電石渣生產(chǎn)活性氧化鈣電石原料技術(shù)在電石法PVC行業(yè)中應(yīng)用的可行性分析

樊慶霈，韓　　巍，帕爾哈提·買買提依明

（新疆中泰（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830019）

電石渣生產(chǎn)活性氧化鈣電石原料技術(shù)在電石法PVC行業(yè)中應(yīng)用的可行性分析

樊慶霈，韓巍，帕爾哈提·買買提依明

（新疆中泰（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830019）

介紹了電石法PVC電石渣的產(chǎn)生及利用現(xiàn)狀，闡述了新疆中泰（集團(tuán)）有限責(zé)任公司從發(fā)展角度出發(fā)，選擇電石渣循環(huán)再生利用生產(chǎn)活性氧化鈣電石原料技術(shù)，創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益及社會(huì)效益。

電石渣；氧化鈣；循環(huán)再生利用

按照新疆中泰（集團(tuán)）有限責(zé)任公司目前的整體規(guī)劃，以有利于資源轉(zhuǎn)換和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展為目標(biāo)，建設(shè)包括聚氯乙烯專用樹(shù)脂、離子膜燒堿、熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組、電石渣制水泥及其他化工產(chǎn)品在內(nèi)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)生態(tài)工業(yè)園。目前，該公司已實(shí)現(xiàn)150萬(wàn)t/a聚氯乙烯樹(shù)脂、110萬(wàn)t離子膜燒堿、180萬(wàn)t電石、120萬(wàn)kW裝機(jī)的集熱電、氯堿、建材上下游一體，資源-生產(chǎn)-產(chǎn)品-廢棄物-再資源化的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，電石渣是公司固廢處理的重點(diǎn)，也是今后環(huán)保關(guān)注的焦點(diǎn)。

1　　現(xiàn)狀分析

該公司的電石渣主要是電石法聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程中水解獲取乙炔氣后以氫氧化鈣為主要成分的廢渣，按照公司現(xiàn)有PVC生產(chǎn)規(guī)模，每年將產(chǎn)生270萬(wàn)t電石渣。［作者簡(jiǎn)介］樊慶霈（1983— ），男，2005年畢業(yè)于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，目前為新疆中泰集團(tuán)有限責(zé)任公司，安全環(huán)保部副主任工程師，從事環(huán)保管理工作。

2　　技術(shù)利用途徑

電石廢渣的利用有電石渣制水泥、電石渣制磚、生產(chǎn)化工產(chǎn)品、生產(chǎn)建筑材料及用于環(huán)境治理等。雖然電石廢渣的利用方法很多，但各有優(yōu)缺點(diǎn)，每種方法的處理效果都有利有弊，受電石法PVC的生產(chǎn)能力、電石渣的排出量、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、周圍環(huán)境因素及經(jīng)濟(jì)效益的制約。電石渣的利用處置的發(fā)展方向?yàn)椤皽p量化、資源化、無(wú)害化”，對(duì)于產(chǎn)生量大、氫氧化鈣含量較高的電石渣，應(yīng)該利用電石渣中有效的鈣資源，生產(chǎn)出附加值高、環(huán)境污染小、風(fēng)險(xiǎn)控制低的下游產(chǎn)品。

2.1電石渣制水泥

生產(chǎn)普通水泥是電石渣綜合利用的重要途徑，與石灰石相比，電石渣的分解熱低，鈣含量高，由于電石渣含水量高，流動(dòng)性差，熱耗比相對(duì)較高；水泥項(xiàng)目技術(shù)較復(fù)雜、能耗高、占地面積大、投資較大、市場(chǎng)飽和、競(jìng)爭(zhēng)力又弱，所以電石廢渣制水泥增加了制約自身的因素，限制了企業(yè)的發(fā)展。

2.2生產(chǎn)生石灰作為電石原料

脫水后得到含固量60%的電石廢渣，用螺旋運(yùn)輸機(jī)輸送，在造粒機(jī)長(zhǎng)度四分之三處均勻分配至造粒機(jī)內(nèi)，造粒制成5～20 mm大小不等的圓球，再經(jīng)氣流干燥爐（350℃）干燥，回轉(zhuǎn)爐（900～1 000℃）煅燒。干燥爐內(nèi)物料是利用回轉(zhuǎn)爐的熱廢氣干燥的，煅燒成的回收石灰流入缷料斗，裝車運(yùn)送到電石廠作電石原料。

