电石渣综合利用进展

摘要：电石渣是工业聚氯乙烯及乙炔生产过程中电石水解后的废渣。国内对电石渣的利用已经进行了广泛的研究。在充分分析电石渣对环境的危害和其物化性质的基础上，较全面地阐述了电石渣的综合利用情况。
关键词：电石渣；环境；物化性质；利用
引言
电石渣是工业上电石法生产聚氯乙烯、乙炔气等产品后产生的工业废渣。据计算，1t标准电石生产乙炔气排放1.2～1.5t电石渣。2011年我国电石产量为1738万t，电石渣排放量超过2500万t。电石废渣占用了大量土地并且严重污染环境，所以积极探索电石渣的综合利用途径具有经济和环保双重意义。目前，我国已经将电石渣广泛用于化工、环境治理及生产各种建筑材料等。但总的来说，我国电石渣的利用规模较小，约为排放总量的15%。因此，必须加大开发力度充分消耗电石渣，促进经济和环境的可持续发展。
1电石渣对环境的危害和物化性质

1.1环境危害

电石法聚氯乙烯生产中会排放大量的电石渣，其含水率为65%～85%。电石渣的主要成分为氢氧化钙 ,还含有硅、镁、铝、铁等金属的氧化物、氢氧化物,和少量的硫化物、磷化物以及乙炔气.渣浆流动性大，碱性高，pH值在12以上，是重点污染源。电石渣数量大，运输成本高，且在运输中会产生沿途滴漏、粉尘飞扬，造成二次污染。目前，国内聚氯乙烯生产厂通常采用就地堆放或填埋的方法处理电石渣并且几乎没有作任何防渗处理。这样不仅占用大量的土地资源，对空气、水资源也产生了较大的影响。

1.2物化性质

电石渣浆为灰褐色浑浊液体，在沉淀池静置后，水分可以降到50%以下，由于含硫磷杂质呈灰白色，且有微臭味，颗粒细小且均匀，粒度范围在0.005～0.01mm，比重小呈松散状。电石渣的主要成分是氢氧化钙所以是熟石灰的最好替代品。电石渣的化学成分为：SiO2 2%～5%，Al2O31.5%～4%，Fe2O3 0.14%～0.2%，CaO 65%～71%，MgO 0.22%～1.68%，烧失量22%～26%,在长时间堆放后还含有少量的碳酸钙。
2电石渣的综合利用途径

2.1生产水泥熟料

利用电石渣富含氢氧化钙的特点生产水泥熟料是目前大规模处理电石渣最有效的途径。水泥生产过程中主要原料是石灰石，且水泥生产用石灰石的氧化钙的含量为45%～52%。电石渣中氢氧化钙含量约占92%，氧化钙含量高达65%，因此完全可代替石灰石生产水泥。国内利用电石渣生产水泥，始于20世纪七十年代。如吉林化学工业公司、山西省化工厂等。当时生主要是采用湿法长窑和立窑生产工艺。随着水泥工业的不断发展，目前的是以“湿磨干烧”法为主，几种生产方式共存。现在已有湖南省湘维有限公司、四川宜宾天原集团有限公司等20多家企业利用电石渣生产水泥。安徽皖维公司等采用“干磨干烧”新型干法水泥生产线，也已正常投产。
利用电石渣生产水泥是国内电石渣利用中用量最大、技术最成熟的方法，不仅可以彻底解决电石渣的消耗难题，而且也可减排大量的二氧化碳气体，具有明显的经济和社会效益。但是，电石渣—水泥工艺较复杂、能耗较高、且投资较大、产量较石灰—水泥低、市场竞争力也较弱。所以最好能充分考虑当地水泥市场的产能及能源分布情况，把水泥厂和氯碱厂联合起来。而且还要充分考虑运输费用及运输过程中造成的二次污染问题。

