劉 輝，鄭 征，陳光道

（安徽華塑股份有限公司，安徽 滁州 239000）

安徽華塑股份有限公司氯堿分公司乙炔車間電石破碎過程中產(chǎn)生的硅鐵、落地灰、風化灰和管道除鐵器排出的硅鐵渣， 下游水泥分公司電石渣風選精制過程中產(chǎn)生的風選顆粒和SLK 粉顆粒，電石分公司冷卻車間產(chǎn)生的電石風化灰都含有一定的乙炔發(fā)氣量，其中含有經(jīng)濟價值較高的硅鐵和乙炔成分，每年產(chǎn)生硅鐵灰渣2.0～3.0 萬t， 目前采用的處理方式是含硅鐵的灰渣，按照硅鐵含量折算銷售，不含硅鐵的灰渣按照雜灰銷售。 由于含硅鐵的灰渣經(jīng)濟價值較高，外售造成了資源的浪費。

1 項目實施的意義

1.1 對生態(tài)環(huán)境的影響

固廢再處理回收利用技改項目對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生積極影響，最終產(chǎn)品為潔凈的工業(yè)產(chǎn)品（硅鐵和用于生產(chǎn)PVC 的乙炔氣）， 渣漿水產(chǎn)生電石渣用于生產(chǎn)水泥，清液循環(huán)使用，無廢棄物產(chǎn)生。

1.2 經(jīng)濟與社會效益分析

回收乙炔氣回用于PVC 生產(chǎn)系統(tǒng)降低了PVC產(chǎn)品的噸電石消耗，同時回收的硅鐵品質(zhì)提高，市場售價也同步提高， 既解決了硅鐵灰渣直接外售可能會產(chǎn)生的環(huán)境污染和安全問題， 又為企業(yè)帶來了較好的經(jīng)濟效益。

1.3 產(chǎn)業(yè)化前景和市場需求

解決了硅鐵灰渣外售處理可能會帶來的安全環(huán)保風險， 同時也為行業(yè)處理硅鐵灰渣提供了新的經(jīng)驗借鑒。

2 市場分析

2.1 產(chǎn)品市場分析

在電石法PVC 生產(chǎn)工藝中，電石破碎是重要工序。在電石破碎和輸送的過程中，每年會不可避免地產(chǎn)生數(shù)十萬噸的電石粉塵，一方面會污染環(huán)境，危害人身健康，存在安全隱患；另一方面電石粉塵還含有有效成分，可以繼續(xù)發(fā)氣產(chǎn)生乙炔氣體，如果直接垃圾填埋會增大PVC 生產(chǎn)的電石消耗， 造成資源浪費。

電石渣通常去做水泥、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。 雖然電石渣的利用方法很多，但各有優(yōu)缺點，受電石法PVC 的生產(chǎn)能力，電石渣的排出量，環(huán)保標準及周圍環(huán)境因素，經(jīng)濟效益的制約。 電石渣的利用處置的發(fā)展方向也向“減量化、資源化、無害化”邁進，對于產(chǎn)生量大、氫氧化鈣含量較高的電石渣， 應充分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、風險控制低的下游產(chǎn)品。

電石渣漿中除含有主要成分氫氧化鈣之外，還含有不參加水解反應的固體雜質(zhì)如硅鐵、焦炭末、電極殘棒以及沒有完全水解而被包裹的微電石顆粒、溶解在電石渣漿中的乙炔等。 如果將電石渣中的硅鐵進行回收利用，將有很高的經(jīng)濟附加值，且利用空間較大。

硅鐵市場需求量大，煉鋼工業(yè)、鑄造工業(yè)和鐵合金工業(yè)都是硅鐵的較大用戶，消耗90%以上的硅鐵資源。在各種不同牌號的硅鐵中，目前應用較廣的是75%硅鐵。

2.2 項目的意義

通過電石渣硅鐵的分離篩選及回收利用技術不僅能變廢為寶，同時可以改善作業(yè)工況條件，強化安全管理及減輕對后續(xù)工段的耗損與降低成本， 實現(xiàn)環(huán)境保護、循環(huán)經(jīng)濟，降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)的社會和經(jīng)濟效益。