2.3電石渣制輕質(zhì)磚

電石渣制輕質(zhì)磚以電石渣（含水39.6%）為主要原料，摻入少量的水泥，與經(jīng)過(guò)破碎的煤渣（粒徑＜20 mm）、碎石料按電石廢渣∶水泥∶碎石∶煤渣= 3.2∶1.1∶3.2∶2.5的比例攪拌均勻，經(jīng)砌塊成型機(jī)加壓成型，自然養(yǎng)護(hù)28天左右，可出廠銷售。據(jù)相關(guān)研究稱這種輕質(zhì)磚的強(qiáng)度可以達(dá)到普通紅磚強(qiáng)度，符合小型空心砌塊國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)點(diǎn)是投資省、成本低、產(chǎn)品自重輕，可以在常溫、常壓下進(jìn)行生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)，節(jié)約能源，其經(jīng)濟(jì)成本是普通粘土磚的60%，是混凝土砌塊的50%。缺點(diǎn)是在輕質(zhì)煤渣磚的生產(chǎn)過(guò)程中，電石廢渣作為鈣質(zhì)原料加入，其加入量有限，一般不超過(guò)15%～35%。對(duì)于排渣量大的企業(yè)，是難以消化完全的，而且下游市場(chǎng)的銷路需要明確，否則也會(huì)成為制約該產(chǎn)品發(fā)展的瓶頸。

2.4電石廢渣用作化工原料

電石渣替代熟石灰制環(huán)氧丙烷。環(huán)氧丙烷是一種重要的化工原料，以丙烯、氧氣和熟石灰為原料的氯醇化法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷工藝過(guò)程中需要大量的熟石灰。

3　　電石渣循環(huán)再生利用的技術(shù)路線選擇

基于國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策、礦產(chǎn)資源利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保要求、節(jié)能降耗、綜合經(jīng)濟(jì)效益、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、技術(shù)水平和未來(lái)的發(fā)展等諸方面考慮，選擇電石渣循環(huán)再生利用生產(chǎn)活性氧化鈣技術(shù)將成為企業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，為企業(yè)和社會(huì)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益及社會(huì)效益。

3.1產(chǎn)業(yè)政策

2014年，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部組織《全國(guó)節(jié)能減排及應(yīng)對(duì)氣候變化電視電話會(huì)議》部署了2014-2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展工作。會(huì)議對(duì)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，遏制“兩高”行業(yè)，減少水泥產(chǎn)能1億t，鋼鐵1 500萬(wàn)t，大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，加快發(fā)展新能源和可再生能源，推進(jìn)煤炭清潔高效利用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，開(kāi)展資源綜合利用，推行清潔生產(chǎn)等方面做了重點(diǎn)要求。這就對(duì)電石渣制水泥熟料的下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了限制，為該公司在鈣資源為載體實(shí)現(xiàn)電石廢渣-石灰-電石-電石廢渣閉路的電石渣循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈模式轉(zhuǎn)型奠定了政策基礎(chǔ)。

3.2環(huán)保要求

國(guó)家節(jié)能環(huán)保要求企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中合理地開(kāi)發(fā)資源和有效地利用資源，避免因?qū)Y源的不合理利用而導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境的污染，由于電石廢渣及滲濾液呈強(qiáng)堿性，按照國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB5085—1996），電石渣應(yīng)屬Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物，其處理方式需要滿足“減量化、資源化、再利用”的原則。

該公司目前所產(chǎn)生的電石渣正常情況下的處理方式為電石渣制水泥，此項(xiàng)目為行業(yè)清潔生產(chǎn)推薦技術(shù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范項(xiàng)目，但實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，易受到水泥企業(yè)的生產(chǎn)制約，由于水泥市場(chǎng)趨于飽和、水泥廠的開(kāi)工率不足，開(kāi)停車較為頻繁，實(shí)際年電石渣消化量小于產(chǎn)生量，造成“掐脖子”現(xiàn)象，使得電石渣的處理效能局限于下游處理廠家的生產(chǎn)效能。

3.3礦產(chǎn)資源

石灰是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可缺少的重要原材料，不僅用于建筑與道路工程，還廣泛用于冶金、化工、輕工、食品、環(huán)保及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。隨著優(yōu)勢(shì)資源轉(zhuǎn)換戰(zhàn)略的深入實(shí)施，新疆經(jīng)濟(jì)社會(huì)保持了持續(xù)快速健康發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)，新型工業(yè)化進(jìn)程不斷加快。使得新疆每年石灰的需求量將達(dá)700萬(wàn)t。其中，PVC行業(yè)約需石灰礦產(chǎn)資源405萬(wàn)t；鋼鐵行業(yè)中，石灰作為熔劑和造渣劑，所需石灰總量將達(dá)180萬(wàn)t；有色金屬選礦業(yè)中，按照礦漿pH值的調(diào)整要求，預(yù)計(jì)每年需用石灰50萬(wàn)t；煤電行業(yè)按照環(huán)保除硫的要求，預(yù)計(jì)每年約需石灰50萬(wàn)t；建筑、建材行業(yè)每年約需石灰20萬(wàn)t。

4　　工藝描述

4.1工藝技術(shù)方案

新疆中泰（集團(tuán)）公司擬采用電石渣循環(huán)再生利用生產(chǎn)活性氧化鈣電石原料技術(shù)。即通過(guò)對(duì)電石渣的分離、凈化處理后，去除電石渣中酸不溶物、硫、磷、鎂、鋁、硅鐵等物質(zhì)后，再經(jīng)過(guò)電石渣的壓制成型、活化煅燒處理后，得到電石渣制石灰產(chǎn)成品中有效氧化鈣的含量達(dá)到95%～64%以上，而傳統(tǒng)的氣燒石灰窯技術(shù)可以得到有效氧化鈣的量為80%以上，相對(duì)于這種常規(guī)工藝技術(shù)，電石渣循環(huán)再生利用生產(chǎn)活性氧化鈣電石原料技術(shù)得到的有效氧化鈣含量高出氣燒石灰窯的19%，其產(chǎn)品質(zhì)量顯而易見(jiàn)。

