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电石渣的综合利用

信息文献检索作业

余晓川化学化工学院2008级7班

一、查出下列词语和人物

1、超铀元素《中国大百科全书》笔画检索P3-336

2、快化学《中国大百科全书》笔画检索P13-182

3、通识教育《中国大百科全书》笔画检索P22-270

4、元认知《中国大百科全书》笔画检索P27-307

5、回归分析《中国大百科全书》笔画检索P10-341

6、阿伏伽德罗《中国大百科全书》笔画检索P1-47

7、道尔顿《中国大百科全书》笔画检索P4-436

8、哈伯《中国大百科全书》笔画检索P8-511

二、查出下列化合物的有关信息

1、干酪素的理化性质及用途

《中国大百科全书》笔画检索P7-129

2、丝肽的理化性质及用途

《生物科技词典》拼音检索 P611

3、食品中维生素C的测定

三、查下列事实与数据

1、《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》颁布的时间和内容

2、《中华人民共和国教育法》颁布的时间和内容

《中国大百科全书》笔画检索29-322

3、2008年我国主要城市工业废水排放及处理情况

《中国统计年鉴》2008资源与环境11-21(2007)P398

4、2008年化学原料及化学制品制造业主要经济效益指标

《中华人民共和国年鉴2008》P605

论文

电石渣的综合利用

余晓川西华师范大学化学化工学院2008级7班【摘要】乙炔生产中,每消耗1t电石约产生1.2t电石渣,电石渣的治理是解决电石渣对环境污染的一项重要工作。重点介绍了电石渣在建材、环境保护和化工产品生产几个方面的应用,对今后的发展和存在的问题进行了讨论。

【关键词】电石渣;综合利用;环境保护

Comprehensive Utilization for Carbide Slag

Wei Shao-dong Ke Guo-liang

(East China Engineering Science and Technology Co.,Ltd.,Hefei 230024,China)

Abstract:In the production of the acetylene, consumption 1 ton calcium carbide will produce 1.2 ton carbide slag. The treatment of the carbide slag is one important work to the environment pollutes. This paper is summarized for comprehensive utilization of carbide slag, such as building materials, environment protection, the production of chemical products, etc., as well as existent problems and development are discussed.

Keywords:carbide slag, comprehensive utilization, environment protection

前言

电石是有机合成工业的重要原料,主要用于生产乙炔,进一步生产聚氯乙烯(PVC)、醋酸乙烯(V Ac)、氯丁橡胶(CR)、三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)、双氰胺(DICY)等化工产品及金属加工(切割焊接等)。电石渣是电石生产乙炔时产生的废渣,主要成分除Ca(OH)2外,还含有Fe2O3、SiO2、Al2O3等金属的氧化物、氢氧化物及少量有机物,其主要化学组成见表1。

表1 电石渣的主要化学组成(干基)

电石渣的综合利用

2005年我国电石产量8940kt(国家统计局对413家电石企业统计数),国内消费量8850kt,出口97kt,按消耗1t电石产生1.2t电石渣计,约产生电石渣10620kt。这些废弃的电石渣不仅占用宝贵的土地资源,还对附近土壤和水体造成污染。因此,电石渣的治理是解决环境污染和企业生存的一项重要工作。

1 电石渣在建材行业的应用

作为水泥生产原料是大量利用电石渣的重要途径,目前国内利用电石渣全部或部分代替钙质材料生产水泥的企业,已经有20余家。国内将电石渣应用于水泥生产始于上世纪70年代,当时主要采用湿法长窑煅烧水泥熟料。随着水泥生产预热分解技术的发展,利用电石渣生产水泥熟料又出现了干法生产工艺、湿磨干烧生产工艺和目前最先进的干磨干烧生产工艺[1,2]。

在湿法煅烧工艺中,电石渣掺加量可不受水分限制,生产的中间产品为浆状,输送方便,且不产生粉尘污染,生料浆成分搭配方便,均化合格率高,熟料质量好,但熟料烧成热耗高,并造成水资源浪费,因此湿法工艺已逐渐被淘汰。如安徽皖维高新材料股份有限公司建于70年代末的水泥生产线就是采用这一工艺,ф3.1/2.5×78m湿法回转窑的单位容积熟料产量仅0.28~0.32t/m3·d,熟料烧成热耗高达7500kJ/kg以上,该生产线己于2003年全线拆除。