3 實施方案

3.1 技術方案

采用電石法生產(chǎn)乙炔的技術回收電石灰渣中的乙炔氣和硅鐵，電石法乙炔生產(chǎn)分為2 種技術，一種是濕法乙炔生產(chǎn)技術，另一種是干法乙炔生產(chǎn)技術，這2 種技術較為成熟， 行業(yè)應用各占50%左右，本項目采用的是兩種方法相結合的技術方案。 從上料到發(fā)生器進料機采用干法乙炔的生產(chǎn)技術， 發(fā)生及乙炔氣的輸送和系統(tǒng)熱平衡控制采用濕法乙炔的生產(chǎn)技術， 發(fā)生器上部設置噴淋裝置為發(fā)生器的氣相降溫， 發(fā)生器的循環(huán)清液設置了冷卻器為發(fā)生器的液相控制溫度。 硅鐵的分離和排出采用磁選分離的技術可以從電石渣漿中將硅鐵分離出來。

3.2 工藝流程

采用電石渣經(jīng)風選后的顆粒料作為主原料，同時加入電石破碎系統(tǒng)排出的細顆粒硅鐵混合物、除塵灰、電石渣風選精制項目和SLK 排渣、電石破碎電石灰、電石分公司冷卻廠房電石灰等，利用水和電石灰渣反應生成乙炔氣體，其反應方程式為：

該反應是放熱反應， 在發(fā)生器上部設置有噴淋裝置，給發(fā)生器進行降溫。 發(fā)生器的水循環(huán)使用，控制發(fā)生器的液相溫度。 發(fā)生器底部排出渣漿， 約含10%的固體，通過磁選機將硅鐵和渣漿進行分離，渣漿通過小型密閉沉降池沉降后， 上層清液經(jīng)過換熱器返回發(fā)生器作為噴淋水循環(huán)使用。 沉降后的濃漿（濃度約20%）進入一期壓濾工段處理，篩選出的硅鐵通過沖洗置換排料，由皮帶轉運至二級堆場堆放，汽運外售。

上料采用汽運和噸包轉運的方式， 將電石渣風選精制工段產(chǎn)生的含硅鐵顆粒的混合灰渣、SLK 顆?；壹耙胰财扑檐囬g產(chǎn)生的含硅鐵顆粒的混合灰渣、除塵灰、落地灰，電石廠電石冷卻廠房產(chǎn)生的電石風化灰、顆粒物，運輸至本裝置的加料口，通過給料機、斗提機加入到緩沖料倉，經(jīng)過螺旋給料機計量后加入到發(fā)生器，料倉的存儲容量滿足24 h 的生產(chǎn)量。 發(fā)生器產(chǎn)生的乙炔氣通過正逆水封并入一期二線乙炔發(fā)生總管，輸送至原有的一期乙炔氣柜。運輸車輛安裝阻火器，采取防靜電及防雨措施，嚴格按照規(guī)定路線和速度行駛。

裝置的安全風險主要來自上料系統(tǒng)和乙炔氣體管道輸送環(huán)節(jié)，上料采用氮氣正壓密閉系統(tǒng)，可有效控制上料系統(tǒng)的安全風險， 乙炔氣體管道輸送環(huán)節(jié)設置了正逆水封和安全水封，乙炔氣體壓力控制4～11 kPa， 溫度控制在≤50 ℃， 乙炔氣體含有飽和水分，可有效控制乙炔氣管道輸送的風險。本裝置上下游裝置關系圖見圖1。

圖1 本裝置上下游裝置關系圖

圖3 優(yōu)化后工藝流程圖

3.3 裝置工藝參數(shù)指標（見表1）

表1 工藝參數(shù)指標

3.4 主要設備

本項目建筑防火等級為甲級， 所有電氣設備均為防爆設計。 設備一覽表見表2。

表2 設備一覽表

主要設備及技術要求如下。

（1）發(fā)生器采用螺旋進料機進料。發(fā)生器旋轉部件考慮應力集中問題。（2）反應熱換熱使用列管換熱器。 （3）洗滌水泵葉輪結垢快，泵的前后管線容易堵， 要求使用半開式葉輪； 洗滌水泵機械密封損壞快，檢修頻繁，要求使用填料密封。 （4）乙炔發(fā)生系統(tǒng)的水循環(huán)要求實現(xiàn)閉路循環(huán)， 即系統(tǒng)只有濃漿排至壓濾，其余清液全部回用。

