电石渣的资源化利用技术工业化进展
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电石渣的资源化利用技术工业化进展
摘要：随着氯碱行业的持续发展，电石渣的排放及堆存量日益增长，造成了严重的环境污染、土地与钙资源浪费。针对电石渣的资源化利用难题，在分析电石渣组成、结构特点的基础上，对其在建材、化工材料和环保治理方面的研究进行综述，重点讨论了资源综合利用的问题及研究趋势。将电石渣中的钙转化为氧化钙，除去杂质，获得较高纯度的精制氧化钙，再与普通除杂电石渣所得氧化钙掺混后满足电石生产所需石灰的品质要求，形成循环工艺，是解决ＰＶＣ产业中大量电石渣固废的有效途径和方法。本文介绍了电石渣的危害及综合利用的意义。分析了利用电石渣治理酸性废水、反渗透浓水、含钙下游产品等的技术进展和工业化应用，提出利用电石渣制备活性氧化钙生产电石将成为电石渣资源化利用的观点。
关键词：电石渣；资源化；利用
引言
电石渣是一种强碱性的固体废物，受电石渣资源化利用及下游市场等因素影响，国内大量的电石渣无法资源化利用，只能采用露天堆放或者沙土掩埋的方式堆存，不仅占用大量土地，还会对周边环境造成不良影响，电石渣中所含的有毒物质还会对周边居民的生活健康造成影响。因此，对电石渣的资源化利用成为一项重要的课题。
1现状与问题
我国是利用煤炭生产聚氯乙烯产品的大国。电石产量位居全球首位，由此产生的大量电石渣，一直是煤制聚氯乙烯工业面临的大难题。上世纪60年代，随着石油工业的崛起与发展，国外聚氯乙烯生产工艺由电石法转向了乙烯法。但是中国聚氯乙烯行业始终以电石法工艺为主。原因是我国特有的“富煤、贫油、少气”的资源和能源结构，决定了我国依托丰富的电力和煤炭资源，走电石制取乙炔，再合成聚氯乙烯的路线。据电石是生产聚氯乙烯产品重要的基础化工原料。但是适合电石使用的石灰石资源稀少，我国的电石原料石灰石产地分散。加上各石灰石产区加强对石灰石矿山开采的管理，石灰石的产量受限、质量下降，电石生产企业经常面临石灰石供应不足、石灰石以次充好的困境，严重制约电石行业的正常运行。另外，电石水解产生乙炔气后，废弃物主要成分是电石渣Ca（OH）2，其理化pH>13，呈强碱性，还含有少量的MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，以及少量的磷化物、硫化物等组分。根据《危险废物鉴别标准》判定，电石废渣属Ⅱ类一般工业固体废弃物。随着我国聚氯乙烯（PVC）等产能的增加，电石渣产生量相应增加。如何解决电石渣污染问题是行业可持续发展面临的重大挑战。
2综合利用电石渣的方法
2.1水泥熟料的制造
电石渣中含有大量的氢氧化钙，是目前电石渣大规模处理的最好方法。石灰石是水泥生产的主要原材料，而石灰石中所含的氧化钙占到了45%～52%。电石渣含有92%的氢氧化钙和65%的氧化钙，可以替代石灰石。在20世纪70年代开始采用电石渣制取水泥。那时的产品主要是采用湿式长窑炉和立式窑炉。随着水泥行业的发展，目前主要采用“湿磨干烧”工艺，多种工艺并存。安徽皖维等新的“干磨干烧”干法水泥生产线已经投入使用。电石渣作为目前最大、技术最成熟的电石渣综合利用技术，不但能彻底解决电石渣的耗能问题，还能减少大量CO2排放，经济效益和社会效益显著。但电石渣水泥工艺复杂，能耗高，投资大，产量比石灰水泥低，市场竞争力差。因此，最好的办法就是综合考虑本地水泥市场的能力和能量分配，将水泥厂与氯碱企业结合在一起。同时也要考虑到运输成本和二次污染问题。
2.2生产建筑砌块
2.2.1生产碳化砖