以电石渣为原料生产水泥熟料的最佳工艺路线是干磨干烧新工艺,其工艺流程简捷、技术先进可靠、工艺的合理性符合当前水泥技术发展潮流,年平均经济技术指标等同于普通配料的新型预分解窑生产线的指标,达到了高产、节能降耗、降低水泥生产成本之目的,可为企业带来良好的经济效益、社会效益和环境效益。

除用于生产水泥外,电石渣与煤渣混合可生产免烧砖[3]、利用电石渣、粉煤灰、炉渣等工业固体废弃物,并以生产石灰和电石的煅烧废气中的二氧化碳对其进行碳化处理后,生产碳化砖[4]、生产标准实心砖[5]、生产加气混凝土砌块[6];粉煤灰-电石渣还可作为道路路基材料,粉煤灰和电石渣之所以能够成为优质道路建筑材料,其原因在于:粉煤灰中含有较多的二氧化硅和氧化铝,与电石渣中的活性氧化钙、氧化镁在水催化作用下发生火山灰反应,生成凝胶类物质,以此能凝结细小颗粒,产生一定的凝结强度,使混合料的强度得到提高[7]。

2 在环保行业的应用

电石渣中含有的大量Ca(OH)2呈强碱性,是良好的二氧化硫吸收剂。电石渣经过干燥制粉,就可以成为优质的脱硫吸附剂,试验结果表明,电石渣的脱硫能力比商品Ca(OH)2高20%,而产品成本仅为商品Ca(OH)2的三分之一[8]。

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,湖北宜化集团投资3000多万元,引进美国孟山都公司动力波洗涤器技术,利用公司内聚氯乙烯生产过程的副产电石渣,对电厂烟气进行脱硫除尘净化,运行成本控制在0.025元/(kW·h)以下,这项技术不仅实现了废物再利用,而且解决了燃煤电厂脱硫运行费用高的难题;太原第一热电厂使用电石渣进行烟气脱硫,经各项测试效果很好,每年不仅可节省原使用石灰石时的各项投资1000余万元,同时还利用了氯碱分公司的电石废渣,提高了资源利用率,降低了生产成本[9];浙江巨化集团将电石渣制成干粉,采用NID工艺,对热电厂烟气的脱硫效率达到90%以上。

在污水处理方面,采用电石渣-PAM(聚丙烯酰胺)混凝沉淀法处理洗煤废水具有较好的处理效果,处理后煤泥水的各项指标均能达到国家排放标准,且能满足洗煤工艺的用水要求。实验研究与理论分析结果表明,电石渣对洗煤废水的混凝作用不是补给了OH-,而是提供了大量的Ca2+,Ca2+通过压缩双电层,破坏了煤泥颗粒的稳定性,从而使煤泥颗粒发生凝聚[10];巨化股份公司利用生产聚氯乙烯产生的电石渣处理含氟污水取得了较好的效果,达到了以废治废的目的[11];深圳市危险废物处理站作为深圳市危险废物处理处置的环保专业机构,每月接收并处理深圳市各生产厂家产生的酸性废液约300m3,这些废液主要来自化工、化纤、电镀等企业,废液中主要含有盐酸、硫酸或磷酸等酸性废物,利用电石渣代替石灰处理酸性废液,取得了显著的环境效益及经济效益[12]。

国内外已有许多煤脱硫技术的报道,目前,脱硫技术主要集中在以下过程:1)煤干馏或气化后进行煤气脱硫;2)煤燃烧后脱除烟气中的SO2;3)煤燃烧前脱硫,即煤的净化。上述几种技术都需要庞大的设备、较高的投资,因而广泛的推广有一定的困难。而采用在煤中添加固硫剂,使煤在燃烧过程中脱硫,既可简化净化操作过程,又可提高热利用效率,是一种较简单的脱硫技术。陈敏等[13]提出在一定的温度下由电石渣和Fe2O3制得的复合固硫剂具有较好的固硫效果,固硫效率可达70.11%。