3.5 消耗

3.5.1 原料及化學品消耗（見表3）

表3 原材料消耗規(guī)格及消耗量

3.5.2 公輔消耗（見表4）

表4 公輔消耗規(guī)格及消耗量

4 回收乙炔裝置運行過程中的問題及優(yōu)化

4.1 存在問題

（1）兩臺斗提機入口星型給料機卡阻頻繁。

（2）發(fā)生器底部排渣管傾角為7°，極易堵塞。（3）鐵選機皮帶置于封閉腔內(nèi)，跑偏無法在線調(diào)整。

（4）溢流水罐出水口設置在下部，易形成虹吸而排空。

（5）排渣泵與事故泵共用一根排水管線，且管徑為DN40，外排量無法滿足生產(chǎn)平衡。

（6）儲鐵罐排空管線彎頭多且管徑細，易堵塞。

（7）沉降池放空管口設置在樓內(nèi)，不符合安全規(guī)范。

（8）發(fā)生器氣相管堵塞難以清理。

（9）上下儲鐵罐間電動插板閥（DN100）內(nèi)、外漏嚴重，且動作緩慢。

4.2 優(yōu)化改造方案

（1）2 臺斗提機入口插板閥增加限流孔板，控制料流。 將星型給料機原3 kW 4 級電機更換為4 kW 4 級電機，增大扭矩。

（2）鐵選機拆除，發(fā)生器排渣管與上儲鐵罐入口連接， 上儲鐵罐上部增加溢流管引至去沉降池的液相管道，溢流管增加氣動調(diào)節(jié)閥，進行排渣量控制。

（3）溢流水罐出水口移至上部，避免虹吸。

（4）事故泵出口與沉降池底部出液管相連，可沖洗。 排渣泵出口管徑放大，改為DN80。

（5）下儲鐵罐放空管由DN25 改為DN50，放空分為兩路，一路與進入沉降池液相管道相連，作為下儲鐵罐補水時溢流使用；一路與裝置放空總管相連，作為下儲鐵罐置換放空使用。

（6）將沉降池放空管（DN200）與裝置總放空管（DN80）相連，總放空口加高4 m。

（7）機械過濾器、皮帶輸送機拆除。

（8）氣相管與正水封相連垂直段增加法蘭一對，便于拆清。

（9）將下儲鐵罐進出口2 個電動插板閥更換為氣動偏心旋轉閥。

（10）優(yōu)化后的流程見圖2。

4.3 優(yōu)化后運行效果

現(xiàn)經(jīng)部分改造后，該裝置已實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行，除供料緩沖倉乙炔含量波動較大外， 其余工藝指標均在可控范圍。

5 效果評價

（1）有利于降低社會安全環(huán)保風險影響。全部硅鐵灰渣回收利用， 降低了外售硅鐵灰渣可能會引發(fā)的環(huán)境和安全事故對公司的影響。

（2）有利于提高現(xiàn)場環(huán)保粉塵治理的水平。硅鐵灰渣集中處理，改進了現(xiàn)場環(huán)境，各類電石粉塵有了固定的去處， 解決了現(xiàn)場堆放電石粉塵造成粉塵污染的問題，提高了現(xiàn)場環(huán)保粉塵治理的水平。

（3）有利于提升硅鐵灰渣的經(jīng)濟價值。 按照實際生產(chǎn)情況可回收乙炔氣約56 000 m3/月， 共能回收乙炔氣67 萬m3/a， 按每噸電石實際生產(chǎn)發(fā)氣量250 m3計算，每月可節(jié)省電石約224 t，電石價格按目前市場平均價格4 000 元/t 計算，可節(jié)省電石采購費用1 075 萬元/a；硅鐵每年產(chǎn)出4 000 t，按銷售價格2 500 元/t，可產(chǎn)生銷售利潤1 000 萬元/a。回收的乙炔氣回用于PVC 生產(chǎn)系統(tǒng)， 降低了PVC 產(chǎn)品的噸電石消耗，同時回收的硅鐵品質(zhì)提高，為企業(yè)帶來了較好的經(jīng)濟效益。

6 結語

安徽華塑采用濕法乙炔發(fā)生和干法乙炔發(fā)生相結合的技術， 回收乙炔氣回用于PVC 生產(chǎn)系統(tǒng)，清洗后的成品硅鐵外售，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟價值，為企業(yè)帶來了較好的經(jīng)濟效益。 本裝置安全、穩(wěn)定，工藝技術成熟可靠。整個生產(chǎn)過程無廢棄物產(chǎn)生，對于實現(xiàn)環(huán)境保護、循環(huán)經(jīng)濟、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)和社會經(jīng)濟效益都有著重要的意義。