4.2工藝流程

電石渣制石灰的濕法工藝是將電石渣配成固含量為10%～20%的懸浮液，通過(guò)旋液分離器、振動(dòng)篩脫除料渣中的固體雜質(zhì)。在精制槽中加入絡(luò)合劑、還原劑進(jìn)一步脫除料漿中的Mg2+、Al3+、Fe3+等離子，然后，經(jīng)板框過(guò)濾脫去60%的水分，所得濾餅通過(guò)擠壓成型，粒徑控制為20～50 mm。經(jīng)900～1 100℃煅燒制成塊狀活性氧化鈣電石原料，工藝流程示意圖見(jiàn)圖1。

圖1　　電石渣制石灰濕法工藝流程示意圖

（1）電石渣的分離與凈化

采用旋流分離與深度凈化的方法，對(duì)電石渣原料進(jìn)行分離與凈化，其電石渣中CaO含量達(dá)到93.48%，SiO2含量為3.26%，Al2O3含量為1.32%。氧化鈣含量隨施流器管徑與壓力變化圖見(jiàn)圖2。

圖2　CaO含量隨施流器管徑與壓力的變化

（2）電石渣的成型與活化煅燒

粗制電石渣通過(guò)加壓成型制成20～50 mm大小的顆粒，在煅燒爐內(nèi)焙燒制成活性CaO，分別測(cè)量其活性與強(qiáng)度，經(jīng)化學(xué)分析，有效氧化鈣的含量達(dá)到95.64%，CaO顆粒的強(qiáng)度達(dá)到6.96 MPa，完全滿足電石原料入爐的強(qiáng)度要求，活性氧化鈣分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　　活性氧化鈣分析結(jié)果

5　　經(jīng)濟(jì)效益分析

該項(xiàng)目工程總投資為700萬(wàn)元。按照計(jì)劃投建1套1萬(wàn)t/a電石渣循環(huán)再生利用生產(chǎn)活性氧化鈣電石原料項(xiàng)目進(jìn)行分析，可從消耗PVC電石渣2.34萬(wàn)t/a，每年可以產(chǎn)生1萬(wàn)t的電石原料，其有效氧化鈣中鈣含量達(dá)到90%以上，約200萬(wàn)元/a的經(jīng)濟(jì)效益。

（1）生產(chǎn)成本估算。1萬(wàn)t/a電石渣循環(huán)再生利用生產(chǎn)活性氧化鈣電石原料項(xiàng)目的生產(chǎn)成本估算見(jiàn)表2，每年生產(chǎn)成本為230萬(wàn)元/a。

表2　　成本費(fèi)用估算表

（2）產(chǎn)品銷售分析。每年可以產(chǎn)生1萬(wàn)t的電石原料，按照氧化鈣銷售價(jià)格430.0元/t進(jìn)行計(jì)算，每年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)為430萬(wàn)元/a。

（3）年收益分析。每年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)-每年生產(chǎn)成本=430-230=200萬(wàn)元/a。

6　　結(jié)論

電石渣循環(huán)再生利用生產(chǎn)氧化鈣電石原料技術(shù)既符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的定位，又符合企業(yè)的自身發(fā)展需求，從綜合經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，生產(chǎn)石灰的投資不到生產(chǎn)水泥的十分之一；從節(jié)能環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、資源利用方面來(lái)看，石灰是電石生產(chǎn)的原料，不存在另尋市場(chǎng)的問(wèn)題，以鈣為載體最終實(shí)現(xiàn)電石廢渣—石灰—電石—電石廢渣這樣的閉路循環(huán)；從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力及產(chǎn)業(yè)政策來(lái)看，減少制約自身的因素，電石法PVC可將規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，以提高競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)減少了礦山的開(kāi)采，有效保護(hù)了國(guó)家石灰石礦源，是PVC行業(yè)中最具有發(fā)展前景，最具有推廣價(jià)值的技術(shù)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。

Feasibility analysis of active calcium oxide technology by carbide slag in PVC industry

FAN Qing-pei，HAN Wei，Maimaiti Yiming·Perhat
（Xinjiang Zhongtai（Group）Co.，Ltd.，Urumqi 830019，China）

This paper introduces calcium carbide method PVC carbide slag production and utilization situation，elaborated from the development perspective，choose the carbide slag recycling use of production activity of calcium oxide calcium carbide raw material technology will become a new economic growth point of the company，to create more economic benefits for the enterprise and social，environmental and social benefits.

carbide slag；calcium oxide；recycling use

X781.2

B

1009-1785（2015）12-0014-03

2015-10-14