电石渣利用途径研究

2018-03-07邓建民杨国强

中国氯碱 2018年1期

邓建民，杨国强

（宁夏英力特化工股份有限公司，宁夏石嘴山 753202）

1 电石渣的形成及成分介绍

在乙炔发生器中，发生如下反应：

生成的Ca（OH）2在水中溶解度很小，固体Ca（OH）2微粒逐步从溶液中析出。整个体系由真溶液向胶体溶液、粗分散体系过渡，微粒子逐步合并、聚结、沉淀，在沉淀过程中又因粒子互相碰撞、挤压，促使颗粒进一步结聚、长大、失水，沉淀物逐步变稠，形成电石渣浆。电石中不参加反应的固体杂质如矽铁、焦炭等和反应产生的气体部分也溶解混杂在渣浆中。电石渣浆为灰褐色浑浊液体。在静置后分成3部分，即澄清液、固体沉积层及中间胶体过渡层。固体沉积物即为废电石渣。

2 电石渣主要利用途径

2.1 用作水泥生产原料

用电石渣生产水泥是现有的电石渣资源化利用最成熟、最经济的方法，既可节约水泥生产所用的天然石灰石资源，降低水泥成本，又可减少二氧化碳排放和废物堆存造成的污染。新疆某企业发明的专利“电石渣100%替代天然石灰质原料干法生产水泥熟料工艺方法”专利[1]。针对电石渣浆特点，生料配料搅拌均匀机械脱水，由含水分小于35%的料饼进入烘干破碎机，利用窑尾废热烟气烘干，旋风筒收集后入窑，入窑生料水分小于3%。已利用该技术建设的生产线自动化控制程度高，运行效果良好。和国内现有利用100%电石渣水泥生产线相比较，具有烘干效率高、余热利用充分、能耗低、窑尾电收尘入口温度适宜、窑单位容积产量高、窑主机设备规格型号小、占地面积小等优点。该工艺水泥生料配比中工业废渣利用率高达90%，不仅解决了电石渣的环境污染问题，而且使废渣完全资源化，形成重化工、建材工业循环经济产业链。

2.2 用作烟气脱硫剂

目前，国内大型燃煤锅炉烟气脱硫工艺95%以上采用石灰石-石膏法脱硫工艺，该工艺对脱硫剂的颗粒细度和钙基纯度要求比较严格，常规要求颗粒粒度≤0.044 mm，钙基纯度≥85%，浆液含固量为15%～20%，一般采用石灰石粉末加水配制。

宁夏英力特化工研发“电石渣代替石灰石用作脱硫剂”技术，将制作的脱硫剂先后送往150 MW和330 MW 2种不同的热电机组，脱硫效率都达到95%以上。2016年全年外送脱硫剂量45 180 t（干基）。公司根据运行数据已申请专利。

表1 电石渣化学成分表（干基） %

根据电石渣化学成分，（电石渣化学成分见表1）将电石渣浆进行处理以达到脱硫剂要求。出发生器的电石渣浆含固量为12%～15%，经浓缩池重力沉降处理后，含固量达到15%～20%，满足脱硫要求，将电石渣浆经初步沉降浓缩、过滤除去较大颗粒物后，得到成品脱硫浆液。处理后的电石渣浆化学成分见表2；将制作的脱硫剂输送至热电厂，应用于热电机组的脱硫效果数据见表3。

表2 电石渣化学成分表

表3 电石渣脱硫应用于热电机组效果分析表[2]

3 新开发电石渣利用技术

3.1 生产纳米碳酸钙

纳米碳酸钙具有亲油疏水性质，能够调节制品的韧性和其他物理性质，能改善加工性能，能够取代部分价格昂贵的填料和助剂，是工业上应用非常广泛的一种填充剂和功能材料，通常应用于橡胶、塑料、油墨、造纸、涂料、医药、食品、饲料等领域，产品用途广泛、附加值高。用电石渣生产纳米碳酸钙有2种方法：一是将预处理的电石渣与氯化铵及水按一定比例配成溶液，经过滤澄清后，得到氯化钙氨水溶液，然后于一定温度和碱性条件下通入二氧化碳气体进行碳化反应，得到碳酸钙浆液，再经脱水、洗涤、干燥便可制得碳酸钙产品；二是将电石渣浆经过一系列的固液分离，杂质去除，去味、脱色等处理后，采用氨碳化反应生成碳酸钙浆液，再经分离、干燥、粉碎、包装后制得产品[3]。近期，内蒙某企业和高校合作研发的该技术将要进行中试项目试车。

3.2 生产氯化钙

氯化钙室温下为白色固体。常见应用包括制冷设备所用的盐水、道路融冰剂和干燥剂。氯化钙及其水合物和溶液在食品制造、建筑材料、医学和生物学等多个方面均有重要的应用价值。

利用工业废弃物电石渣生产氯化钙的方法，是在反应釜中加入浓度为20%～30%的工业盐酸后，再加入电石渣进行反应，反应温度控制在40～95℃，当pH值为5～8时反应到达终点，反应完成后对产物过滤，滤液加入活性炭脱色、加入氯化钡去除硫酸根离子后过滤，对滤液浓缩、结晶、干燥得到氯化钙产品[4]。

3.3 制取晶须硫酸钙

石膏晶须是硫酸钙纤维状单晶体，具有完整的外形，均一的横截面，完善的内部结构。长度一般5～300 μm，长径比10～200。硫酸钙晶须与其他短纤维相比，有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、易进行表面处理、与橡胶塑料等聚合物的亲和能力强等优点，应用范围广泛。电石渣制备石膏晶须有电石渣转化为二水石膏与合成石膏晶须2个环节。先将电石渣用水分散制成25%料浆，与稀硫酸反应制得硫酸钙，获得的产物移入反应釜，在125℃、0.135 MPa饱和蒸汽环境养护数小时，得到的产品经洗涤干燥即为硫酸钙晶须。