2.2生产建筑砌块

（1）生产碳化砖
碳化砖属于非烧结砖，以石灰为炉渣、粉煤灰等工业废渣为原料，经配料、消解和压制（或振动）成型，并进行碳化处理后制得碳化制品，其强度等级为MU10～MU20[3]。碳化砖与其他非烧结制品相比工艺较简单，不仅强度高、后期强度也会随时间延续继续增长，抗冻性和抗风化性能优异，不会产生收缩问题，是消耗工业废渣、利废节能的好产品。贵州水晶集团、沈阳市辽中化工总厂等企业已建成碳化砖生产线且成功生产。但是碳化砖自重较大,产品附加值低，市场前景不明，且消耗的电石渣量有限。
（2）生产煤渣及粉煤灰砖
电石渣、煤渣生产免烧砖，制品强度高、耐久性好。青岛海晶化工集团利用电石渣、粉煤灰、砂、少量石膏等制成的粉煤灰蒸压标准砖，强度可达到20MPa甚至30MPa。目前国内使用该技术的有云维股份有限公司等[4]。但是该工艺中电石渣掺量约为10%（质量分数），若提高添加量，制品在吸水性能、防冻性能等方面存在缺陷，所以对排渣量大的企业是难以消化完全的。煤渣砖市场销路不畅也制约了该产品的发展。

2.3制取内墙涂料

采用脱水、烘干、煅烧、粉磨等工艺进行电石渣预处理,将其转变为氧化钙，同时除去有害气体及刺鼻气味，使其变白再加入成膜物质、辅料和颜料，制成涂料。该涂料抗水性能好，有很强的附着力，在湿热的环境中作保护涂层有良好的效果。虽经经预理色泽比之前浅的多，但白度很难达轻质钙粉等级，所以宜做成有色涂料。
上海大学利用电石渣制取新型内墙涂料—瓷光壁[5]。该涂料涂层表面坚实致密，细腻平滑：无毒、无气味；粘结力较好，不剥落起皮；耐水性能好；悬浮性好，储存稳定。电石渣制取内墙涂料生产工艺简单，生产成本低，效益明显，具有很好的推广价值，是其综合治理的一种创新。但由于涂料生产过程中电石渣掺量有限，所以对于积存多年的大量电石渣难以做到完全消化。

2.4产其他建材

在石灰石资源较贫乏的地区，经压滤或静置存放一段时间的电石渣可作为电石膏出售。研究表明，电石渣和石灰膏在容重、细度、有效氧化钙及氧化镁含量等方面的性能很接近，均可达到或超过一二等石灰膏标准。在使用效果上，电石渣砂浆的抗压强度比石灰砂浆略高，二者制备的水泥砂浆强度相当且规律一致，实际使用效果良好，不仅节约了石灰石资源同时也产生了良好的经济效益。
在石灰石资源较丰富的地区，电石渣因含水量高而影响其直接使用价

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值。所以从经济上考虑，经烘干制成熟石灰出售是一种较好的方法。烘干后的熟石灰可做商品出售，出售给水泥厂做原料等替代钙制材料用作建材生产[6]。

2.5治理环境

电石渣中的氢氧化钙含量约为92%，为强碱性废渣，因此可用其处理酸性废水及用作工业生产中的脱硫剂或固硫剂。国内许多化工厂在排放前可以利用电石渣对这些废水进行中和处理，处理后的废液pH值为7～8，且氢氧化钙还可与废液中的重金属反应，生成难溶于水的沉淀物。不仅除去了可能对地下水造成污染的物质达到排放标准，也有利于处理大量的电石渣。因该方法处理成本低，已在许多化工企业中得到了很好的利用。

2.6生产化工产品[6][7][8][9]

