电石废渣处理和综合利用途径

电石废渣处理和综合利用途径摘要：本文介绍绍了用电石乙乙炔法生产PVC时产生电石石废渣的形成成机理，干电电石废渣的组组成和性质及及电石废渣的的处理方法；；并对其各种种处理方法的的优缺点进行行了综合论述述。电石废渣渣及其渗滤液液含有毒有害害物质，应属属Ⅱ类一般工业业固体废物，堆堆放处置时必必须采取防渗渗措施并作填填埋处置。关关键字：电石石废渣处理综合利用生产环氧丙丙烷氯酸钾一、概述乙炔（C22H2）是基本有有机合成工业业的重要原料料之一，以电电石（CaC2）为原料，加加水（湿法）生生产乙炔的工工艺简单成熟熟，至今已有有60余年工业史史，目前在我我国仍占较大大比重。1t电石加水可可生成300多kg乙炔气，同同时生成10t含固量约12%的工业废液液，俗称电石石渣浆。它的的处置一直令令生产厂头痛痛。美国肯塔基基州路易斯维维尔城炼气厂厂（AirReeductiion

PPlant）自1941年起生产商商品乙炔，1963年生产水平平为60万磅C2H2/日。该厂电电石渣浆场面面积达100英亩，堆高高达100英尺。在1963年冬季突然然坍塌，电石石渣浆将毗邻邻著名的古德德里奇厂的聚聚氯乙烯装置置设备掩埋，成成为当年轰动动美国的一大大新闻，赔款款100万美元。乙炔是生产产聚氯乙烯树树脂（PVC）的主要原原料，按生产产经验，每生生产1tPPVC产品耗用电电石1.5∼1.6t，同同时每t电石产生1.2t电石渣（干干基），电石石渣含水量按按90％计，那么么每生产1tPPVC产品，排出出电石渣浆约约20t。由此可见见，电石渣浆浆的产生量大大大超过了PVC的产量。大大多数PVC生产厂家将将电石渣浆经经重力沉降分分离后，上清清液循环利用用；电石渣经经进一步脱水水，其含水率率仍达40%∼50%，呈浆浆糊状，在运运输途中易渗渗漏污染路面面，长期堆积积不但占用大大量土地，而而且对土地有有严重的侵蚀蚀作用。要想想从根本上解解决问题，只只有在技术上上谋求突破，寻寻求新的治理理工艺，综合合利用，化害害为利，变废废为宝。二、电石废渣形形成机理在电石乙炔炔法生产聚氯氯乙烯（PVC）产品时，电电石（CaC2）加水生成成乙炔和氢氧氧化钙，其主主要化学反应应式如下：CaC2++2H2OC2H2+Ca((OH)2+127..3KJ//克分子在电石和水水反应同时，电电石中杂质也也参与反应生生成氢氧化钙钙和其他气体体：CaO+H2OCa(OHH)2CaS+2H2O

Ca(OOH)2+H2S↑Ca3N22+6H2O3Ca(OOH)2+2NHH3↑Ca3P22+6H2O3Ca(OOH)2+2PHH3↑Ca2Sii+4H2O2Ca(OOH)2+SiiH4↑Ca3Ass2+6H2O

3Ca((OH)2+2AAsH3↑Ca(OHH)2在水中溶解解度小,固体Ca(OHH)2微粒逐步从从溶液中析出出。整个体系系由真溶液向向胶体溶液、粗粗分散体系过过渡，微粒子子逐步合并、聚聚结、沉淀，在在沉淀过程中中又因粒子互互相碰撞、挤挤压，促使颗颗粒进一步结结聚、长大、失失水，沉淀物物逐步变稠，俗俗称电石渣浆浆。此外电石石中不参加反反应的固体杂杂质如矽铁、焦焦炭等也混杂杂在渣浆中。副副反应产生的的气体部分进进入乙炔气体体，部分溶解解在渣浆中。电石渣浆为为灰褐色浑浊浊液体。在静静置后分成三三部分，澄清清液、固体沉沉积层及中间间胶体过渡层层。三者比例例随静置时间间及环境条件件变化呈可逆逆变换。固体体沉积物即是是我们常说的的电石废渣。三、电石废渣的的组成和性质质电石渣浆进进入浓缩池进进行沉降处理理后，取其上上清液分析，组组成见表1。表1电电石渣上清液液组成

