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  • 电石渣

    电石渣,电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。乙炔(C2H2)是基本有机合成工业的重要原料之一,以电石(CaC2)为原料,加水(湿法)生产乙炔的工艺简单成熟,目前在我国占较大比重。1t电石加水可生成300多kg乙炔气,同时生成10t含固量约12%的工业废液,俗称电石渣浆。利用电石渣可以代替石灰石制水泥、生产生石灰用作电石原料、生产化工产品、生产建筑材料及用于环境治理等。

    编辑摘要

    目录

    主要应用/电石渣 编辑

    电石渣主要用于生产建筑材料,还有其他一些用途。

    制砖

    电石渣中活性氧化钙的含量达到40%以上,可代替石灰激发煤渣(或煤灰)的活性,因而制成的砖具有一定强度。以电石渣完全代替石灰掺入,可获得与用石灰效果相同的砖,但以掺入量30%为最好。利用电石渣生产的煤渣砖、粉煤灰砖一般在130~150号之间,好的可达180~190号。这种砖强度优于普通红砖(普通红砖为70~150号)。生产工艺简单,只经过配料、破碎、轮碾、成型、蒸养几个工序,建厂投资少,见效快。

    制水泥

    电石渣先用水洗法除去其中的硅铁块,经过沉降排去上层清水,下层浓浆含水量约66~70%。将煤、黄土、铁矿渣按16:16:5的重量配比送入泥浆磨,磨时连续加水制成含水54~98%的泥浆。然后将电石渣和泥浆均匀配成含氧化钙48±1%的料浆,脱水干燥后粉碎,再成型为具有一定大小的圆球,送入立窑,经煅烧、粉碎后,磨成水泥。

    制砂浆和麻刀灰

    电石渣的化学组成符合二级低镁石灰标准,同水泥、砂子可搅拌成砌筑砂浆,称为电石渣水泥砂浆。其抗压强度、抗冻性能、粘结力、软化系数值等方面都符合规定要求。 用电石渣与青灰浆按9:1比例可配制成麻刀灰,其不透水性比白灰膏麻刀灰好,抗冻、耐热以及冻融性能合格。

    制漂白液

    电石渣以等量水清洗两次以上,除去石块和其他杂质,配制成含氢氧化钙12~15%的水溶液,经两次氯化后,可得含有效氯8%以上的漂白液。其主要反应式为: 2Ca(OH)2+2Cl2→Ca(OCl)2+CaCl2+2H2O以电石渣制取漂白液可节省石灰,但稳定性差,应及时使用。

    其他应用

    电石渣与盐酸反应可制取30%氯化钙盐水供一般冷冻装置使用。与废硫酸反应可制成石膏。此外,也可用于筑路,以及与钾流纹石作用萃取钾等。

    电石废渣的处理方法/电石渣 编辑

    1填海、填沟有规则堆放

    一些建设在滨海或山区的工厂,一直以来将电石渣直接排到海塘或山谷中,填海填沟有规则堆放,几呼没有作防渗处理。此法占地面积大,污染严重。

    2自然沉降后出售

    大多数厂采用自然沉降法。将电石渣浆排入沉淀池或低凹的空地上,自然蒸发待渣浆沉淀后,再用人工或用铲车、抓斗挖掘出来对外出售。堆放场地同样没有作防渗处理。自然沉降法处理效果不稳定,受环境及气象条件影响。特别是南方,雨水量大,蒸发量小,雨季沉淀物含水量高,一般在50%~60%呈厚浆状。根本无法挖掘和利用。

    电石渣污染环境电石渣污染环境

    综合利用/电石渣 编辑

    代替石灰石制水泥

    电石废渣制水泥在国内已有众多成熟的企业,如:吉林化工厂、 天津化工厂、贵州有机化工总厂、 山西省化工厂等,有的在70年代就建成工业规模装置,专有一条水泥生产线消化电石废渣。如吉化公司采用浓缩池将渣浆浓度由5%-8%浓缩到35%、砂泵送入料槽,在分去一部分上清液后和砂岩、粘土浆配制成水泥生料,再送回转窑煅烧制水泥。