（1）生产氯化钙
工业生产中利用石粉或石灰与盐酸经中和、分离、结晶、烘干等过程制得氯化钙。其主要用作基建防冻剂、载冷剂、道路喷洒液、防护剂、医药、水处理等方面。干燥的氯化钙用作干燥剂。根据电石渣的性质可代替石灰生产工业用氯化钙，会大量消耗电石废渣。
（2）生产氯酸钾，过氧化钙
电石渣经自然沉淀后，用其配乳液，再通氯气反应，除去游离氯及固体物，再与加入的氯酸钾进行反应生成氯酸钾，经蒸发、结晶、脱水、干燥、粉碎制得氯酸钾。电石渣可以部分替代石灰与双氧水反应制得过氧化钙。过氧化钙干品常温条件下很稳定，但在遇水或潮湿情况下会缓慢分解，长时间放出氧气，可用作植物根的理想供养剂、有机肥料制造、饲料生产等。
（3）生产漂白液、漂、漂粉精
目前市场上销售的漂几乎都是利用石灰消化后的氢氧化钙为原料制造的。电石渣经筛分净化、脱水、干燥、煅烧再经过消化及氯化等系统处理后就可以得到白度为八级以上的无杂质高效漂，即漂粉精。在工业中广泛利用含30%～33%活性氯的漂用于消毒、净化饮用水及清洁空气等。
（4）生产环氧丙烷 、环氧乙烷、氯仿
利用丙烯、水和氯气在一定温度和压力条件下得到氯丙醇, 氯丙醇再与石灰发生皂化反应, 生成粗环氧丙烷后精馏制得环氧丙烷。根据石灰渣的性质可部分代替石灰作皂化剂。在氯油法氯仿生产过程中可利用经处理的电石渣浆替代石灰乳用于配置含12%( 质量分数) 氢氧化钙的石灰乳，用于氯仿的生产。
（5）制备各种碳酸钙制品
因电石渣中富含氢氧化钙，所以对其除杂及碳化处理后可生产一系列的碳酸钙制品，如轻质碳酸钙、活性碳酸钙、高纯工业碳酸钙、各种形状的超细碳酸钙、纳米碳酸钙等。轻质碳酸钙是橡胶行业中重要的填充剂，简要工艺是将电石渣经碳化、分离、干燥、粉碎等预处理后制得。
纳米碳酸钙是一种高附加值的产品，性能优良。在汽车漆、油墨、卫生用纸、橡胶、塑料、涂料等行业中得到粮广泛应用。传统做法是以石灰石为原料生产碳酸钙，该工艺能耗高、污染严重。利用电石渣制备纳米碳酸钙消除了环境污染而且创造了良好的经济效益，前景非常广阔。
（6）制成石灰作为电石的生产原料
氢氧化钙是电石渣的主要成分，在高温煅烧条件下发生脱水反应生成氧化钙，电石渣经处理后按一定比例与碳质材料配比反应生成电石。由于脱水生成的石灰中含硫、磷杂质较多，石灰掺量只占电石原料的20%左右，过多则会影响电石的质量。作为电石原料的石灰应该是块状，但此工艺制得的石灰成纯白色的粉状，尽管国外已经开发出空心电极技术以及沸腾炉法电石生产新工艺，可使用粉料氧化钙作为原料生产电石[7]，但因成本高，应用不多，限制了该方法的发展，但此工艺是今后电石渣处理的一个探索方向。

2.7在公路路基上的应用

通过近几年电石渣在公路工程大量的使用实践和其化学成分的分析可知，电石渣富含CaO、MgO，与石灰强度形成的机理是一样的，两者都是通过CaO、MgO起作用。且电石渣中CaO、MgO的含量与石灰相当，因此可替代石灰用于公路建设[10]。由于当前我国公路建设正处于加速完善路网体系和加快建设农村公路基础设施的时期，所以其作为新型筑路材料必然具有广阔的应用前景，不仅消耗大量的电石渣会产生积极的作用，而且必然也会产生巨大的经济和社会效益。

2.8代替石灰用于其他用途

代替石灰用作选矿的浮选调整剂；代替部分石灰石用于钢铁生产；用于软PVC生产中的填料；与可溶性镁盐反应生成以氢氧化钙为主的肥田粉；完全代替方解石和白云石等用作钠钙普通瓶罐玻璃的熔制，还可用作高白料玻璃生产[9]。
总之，在我国全面建立“资源节约型、环境友好型”社会的过程中，氯碱企业只有通过积极探索电石渣综合利用的多种途径，创造企业新的经济增长点，并且正确理解环境保护的意义，采取积极有效的措施治理生产中带来的环境问题，才能增强企业在市场中的竞争力，才能获得较好的经济、社会及环境效益，从而真正实现氯碱企业的可持续发展。
参考文献
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源于：毕业论文致谢词范文www.udooo.com

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作者简介：
焦双健（1973-），男，中国海洋大学工程学院系主任，硕士生导师，博士学位，现从事涉海土木工程。