电石渣在综合利用过程中对环境的影响

电石渣在综合利用过程中对环境的影响

杨刚

新疆中泰化学托克逊能化有限公司新疆吐鲁番838100

摘要：随着国家建材、化工领域的发展和技术的突破，电石渣在各行各业都得到了广泛的应用。如今通过利用电石渣生成水泥、回收氧化钙等方式成为电石渣综合利用的主要方式，在综合利用电石渣的过程中，电石渣的处理、运输、储存、煅烧等过程对周围环境会造成污染或腐蚀。因此电石渣在综合利用生产过程中对环境影响的研究就非常有必要，现在以电石渣为原料在水泥生产过程中对环境的影响进行分析研究。

关键词：电石渣；综合利用；环境；影响

前言：电石渣是化工厂利用电石水解生产乙炔气后排出的以氢氧化钙为主要成分的工业废渣。乙炔气是十分重要的化工原料，特别是PVC行业，每年消耗乙炔的量高达600～650万t。工业上制取乙炔气体的方法主要有电石水解法、甲烷部分氧化裂解和烃裂解法。我国煤炭资源、石灰石资源十分丰富，石油及天然气资源相对短缺，由于采用电石水解法制取乙炔的成本较低，同时，采用电石水解生产乙炔的装置简单，产生的乙炔气体纯度高，因此，国内PVC生产厂家采用的原料乙炔气中约有70%是利用电石水解法生产的。

电石渣的主要成分是Ca（OH）2，其化学成分CaO含量高达70%，还含有CaCO3、SiO2、硫化物、镁和铁等金属的氧化物、氢氧化物等无机物以及少量有机物。从乙炔发生器中排出的电石渣浆水分高达90%以上，经沉降池浓缩后，水分仍有75%～80%，现场刚生产出的湿电石渣气味较大，含有硫化氢、磷化氢等有害气体，对在现场工作的人体健康不利，且不易改善。

1.电石渣应用研究进展

随着工业发展与技术进步，电石渣的应用范围越来越广，归纳起来主要在3个领域，即建材、环保和化工。

1.1建材方面

建材行业主要用于生产水泥、制砖和做路基材料。用电石渣大比例替代石灰石原料生产水泥，能有效降低水泥生产成本，具有良好的经济效益。具体生产工艺有机立窑工艺、湿法回转窑工艺、湿磨干烧工艺，新型干磨干烧工艺。用电石渣、煤渣等为主要原料生产标准建筑砖，减少因粘土砖而毁坏良田的情况。另外还可以制免烧砖，碳化砖等，砖的抗压强度在5MPa以上，达到相关建材标准。还可以做路基原料，根据交通部颁发的行业标准《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-93），有效钙含量在20%以上的等外石灰、贝壳石灰、珊瑚石灰及电石渣等，通过实验，只要混合料的强度符合标准，就可以应用做路基原料。而试验结果表明，电石渣稳定土的强度等指标达到了规范的要求，适于做筑路材料。使用电石渣代替生石灰的技术能使筑路工程造价降低30%。

1.2环保方面

在环保上，电石渣主要用于生产脱硫剂、处理酸性废水。电石渣主要成分是Ca（OH）2，强碱性，能有效吸收酸性气体。脱硫能力比商品Ca（OH）2高20％，成本仅为商品Ca（OH）2的三分之一。目前，美国ALANCO公司的荷电干吸收剂喷射脱硫系统（CDSI）和瑞典ABB公司的循环流化床脱硫系统（CFD）均采用电石渣作为脱硫剂。在国内，浙江巨化、太原第一热电厂、新疆石河子天富集团所有热电厂均已成功使用电石渣做脱硫剂进行烟气脱硫，效果很好，中国平煤神马集团建有用电石渣做脱硫剂的生产线，产品已开始在集团内部电厂试用。利用电石渣的强碱性，可以中和处理酸性废水，还可以处理含砷、含氟、含铬电镀废水，对某些废水还起到沉淀混凝作用。湖北宜化利用电石渣处理纯碱生产过程中的废水，每天使用电石渣约2000t。