    据调查,全国约有不少生产线在运行,生产工艺普遍采用湿法工艺(也有少数采用立窑生产),与一般采用石灰石为主要原料的湿法工艺比较,由于电石渣含水量高,流动性差,为保证料浆的入窑流动性,其含水量在56%左右。比一般石灰石配料的湿法窑料含水量高50%-55%,因此热耗比一般湿法高20%左右。如吉化公司水泥厂,年产水泥10-20万t。

    又由于入窑料浆水分含量高,窑的预热部分负荷较重,出窑尾废气温度较一般湿法生产线低50~60℃,因此窑的产量较同规格以石灰石为配料的生产线低20%~25%。另外,Ca(OH) 分解时产生水蒸汽,导致出窑尾废气中水蒸气含量增大,影响电除尘器的使用效率及寿命,所以在石灰石丰富的地区,电石废渣生产的水泥在市场中不如石灰石生产的水泥受欢迎。

    按照国办发(1999)49号文的要求,不再新建水泥企业,在建材行业内部已实行“总量控制,结构调整”的政策,这说明:其一,水泥市场已经饱和;其二,建材与化工是不同的行业,结构调整,建材的水泥市场不是让位于化工的水泥市场,国家没有这个产业政策,而是与更具竞争力的水泥企业进行竞争,市场已经饱和的竞争对手更加强大,在这样的环境中生存是艰难的。

    由于水泥项目技术较复杂、能耗高、占地面积大、投资较大、市场饱和、竞争力又弱,在市场经济中,市场决定着企业的生死存亡,一旦市场恶化,将无法生产,所以电石废渣制水泥增加了制约自身的因素,限制了企业的发展。

    生产生石灰作为电石原料

    前文提到美国肯塔基州路易斯维尔城炼气厂(AirReduction Plant),很早意识到电石渣浆处理的紧迫性。在1948年建成日产60t生石灰试验装置。在1959年至1962年建成二套330t/a生石灰生产装置。运行安全,年开工天数近350天。

    电石生产石灰工艺:脱水后得到含固量60%的电石废渣,用螺旋运输机输送,在造粒机长度四分之三处均匀分配至造粒机内,造粒制成5~20mm大小不等的园球,再经气流干燥炉(350℃)干燥,回转炉(900~1000℃)煅烧。干燥炉内物料的干燥是利用回转炉内来的热废气干燥的。煅烧成的回收石灰流入缷料斗,装车运送到电石厂作电石原料。

    石灰产品的规格:

    CaO 不小于86%

    CO 不小于1.0%

    水分 0.5%

    杂质(Fe O 、H 、SiO ) 不大于13%

    粒度 5~20mm

    原料及动力消耗(以生产1t石灰计):

    电石渣 1.33t

    水 8m

    电 37Kwh

    蒸汽 0.16t

    煤粉 0.111t

    氮气 3m

    燃料气 388m

    燃料油 0.001t

    此方法技术路线可行,作为探索生产石灰,应是最好的治理方法,这是因为:第一,生产石灰的投资不到生产水泥的十分之一;第二,石灰是电石生产的原料,不存在另寻市场的问题,以钙为载体实现电石废渣-石灰-电石-电石废渣这样的闭路循环;第三,减少制约自身的因素,电石法PVC可将规模进一步扩大,以提高竞争力,同时也保护了石灰石矿源,新的电石废渣制石灰所产生的经济效益和社会效益远非其他治理方法可比。

    但能耗大,回收石灰重作电石原料也只能掺入电石原料的20%,不宜过多,因为回收石灰中含硫、磷杂质多,将影响电石质量。

    生产轻质砖

    山东水泥制品厂成功地研制出利用电石废渣生产轻质煤渣砖,其产品质量达到同类产品的质量标准。

    此砖以浓缩的废电石废渣(含水39.6%)为主要原料,掺入少量的水泥,与经过破碎的煤渣(粒径<20mm)、碎石料按电石废渣:水泥:碎石:煤渣=3.2:1.1:3.2:2.5的比例搅拌均匀,经砌块成型机加压成型,自然养护28天左右,可出厂销售。