质量浓度，mg/lPHSSCODS2-PC2H2Ca(OH)2212-14500200-4000100-4000150-2000900-17000从表2可可以看出，电电石渣浆废水水是强碱性,同时还含有有硫化物、磷磷化物等有毒毒有害物质，且且多项指标超超过国家排放放标准。其中中硫化物排入入河道后，在在细菌参与下下和水中溶解解的氧发生反反应生成硫酸酸盐：S2-+OO2SO42-干电石废渣渣中Ca(OHH)2含量大于95%。其组成和和一般消石灰灰相仿。西德德赫斯特化学学公司认为完完全符合西德德国家标准。经经过干燥的电电石废渣组成成详见表2表2

干电电石废渣组成成表

（%wt、干基）名

称含量Ca(OH)2296.30SiO21.41Al2O31.33CaSO40.34C0.14Fe2O30.12CaS0.08CNS－0.01CaCO3痕量Cl痕量p痕量由上表可知知，干电石废废渣中主要含含Ca(OHH)2，可以作作消石灰的代代用品，广泛泛用在建筑、化化工、冶金、农农业等行业。但但当电石废渣渣含水量>50%时，其形态态呈厚浆状，贮贮存、运输困困难，给用户户带来不便。很很多厂还因其其在运输途中中污染路面而而带来极大麻麻烦。因此电电石废渣综合合利用的关键键是控制含水水量。含一定水量量的电石废渣渣及渗滤液亦亦是强碱性,也含有硫化化物、磷化物物等有毒有害害物质。根据据《危险废物物鉴别标准》（GB5085—1996），电石废渣属Ⅱ类一般工业固体废物；若直接排到海塘或山谷中，采用填海、填沟的有规则堆放时，根据《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，必须采取防渗措施并作填埋处置。四、电石废渣的的处理方法4.1填海、填填沟有规则堆堆放一些建设在在滨海或山区区的工厂,一直以来将将电石渣直接接排到海塘或或山谷中，填填海填沟有规规则堆放，几几呼没有作防防渗处理。此此法占地面积积大，污染严严重。4.2自然沉降降后出售大多数厂采采用自然沉降降法。将电石石渣浆排入沉沉淀池或低凹凹的空地上，靠靠自然蒸发待待渣浆沉淀后后，再用人工工或用铲车、抓抓斗挖掘出来来对外出售。堆堆放场地同样样没有作防渗渗处理。自然沉降法法处理效果不不稳定，受环环境及气象条条件影响。特特别是南方，雨雨水量大，蒸蒸发量小，雨雨季沉淀物含含水量高，一一般在50%∼60%呈厚浆浆状。根本无无法挖掘和利利用。4.3电石废渣渣代替石灰石石制水泥电石废渣制制水泥在国内内已有众多成成熟的企业,如:吉林化工厂厂、天津化工工厂、贵州有有机化工总厂厂、山西省化化工厂等，有有的在70年代就建成成工业规模装装置，专有一一条水泥生产产线消化电石石废渣。如吉吉化公司采用用浓缩池将渣渣浆浓度由5%∼8%浓缩到35%、砂泵送入入料槽，在分分去一部分上上清液后和砂砂岩、粘土浆浆配制成水泥泥生料，再送送回转窑煅烧烧制水泥。据调查,现现在全国约有有不少生产线线在运行,生产工艺普普遍采用湿法法工艺(也有少数采采用立窑生产产),与一般采用用石灰石为主主要原料的湿湿法工艺比较较,由于电石渣渣含水量高,流动性差,为保证料浆浆的入窑流动动性,其含水量在56%左右。比一一般石灰石配配料的湿法窑窑料含水量高高50%～55%,因此热耗比比一般湿法高高20%左右。如吉吉化公司水泥泥厂，年产水水泥10∼20万t，其烧成热热耗高达7955kJ/kgg.cl。又由于入窑窑料浆水分含含量高,窑的预热部部分负荷较重重,出窑尾废气气温度较一般般湿法生产线线低50～60℃,因此窑的产产量较同规格格以石灰石为为配料的生产产线低20%～25%。另外,Ca(OOH)2分解时产生生水蒸汽,导致出窑尾尾废气中水蒸蒸气含量增大大,影响电除尘尘器的使用效效率及寿命,所以在石灰灰石丰富的地地区,电石废渣生生产的水泥在在市场中不如如石灰石生产产的水泥受欢欢迎。按照国办发发(19999)49号文的要求,不再新建水水泥企业,在建材行业业内部已实行行“总量控制,结构调整”的政策,这说明:其一,水泥市场已已经饱和;其二建材与与化工是不同同的行业,结构调整,建材的水泥泥市场不是让让位于化工的的水泥市场,国家没有这这个产业政策策,而是与更具具竞争力的水水泥企业进行行竞争,市场已经饱饱和的竞争对对手更加强大大,在这样的环环境中生存是是艰难的。由于水泥项项目技术较复复杂、能耗高高、占地面积积大、投资较较大、市场饱饱和、竞争力力又弱,在市场经济济中,市场决定着着企业的生死死存亡,一旦市场恶恶化,将无法生产,所以电石废废渣制水泥增增加了制约自自身的因素,限制了企业业的发展。4.4生产生石石灰作为电石石原料前文提到美美国肯塔基州州路易斯维尔尔城炼气厂（AirReeductiion

