平寒銳，劉 斌，劉曉辰

（河南開祥精細化工有限公司，河南義馬 472300)

電石渣是由電石水解生產(chǎn)乙炔過程中排出的工業(yè)固體廢渣。乙炔作為一種常用的化工原料，我國多數(shù)采用煤-電石-乙炔路線生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）、1，4-丁二醇（BDO）等大宗化工用品[1]。干式電石渣的主要成分是氫氧化鈣，其含量一般≥ 80%，可廣泛用于化工、建筑、冶金、農(nóng)業(yè)等行業(yè)，作為熟石灰的替代品[2]。

1 電石渣現(xiàn)狀分析

我國是世界上最大的電石生產(chǎn)國和消費國，產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能的 90%以上。據(jù)統(tǒng)計，截止到2018 年，國內(nèi)電石生產(chǎn)企業(yè)共計220家，產(chǎn)能達到 41Mt/a，扣除長期停車的6.8Mt/a產(chǎn)能，實際有效產(chǎn)能為34.2Mt/a，2019年新建產(chǎn)能為5.4Mt/a ，其中內(nèi)蒙古、新疆、寧夏、陜西、河南、甘肅六省產(chǎn)量占全國電石產(chǎn)量的 89.49%。我國電石的主要消耗行業(yè)為PVC及1，4-丁二醇行業(yè)，據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2018年國內(nèi)電石累計銷量為 20.19Mt，據(jù)此可得 2018 年全年產(chǎn)生固廢電石渣約為27.02Mt干渣，濕渣約為35.12Mt（含水 30%）。按照《危險廢物鑒別標準》（GB5085-2007）規(guī)定，電石廢渣應(yīng)屬Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物[3]。其外觀為白色粉末，微溶于水，呈堿性，pH 在12以上，其中氫氧化鈣占絕大多數(shù)，其余是硅、鎂、鋁、鐵等金屬的氧化物、氫氧化物和少量的硫化物、磷化物及乙炔氣。電石渣主要成分的質(zhì)量分數(shù)如表1所示[4]。

表1 電石渣主要成分的質(zhì)量分數(shù)

2 電石渣固廢處置和循環(huán)發(fā)展的必要性

電石渣作為一般固廢，一是在儲運及轉(zhuǎn)移過程面臨嚴峻的環(huán)保壓力，在運輸中會產(chǎn)生沿途滴漏、粉塵飛揚，存儲電石渣占用的場地如管理不當(dāng)，將造成長期存放的土地嚴重鈣化，復(fù)耕非常困難，會對本地生態(tài)環(huán)境及空氣質(zhì)量造成嚴重影響[5]。二是在環(huán)保政策日趨嚴峻及環(huán)境治理的迫切需求下，電石渣下游金屬冶煉企業(yè)受環(huán)保政策制約，存在限產(chǎn)和停產(chǎn)的隱患，造成裝置存在電石渣不能及時運輸?shù)碾[患，嚴重制約現(xiàn)有生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定長周期運行。

氧化鈣（CaO）是一種基本化工原料，傳統(tǒng)制備氧化鈣工藝為煅燒天然石灰石，近年來由于環(huán)保政策趨緊和資源枯竭，天然石灰石的開采受到限制；而電石渣的主要成分為氫氧化鈣（含量 80%以上），經(jīng)過干燥和煅燒即可制備氧化鈣，該技術(shù)生產(chǎn)工藝成熟、工藝流程短，在技術(shù)上具有可行性；氧化鈣具有廣泛的市場應(yīng)用及巨大的市場規(guī)模，主要用于塑料、橡膠、化工、食品、污水處理等行業(yè)，具有良好的市場前景，因此，利用電石渣制備氧化鈣具有技術(shù)可行性及市場可行性。

隨著國家日趨嚴格的環(huán)保要求，無論是在環(huán)保問題上還是在資源的循環(huán)化再利用方面以及國家政策方面，電石渣的綜合利用都迫在眉睫，該工藝的實施將為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、資源的循環(huán)化利用起到推動作用，具有十分現(xiàn)實的經(jīng)濟意義、環(huán)保意義和社會意義。