3 生产化工产品

在一些消耗Ca(OH)2的化工产品生产中,用电石渣代替熟石灰可以作为生产环氧丙烷的原料,使环氧丙烷的生产成本下降130元/t[14];唐山三友集团依托1500 kt/a纯碱装置建设的100kt/a聚氯乙烯装置将其产生的电石渣浆在氨碱法纯碱生产中代替生石灰用于蒸氨工艺,消耗了全部电石渣,浓缩后的渣浆可代替纯碱装置所耗用石灰乳50万m3/a,以石灰乳成本30元/t计算,可降低成本1500万元[15];将电石渣脱水、烘干、800~900℃下烧成,制得的高活性氧化钙可用于建

筑材料等领域[16];电石渣经过预处理,按一定配比加人NaOH,溶于水后通人氯气,可制得漂白粉[17]等。

利用电石渣采用不同的工艺过程,可生产系列碳酸钙产品,如轻质碳酸钙、活性碳酸钙、纳米碳酸钙等,目前研究较多是纳米碳酸钙。纳米碳酸钙是一种重要的无机化工产品,是目前用途最广的无机填料之一,纳米碳酸钙由于其粒径不同适用于不同的领域,在橡胶、塑料、造纸、涂料、纺织、油墨等行业有着广泛的应用。目前,国内外普遍采用碳化法生产工艺,其工艺过程为:将精制合格的Ca(OH)2溶液与石灰石在煅烧过程中分解出的二氧化碳发生碳化学反应,得到所需的碳酸钙溶液,经表面改性、脱水、干燥后得到纳米碳酸钙[18]。

吴琦文等[19]将电石渣经过高温煅烧,通过碳化反应制备出平均粒径约50nm 的方解石型纳米碳酸钙;范广能等[20]研究了以氯化铵为提取液,利用液相法从电石渣中提取钙的工艺条件,并利用提取的钙与碳酸铵反应,成功制备出了纳米碳酸钙,从降低生产成本与提高产品质量出发,设计了二级循环浸取工艺,从而成功实现了氯化铵在整个制备过程中的循环利用,该工艺中钙的提取率可达91.43%,产品碳酸钙的纯度与白度分别为99.93%与98,产物为纯净的方解石型碳酸钙,产物的粒径为30nm左右。利用电石渣为原料,通过控制不同的工艺条件可以得到球型、立方体、板叶状、针叶状等多种晶型的纳米碳酸钙。

电石渣制备纳米碳酸钙主要包括:净化处理、碳化反应、表面改性和产品干燥。因电石渣中含有较多杂质,如果不能在净化处理时有效清除,将直接影响产物的性能和产品质量。因此,电石渣的净化的好坏是生产纳米碳酸钙的前提,同时,从经济的角度来看,以电石渣为原料生产纳米碳酸钙其生产成本要高于以石灰石为原料,因此,工业生产中,采用合适的碳化工艺、通过表面改性提高产品的质量、选择经济合理的干燥方式是降低生产成本、生产高附加值纳米碳酸钙的重要工作。

4 结语

电石渣用于环保领域,可达到以废治废的目的,但用量有限;利用电石渣生产一般化工产品,经济效益差,生产高附加值的纳米碳酸钙产品,其净化过程复杂,生产成本高,且电石渣用量较少;将电石渣作为生产建材的原料与路基材料是大规模处理电石渣的有效途径,也是今后一段时间内处理电石废渣最主要的方法。

参考文献

[1]许京法.利用电石渣煅烧水泥熟料的生产工艺[J].水泥,2005(9):13-18

[2]陈华庚.电石渣生产水泥的方案选择[J].化工设计,2005,15(2):17-20

[3]王敏.电石渣-煤渣免烧砖的研制[J].粉煤灰综合利用,2004(1):56

[4]梁嘉琪.利用电石渣生产碳化砖的工艺与技术[J].墙材革新与建筑节能,2006(4):30-33

[5]常新军,张华东.利用电石渣和粉煤灰生产标准实心砖[J].中国氯碱,2005(11):39-40

[6]马琳,刘雷,魏骑智.利用粉煤灰和电石渣生产加气混凝土砌块[J].中国氯碱,2004(2):32-34

[7]李立新,薛明.使用粉煤灰、电石渣作为公路基层的探讨[J].粉煤灰,2003(5):30-32

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