    轻质电石-煤渣砖强度达到普通红砖强度,符合小型空心砌块国家标准,投资省、成本低、产品自重轻,可以在常温、常压下进行生产养护,节约能源,其成本是普通粘土砖的60%,是混凝土砌块的50%。使用电石废渣生产的轻质砖应用广,既作到了电石废渣的综合利用,提高了经济效益,变废为宝,也保护了环境,是一举两得的好产品。

    但是在轻质煤渣砖的生产过程中,电石废渣作为钙质原料加入,其加入量有限,一般不超过15%~35%,对于排渣量大的企业,是难以消化完全的,而且煤渣砖的市场销路不畅,也制约了该产品的发展。

    用作化工原料

    1. 生产环氧丙烷

    环氧丙烷是一种重要的化工原料,以丙烯、氧气和熟石灰为原料的氯醇化法生产环氧丙烷工艺过程中需要大量的熟石灰。

    福建省东南电化公司是电石乙炔法生产PVC(70000t/a)的大型企业,将电石渣送往湄州湾氯碱工业公司代替熟石灰生产环氧丙烷。

    丙烯气、氯气和水在管式反应器和 塔式反应器中发生反应生成氯丙醇,氯丙醇与经过处理后的电石渣混合后送入环氧丙烷皂化塔,氯丙醇与Ca(OH) (电石渣)发生皂化反应生成环氧丙烷。

    由于电石渣中Ca(OH) 的质量分数高达90%以上,而国内熟石灰中Ca(OH) 的平均质量分数仅为65%,因此,采用电石渣不仅使环氧丙烷的生产成本下降约 130元/t,而且其中未反应的固体杂质处理量比用熟石要少得多。利用电石渣生产环氧丙烷,不仅充分利用电石渣资源,实现了变废为宝,化害为利,而且生产的环氧丙烷质量稳定,符合标准。

    2. 生产氯酸钾

    用电石渣代替石灰生产氯酸钾,其生产过程是:先将电石渣浆中的杂质除去后进入沉淀池,得到浓度为12%的乳液,用泵将电石渣乳液送至氯化塔并通入氯气、氧气。在氯化塔内,Ca(OH) 与Cl 、O 发生皂化反应生成Ca(ClO ) ;去除游离氯后,再用板框压滤机除去固体物,将所得溶液与KCl进行复分解反应生成KClO 溶液,经蒸发、结晶、脱水、干燥、粉碎、包装等工序制得产品氯酸钾(KClO )。其反应式是:

    2Ca(OH) +2Cl + 5O ﹦2Ca(ClO ) +2H2O

    Ca(ClO ) + 2KCl﹦2KClO +CaCl

    每生产1t氯酸钾,利用电石渣10t,可节省石灰4t,每吨产品可节省原料费420元。

    用电石渣代替石灰生产氯酸钾(KClO ),技术可行,实现了综合利用电石废渣的目的,不仅减少了电石废渣对环境造成的危害,同时也减少了石灰储运过程中造成的污染,而且改善了劳动条件。

    小结/电石渣 编辑

    通过对电石废渣处置利用的全面分析和讨论不难看出,电石废渣的处置有填海、填沟有规则堆放、自然沉降后出售;电石废渣利用有代替石灰石制水泥、生产生石灰用作电石原料、生产化工产品、生产建筑材料及用于环境治理等。

    虽然电石废渣的利用方法很多,但各有优缺点,每种方法的处理效果均不尽人意,各地区、各厂在制订处理方案时,应综合考虑各自的条件,诸如各厂的生产能力、废电石渣的排出量,周围自然环境,经济效益等。

    从目前国内诸多生产厂家的实际情况看,大多采用自然沉降法,将电石渣浆经重力沉降分离、机械脱水,清液循环利用;电石废渣用汽车运送至低凹的山谷或海边,填沟填海。由于电石废渣及渗滤液呈强碱性,含有硫化物、磷化物等有毒有害物质。根据国家标准《危险废物鉴别标准》(GB5085—1996),电石废渣应属Ⅱ类一般工业固体废物;根据标准《化工废渣填埋场设计规定》(HG20504—92),对Ⅱ类一般工业固体废(物)渣,应采取防渗措施并作填埋处置。

    有效利用电石废渣,不但能带来良好的经济效益、环境效益和社会效益,而且能实现变废为宝。但是要真正作到综合利用尚需作大量的研究开发工作。

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