电石渣制备硫酸钙晶须及影响因素研究

李翠

摘要：石渣是一种典型的工业固体废弃物，是电石水解获取乙炔气所产生的工业废渣，每吨电石产生电石渣约1.2t，每年产生的电石渣约3240万t。目前电石渣主要的处置方法是对电石渣进行固液分离，最终都通过填埋或废弃的方法进行处理，造成了资源的浪费。随意堆放电石渣会占用大量土地，电石渣长期堆存渗透会造成土地盐碱化并污染水资源，电石渣的碱性渣灰的扬尘还会对周边环境造成污染，危机周边地区居民生活和身体健康，因此电石渣的综合利用已经成为目前亟须解决的问题之一。

关键词：电石渣;石灰石;硫酸钙晶须;循环发展;综合利用

引言：电石渣的主要成分为氢硫酸钙晶须，经处置后即可成为水泥、碳酸钙、硫酸钙晶须、硫酸钙等行业的主要原料，并可替代部分天然石灰石。

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。其外观为白色粉末，微溶于水，呈碱性，pH在12以上，其中氢硫酸钙晶须占绝大多数，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。

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。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硫酸钙晶须，该技术生产工艺成熟、工艺流程短，在技术上具有可行性;硫酸钙晶须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、污水处理等行業，具有良好的市场前景，因此，利用电石渣制备硫酸钙晶须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硫酸钙晶须概述

硫酸钙晶须作为特殊的晶体材料，具有高强度、高模量等优异性能，广泛应用于造纸、橡胶和塑料等领域。传统硫酸钙晶须生产方式以天然石膏为原料，开采、生产成本高。脱硫石膏主要成分、性能和可操作性与天然石膏类似，以其替代天然石膏生产硫酸钙晶须，既能减少天然石膏开采导致的生态环境破坏，又能实现火电厂固废脱硫石膏减量和资源化利用，生产高附加值产品。硫酸钙晶须的制备方法主要有水热法和常压酸化法。水热法对设备的抗压、耐温性能要求严格，生产过程复杂、生产成本高;与水压热法相比，常压酸化法工艺流程简单、生产成本低且易于实现工业化生产。由于我国的脱硫石膏纯度太低、杂质质量分数较高、品质参差不齐，导致硫酸钙晶须品质如纯度、长径比和白度等不稳定，同时，硫酸的大量使用容易造成二次污染。

4硫酸钙晶须制备技术方案

4.1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硫酸钙晶须的工艺，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硫酸钙晶须的加工工艺。

4.2工艺流程说明

电石渣制备硫酸钙晶须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。

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

参考文献

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