1.3化工产品

利用电石渣中主要成分是Ca（OH）2的这一特性，可以代替熟石灰生产纯碱、过氧化钙、漂白液、漂粉精、环氧乙烷、环氧丙烷等多种化工产品。

2.电石渣在综合利用过程中对环境的影响

进行相关实验室模拟煅烧，分析电石渣烘干过程中和配制的生料在烧成过程中的气体成份研究，看是否有有害气体或腐蚀性气体放出，废气是否会造成环境的危害及对相关设备的腐蚀。

2.1电石渣的逸出气体分析

温度范围：35℃～100℃；升温速度：5℃/min；并在100℃停留10min。主要是研究电石渣在烘干的过程中是否释放有害的气体。电石渣试样从35℃升到100℃的过程中有明显的失重现象，这是由于电石渣在烘干过程中产生失去自由水反应所致。在失重曲线中选取若干失重点，对该失重点下试样逸出气体的成分进行分析。同时对逸出气体进行红外光谱分析，从结果看出，电石渣在100℃烘干时，主要释放水，少量CO2，并未检测到有害气体或腐蚀性气体放出。取不同的测试时间的红外光谱分析结果，对逸出气体的成分做进一步的推测分析。当时间t=6.868min时，所测得的逸出气体的红外光谱以及通过实验所测得的红外光谱图谱与标准图谱比对可以看出，在t=6.868min时，逸出气体有H2O、CO2。当时间t=13.207min时，所测得的逸出气体的红外光谱以及通过实验所测得的红外光谱图谱与标准图谱比对可以看出，在t=13.207min时，逸出气体有H2O、CO2。当时间t=22.188min时，所测得的逸出气体的红外光谱以及通过实验所测得的红外光谱图谱与标准图谱比对可以看出，在t=22.188min时，逸出气体有H2O、CO2。

2.2电石渣配制的生料的逸出气体分析

温度范围：23℃～1000℃；升温速度：10℃/min；生料的热重曲线见图8。从图8可以看出，电石渣试样从23℃升到1000℃的过程中有明显的失重现象，这是由于生料在烧成过程中产生物理化学反应所致。生料在升温过程中经历三个失重阶段。第一个失重阶段是从100℃～400℃左右，并在132℃时有一个较弱的吸热峰，失重约为试样总重的3.75%。第二个失重阶段是从400℃～510℃左右，并在458℃时有一个较强的吸热峰，失重约为试样总重的12.29%。第三个失重阶段是从510℃～850℃左右，并在702℃时有一个较强的吸热峰，失重约为试样总重的6.01%。结合电石渣矿物相组成分析结果，可知，第一个失重阶段是因为电石渣脱去吸附水；第二个失重阶段是因为Ca（OH）2分解所致，即Ca（OH）2→CaO+H2O↑；第三个失重阶段是因为CaCO3分解所致，即CaCO3→CaO+O2↑。同时对逸出气体进行红外光谱分析，从结果看出，电石渣配制的生料在煅烧过程中，主要释放水，CO2，并未检测到有害气体或腐蚀性气体放出，逸出气体推测分析见图10。通过进行相关实验室模拟煅烧，分析电石渣烘干过程中和配制的生料在烧成过程中的气体成分研究，结果没有检测到有害气体或腐蚀性气体放出，试验过程中检测所排放的废气主要是CO2和水蒸气。

结语：通过对电石渣进行相关实验室模拟煅烧，分析电石渣烘干过程中和配制的生料在烧成过程中的气体成分，结果没有检测到有害气体或腐蚀性气体放出，废气主要是CO2和水蒸气。由于电石渣输送、储存过程中仍有少量含有硫化氢、磷化氢等有害气体，因此不但要对工作场所有害气体的浓度进行有效控制，还要加强企业工人的个体防护和卫生保健，将电石渣作为资源综合利用、变废为宝的方式可持续发展下去，使废物综合利用在经济效益和职工健康方面获得双赢。

参考文献：

[1]张友坤，康朝晖，李晓，叶创，等.电石渣的处理及回收利用．聚氯乙烯，2004（1）：52－54．

[2]李盈海，韩志宏，岳永飞，等．电石渣脱硫剂的干燥及应用研究．干燥技术与设备，2005，3（1）：16－18．

[3]闫坤，周康根．电石渣综合利用研究进展．环境科学导刊，2008（27）：103－106．