碳化砖是一种由石灰、粉煤灰、粉煤灰等工业废料组成的非烧结砖块，经配料、消解、挤压（或震动）、碳化后的碳化物，其强度等级为MU10～MU20。与其他非烧结件比较，碳化砖工艺简单，不仅强度高，后期强度也会持续增加，抗冻性、抗风化能力优良，不会出现收缩现象，是一种消耗工业废渣，利废节能的好产品。然而，由于碳化砖自身重量大、产品附加值低、市场前景不明朗，电石渣用量也很小。
2.2.2煤渣和粉煤灰砖的制备
电石渣、煤渣生产的无烧砖产品，产品强度高，耐久性好。采用电石渣、粉煤灰、砂和少量石膏等生产出具有20MPa、30MPa的粉煤灰蒸压标准砖。目前，已应用此项技术的企业包括云维集团等。但在此过程中，电石渣的用量大约为10%，如果加入量增加，产品的吸水性、防冻性能都有一定的缺陷，因此对于大量的渣料企业来说，很难消化。煤渣砖的市场销售状况也是制约其发展的一项因素。
2.3内墙面涂料的制备
采用脱水、烘干、煅烧、粉磨等工艺对电石渣进行预处理，把电石渣转化成氧化钙，并去除有害气体和难闻气味，使之变白，然后添加成膜物质、辅料和颜料，从而制备出一种新型的油漆。本产品具有较好的耐水性和较高的黏附力，在潮湿和炎热的环境中起到了很好的防护作用。由于经预处理后颜色较以前淡，很难达到轻质钙粉的级别，故可制成彩色油漆。以电石渣为原料，制备了一种新型的陶瓷光墙漆。本发明的涂层具有坚固、致密、光滑、无毒、无味的特点；胶合性好，不脱落，不起皮，抗水性好，悬浮性好，贮存稳定性好。利用电石渣制取内墙漆，是一种技术简便、成本低廉、经济效益显著的综合整治方法。但是，由于电石渣在涂料生产中的掺入量很少，因此很难将大量积压的电石渣全部消化掉。
2.4生产其他建筑材料
在石灰石资源相对匮乏的地方，电石渣经过压缩过滤或放置一段时间后，可以作为电石膏销售。电石渣与石灰浆在容重、细度、有效氧化钙、氧化镁含量上表现出相近的特性，可以满足或超越一级石灰浆的要求。从使用效果看，电石渣砂浆的抗压强度稍高于石灰砂浆，两者配制的水泥砂浆具有相同的强度和规律性，在实际应用中取得了很好的效果，既节省了石灰石的资源，又带来了较好的经济效益。在石灰石资源丰富的地方，由于电石渣含水率高，直接利用价值有很大的限制。因此，从经济角度来看，采用干燥制熟化的石灰销售更好。干燥后的生石灰可以作为商品销售，可以卖给水泥企业作为原材料及建筑材料。
3展望
我国承诺2030年前实现碳达峰、2060年实现碳中和目标，从碳达峰到碳中和所需的时间远远短于发达国家，也是中国经济和能源结构需要以前所未有的力度向低碳化无碳化深入调整。这给电石渣综合利用带来了挑战，同时也带来了快速发展的机遇。国外多用石油、天然气法生产乙炔，对电石的利用基本没有形成规模且趋于萎缩，所以电石渣综合利用工艺、技术对外借鉴较少。这就需要我国加大对电石渣回收重复利用及资源综合利用项目的科研投入，大量的电石渣通过合理处理后能够生产高附加值的产品，既可以解决多数氯碱行业、1，4－丁二醇生产行业所面临的环保难题，又可以达到节能减排降耗，为经济可持续发展的社会效益做出贡献，对保护环境具有显著的生态效益。
结束语
中国每年会产生大量的电石渣，这些电石渣中含有丰富的钙资源，可以作为钙产品的生产原料。但电石渣中含有大量的杂质，对电石渣的资源化利用产生不利影响。电石渣在酸性废水处理、反渗透废水处理方面的工业化应用已经取得了一定的进展。受国内环保政策及电石下游需求增长的影响，电石渣制备活性氧化钙进而生产电石的技术将成为电石渣资源化利用关注的方向，该技术一旦实现工业化应用，将对电石行业的可持续发展产生积极的影响。
参考文献
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