電石渣的處置方法及發展方向分析

竇巖，馬莉達，徐波，徐志宗

（1.新疆德安環保科技股份有限公司，新疆烏魯木齊 830026；2.國家地方聯合工程研究中心，新疆烏魯木齊 830026；3.新疆維吾爾自治區水處理環保工程實驗室，新疆烏魯木齊 830026）

乙炔在化工合成領域具有非常重要的作用，其中，以碳化鈣為原料，加水（濕法）生產乙炔的生產方法簡單，并且工藝較為成熟，目前在中國乙炔生產中是一種常規方法。在水中加入1 t電石后，可以生產300多千克乙炔氣體，同時還有10 t其他工業廢液，固含量約12%，即電石漿料。

電石渣是由電石水解生成的固體殘渣。干式電石渣的主要成分是氫氧化鈣[Ca(OH)2]，其氫氧化鈣的含量一般≥80%，可廣泛用于化工、建筑、冶金、農業等行業，作為熟石灰的替代品[1]。然而，當電石廢渣中的水含量較高，如水含量≥50%時，為可流動稠漿，難以儲存和運輸，增加成本。許多制造商也會因為受到環境問題的限制，例如在運輸過程中的滴漏而造成很多麻煩。因此，控制含水量是電石渣廢料綜合利用的關鍵。

含有較低含水量的電石廢渣和滲濾液具有強堿性，其漿液的pH可達12左右，并含有硫化物和磷化物等有害物質[2]。根據國家標準《危險廢物鑒別標準》（GB 5085—2007），電石渣廢物是Ⅱ類的一般工業固體廢物。

1 電石渣利用現狀

1.1 填埋

填埋是將電石渣廢料通過汽車運輸到低凹的山谷。由于電石廢料和滲濾液為強堿性，它們含有有毒有害物質，如硫化物和磷化物。根據國家標準《危險廢物鑒別標準》（GB 5085—1996），電石廢渣屬于第二類：一般工業固體廢物。由于這種方法占地面積大、污染嚴重，因此不鼓勵。

1.2 自然沉降后出售

目前，由于成本問題，大多數廠家采用自然沉淀法，即將電石漿料排入沉淀池或開放空間。堆積場地首先采用防滲處理，在沉淀物沉淀后進行自然蒸發干燥，干化呈塊狀的電石渣，通過鏟斗和叉車收集后對外出售。

該方法受自然天氣和環境的影響較大，其處理效果極易受到影響。特別是在南方，降水量大，雨季電石渣的水含量一般在50%～60%，不易蒸發，因此難以采挖利用。

1.3 代替石灰石制水泥

我國有很多電石渣水泥生產企業，如新疆天業股份有限公司、天津化工廠，吉林化工廠等。在20世紀70年代建造了工業規模的裝置，水泥生產線可以消化電石渣廢料。例如，吉林化工使用濃縮罐將電石渣漿濃度從5%～8%濃縮至35%，利用砂泵送入料槽中，然后將部分上清液分離成水泥原料然后將其與水泥漿和砂巖混合，最后交付給回轉窯煅燒水泥。

目前，國內在使用電石渣制水泥的生產過程中，由于受到生產成本和運輸半徑的影響，采用濕法生產工藝的企業較多（少數用于立窯生產），如吉林化工水泥廠，年產量10萬～20萬噸。電石渣水泥與以石灰石為主要原料的一般濕法工藝相比，電石渣含水率較高，約為56%，而一般石灰石配方濕窯制成的水泥的含水率為50%～55%。因此，電石渣水泥的熱耗比一般濕法高約20%。

窯漿中的水含量高、預熱過程負荷大，窯后廢尾氣溫度比一般濕法生產線低50～60 ℃。因此，該過程的單位產量與相同規格的單位產量相同。另外，氫氧化鈣分解時產生的水蒸氣會導致窯廢氣中水蒸氣的比例增加，從而影響靜電除塵器的壽命和效率，因此在石灰石較集中的區域市場上，使用電石渣生產的水泥不像石灰石生產的水泥那么受歡迎。

根據國辦發〔1999〕第49號的要求，新建水泥企業的審批更為嚴格，一般情況下不再建設，在建材行業實施“產能控制和結構調整”政策。這表明：（1）水泥的利潤率較低，并且其銷售市場已經基本飽和；（2）建材與化工行業正在經歷一次歷史性的結構調整大變革。電石渣制水泥歸屬于化工行業，而要與更具競爭力的水泥企業進行競爭，水泥市場已經基本飽和，這將增加電石渣制水泥企業的競爭難度，因此努力提高電石渣水泥的品質和性價比才是出路。

