年按照生產(chǎn)300天計算，全年用于廢水中和工序生石灰量為16668t。生石灰進廠價為450元/t，則全年用于廢水中和工序的生石灰需要的成本為750.06萬元。

我司進廠生石灰合同中約定有效氧化鈣含量不低于81%，則廢水中和工序全年需要有效氧化鈣為13501.08t。而我司購買的電石渣有效氧化鈣含量約為60%，因電石渣中含有其他雜質(zhì)，有效氧化鈣利用率會降低，按照生石灰有效氧化鈣利用率的75%計算有效氧化鈣利用率相同計算，廢水中和工序全年需要電石渣量為 30002.4t（干基）。電石渣（干基）供貨出廠價格為18元/t，則購買電石渣（干基）成本為54.00萬元。購進電石渣含水按照40%計，全年電石渣（濕基）運輸量為50004t。電石渣運輸價格為75元/t，電石渣全年運輸費用為375.03萬元。用電石渣替代生石灰處理廢水年節(jié)省費用為321.03萬元。如果生產(chǎn)負荷提高，需要處理的廢水量增加，節(jié)省成本會更多。

3.2 社會效益情況

電石渣一般為聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)中產(chǎn)生的Ⅱ類一般工業(yè)固體廢渣，一般直接堆存于各企業(yè)的堆存渣場，隨產(chǎn)量增加，堆存壓力逐步增大，因此我公司用電石渣替代生石灰項目不僅可以降低我司生產(chǎn)成本，而且可以有效降低聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)電石渣的堆存壓力。同時，電石渣中富含大量有效氧化鈣，在企業(yè)堆存過程中存在大量的資源浪費現(xiàn)象，而應(yīng)用于我公司的廢水處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了以廢利廢，提高了資源的重復(fù)利用水平，進而打破了兩個企業(yè)的行業(yè)界限，建立起循環(huán)經(jīng)濟的模式，大幅度降低了雙方生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了社會效益和環(huán)境效益的雙贏，具有典型的循環(huán)經(jīng)濟示范效應(yīng)。

3.3 環(huán)境效益情況

電石渣堆存于聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)不僅需要大量土地，堆存壓力大，而且含一定水量的電石廢渣及滲濾液亦是強堿性，也含有硫化物、磷化物等有毒有害物質(zhì)，對土地有嚴重的侵蝕作用。同時，電石渣中殘存一定量的乙炔氣體，逐步向大氣中擴散，會惡化堆存場地周邊現(xiàn)場空氣環(huán)境，因此電石渣的長期堆存對土壤及空氣環(huán)境均可能產(chǎn)生較嚴重的污染。因此我公司用電石渣替代生石灰技改項目在一定程度上減少了電石渣的堆存量，降低了對環(huán)境的污染。