3 氧化鈣制備技術(shù)方案

3.1 技術(shù)方案對比

目前，國內(nèi)外制備氧化鈣的方法主要有：立窯煅燒加工工藝、流化床煅燒工藝、干法預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝及干法懸浮煅燒工藝。其工藝技術(shù)方案對比情況詳見表2。

表2 工藝技術(shù)方案對比

3.2 技術(shù)方案選擇

通過對工藝技術(shù)方案對比可以看出，立窯煅燒加工工藝是早期石灰石加熱制備氧化鈣的工藝，適合大塊狀物料，加熱時間長，熱效率低，不適合粉狀的電石渣煅燒加工生產(chǎn)；而流化床煅燒工藝，適用于小顆粒狀物料的加熱煅燒，由于受設(shè)備大型化限制，產(chǎn)量低，換熱效率較低，能耗高，不適用于電石渣煅燒生產(chǎn)；干法預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝是采用電石渣生產(chǎn)水泥的工藝方法，投資較大，工藝復(fù)雜，對設(shè)備技術(shù)要求高；干法懸浮煅燒工藝熱效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)，工藝簡單，投資相對較低。因此，干法懸浮煅燒工藝，是最先進、最適合用于電石渣生產(chǎn)氧化鈣的加工工藝。

3.3 工藝流程說明

電石渣制備氧化鈣工藝主要分為干燥系統(tǒng)、預(yù)熱系統(tǒng)、煅燒系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)四個工序，其工藝流程簡圖見圖1：

圖1 電石渣制備氧化鈣流程簡圖

電石渣原料通過稱重計量，進入干燥器內(nèi)將自由水全部蒸發(fā)，形成粉末狀混合物料，物料經(jīng)過多級預(yù)熱后溫度達到 380℃，送入煅燒爐內(nèi)進行煅燒，物料進入煅燒爐一段與高溫?zé)煔饣旌希谙到y(tǒng)負壓和旋流加速體的作用下，煙氣和混合物料呈旋轉(zhuǎn)向上運動，在煅燒爐一段完成物料的升溫和部分分解過程。在此過程中，物料因為粒度、運行速度等因素，再經(jīng)煅燒爐一段出口旋流加速進入煅燒爐二段，在煅燒爐二段內(nèi)徹底完成煅燒，煅燒后的物料與高溫混合氣體進入高溫回收旋風(fēng)分離器進行氣固分離，分離后的物料在旋風(fēng)分離器排出后進入冷卻系統(tǒng)，經(jīng)兩級冷卻降溫后，排出的物料進入產(chǎn)品料倉儲存。

4 結(jié)束語

電石渣中含有相當(dāng)豐富的鈣源，是生產(chǎn)化工產(chǎn)品的重要原料。氧化鈣作為基礎(chǔ)化工原料，廣泛應(yīng)用于有色、造紙、制糖、純堿、食品、醫(yī)藥等多種行業(yè)領(lǐng)域，號稱“工業(yè)原料之母”。作為性價比最高的堿性氧化物，氧化鈣是重要的基礎(chǔ)原材料，還可以用于建材、耐火材料、干燥劑、填充劑、煉鋼、高速公路、高鐵、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。此外，氧化鈣在工業(yè)廢水處理、垃圾焚燒、煙氣脫硫等環(huán)保領(lǐng)域有廣闊的市場前景和發(fā)展空間。據(jù)統(tǒng)計，2020年，國內(nèi)氧化鈣的需求量約 2.5 億t。

為了消除電石渣所造成的環(huán)保隱患和長周期運行隱患，利用電石渣制備氧化鈣，可實現(xiàn)電石渣的就地轉(zhuǎn)化和生產(chǎn)經(jīng)濟效益良好的氧化鈣產(chǎn)品，對企業(yè)的綠色發(fā)展和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有重要的意義。