1.4 生產石灰作為電石的原料

新疆中泰（集團）有限公司已經利用電石渣生產的活性氧化鈣作為電石的原料[3]。目前，我國電石渣中還原氧化鈣的主要工藝為：脫水后，得到固含量為60%的電石廢渣，并進行分離純化處理，去除鈣中的大部分雜質。電石渣由螺旋輸送機輸送，造粒機長度為3/4。將三個位置均勻地分配到造粒機中，并造粒以制成尺寸為5～20 mm的球，然后在氣體干燥爐（350 ℃）中干燥并在旋轉爐（900～1 000 ℃）中煅燒。干燥爐中的材料干燥由來自回轉窯的熱廢氣干燥。煅燒后的回收石灰流入料斗并輸送到電石廠用作電石原料。

該技術的優點是：（1）生產石灰的投資不到水泥生產的1/10；（2）石灰是生產電石的原料，不存在尋找市場的問題，電石是實現電石廢石灰-電石廢料等電石廢料的載體；（3）為了減少限制自身的因素，電石法可以進一步擴大規模，提高競爭力，保護石灰石來源。

然而，該技術需消耗大量能量。由于再生石灰被重新用作電石的原料，它只能摻入20%的電石原料中。它不應該過量，回收的石灰含有更多的硫和磷雜質，這容易影響電石的質量[4]。此方法目前不用于小型企業。

1.5 生產輕質磚

山東水泥制品廠成功開發出使用電石廢渣生產輕質煤渣磚。將濃縮的廢碳化鈣廢渣（含水量39.6%）用作主要原料，并將少量水泥與破碎的煤渣（粒度＜20 mm）混合。碎石是將電石廢渣、水泥、砂礫、煤渣按照3.2∶1.1∶3.2∶2.5的比例混合均勻，通過砌塊成型機壓成型，自然養護約28天即可從工廠發貨。

當輕質電石渣-煤磚的強度達到國家標準時，它與常用的紅磚強度相當。利用電石渣制作輕質磚投資少、成本低，總成本約為普通黏土磚的60%，約占混凝土砌塊的50%[5]。在輕質煤渣磚的利用中，添加碳化鈣廢渣作為鈣質原料，其添加量受到限制，通常不超過15%。企業難以消化，市場上的煤渣磚銷售不暢，這也限制了產品的開發。

1.6 用作化工原料

1.6.1 生產環氧丙烷

環氧丙烷是重要的化學原料。目前使用的主要工藝是氯醇化法，它以丙烯、氧氣和熟石灰為原料生產環氧丙烷，該過程需要大量熟石灰。

將丙烯氣體、氯氣和水通入塔式反應器和管式反應器中以形成氯丙醇，將氯丙醇與預處理的電石渣混合并送至環氧丙烷皂化塔，氯丙醇和Ca(OH)2（電石渣）進行皂化反應，最終形成環氧丙烷。

由于電石渣中氫氧化鈣的含量比高達90%以上，而國內熟石灰中氫氧化鈣的平均含量僅為65%，因此使用電石渣不僅可以降低生產成本，而未反應的固體雜質遠小于熟石的殘留物。因此，利用電石渣生產環氧丙烷不僅可以充分利用電石渣資源，還可以實現廢物轉化為寶物，使環氧丙烷的生產滿足標準和質量穩定。

1.6.2 生產氯酸鉀

使用電石渣代替石灰生產氯酸鉀，生產工藝為：首先去除電石渣漿中的雜質，然后進入沉淀池，得到12%的乳液，將電石渣乳液泵入氯化塔，通過氯氣、氧氣。在氯化塔中，Ca(OH)2與Cl2和O2皂化形成Ca(ClO3)2；除去游離氯后，用板框式壓濾機除去大顆粒固體，將過濾后的溶液與KCl反應生成KClO3溶液，然后通過蒸發、結晶、脫水、干燥、粉碎、包裝等獲得產物氯酸鉀。使用電石渣代替石灰生產氯酸鉀不僅可以減少電石廢料造成的環境破壞，還可以減少石灰儲運造成的污染，改善工作條件。

2 結語

本文分析了不同電石廢料處置方法，雖然使用電石廢料的方法有很多種，但是有各自的優點和缺點，所有地區和工廠在制定電石渣處置計劃時都應考慮自身條件，如每個工廠的生產能力和經濟效益，從降低成本和減少環境污染的角度同時考慮電石廢料處置方法。