PPlant），很早意意识到电石渣渣浆处理的紧紧迫性。在1948年建成日产60t生石灰试验验装置。在1959年至1962年建成二套330t//a生石灰生产产装置。运行行安全可靠、年年开工天数近近350天。电石生产石石灰工艺：脱脱水后得到含含固量60%的电石废渣渣，用螺旋运运输机输送，在在造粒机长度度四分之三处处均匀分配至至造粒机内，造造粒制成5∼20mm大小小不等的园球球，再经气流流干燥炉（350℃）干燥，回回转炉（900∼1000℃）煅烧。干干燥炉内物料料的干燥是利利用回转炉内内来的热废气气干燥的。煅煅烧成的回收收石灰流入缷缷料斗，装车车运送到电石石厂作电石原原料。石灰产品的的规格CaO

不小于86％

CO2不不小于1.0％水分0.5％杂质（Fee2O3、H2、SiO3）不大于13％粒度5～20mm原料及动力力消耗（以生生产1t石灰计）电石渣1.33tt水

8m3电37Kwhh蒸汽0.16tt煤粉0.1111t氮气3m3燃料气388m3燃料油0.0011t此方法技术术路线可行，作作为探索生产产石灰，应是是最好的治理理方法,这是因为:第一,生产石灰的的投资不到生生产水泥的十十分之一;第二,石灰是电石石生产的原料料,不存在另寻寻市场的问题题,以钙为载体体实现电石废废渣—石灰—电石—电石废渣这这样的闭路循循环;第三,减少制约自自身的因素,电石法PVC可将规模进进一步扩大,以提高竞争力,同时也保护护了石灰石矿矿源,新的电石废废渣制石灰所所产生的经济济效益和社会会效益远非其其他治理方法法可比。但能耗大，回回收石灰重作作电石原料也也只能掺入电电石原料的20%，不宜过多多，因为回收收石灰中含硫硫、磷杂质多多，将影响电电石质量。4.5生产轻质质砖山东水泥制制品厂成功地地研制出利用用电石废渣生生产轻质煤渣渣砖，其产品品质量达到同同类产品的质质量标准。此砖以浓缩缩的废电石废废渣（含水39.6%）为主要原原料，掺入少少量的水泥，与与经过破碎的的煤渣（粒径径<20mm）、碎石料料按电石废渣渣:水泥:碎石:煤渣=3.2::1.1:33.2:2..5的比例搅拌拌均匀,经砌块成型型机加压成型型，自然养护护28天左右，可可出厂销售。轻质电石－－煤渣砖强度度达到普通红红砖强度，符符合小型空心心砌块国家标标准，投资省省、成本低、产产品自重轻，可可以在常温、常常压下进行生生产养护，节节约能源，其其成本是普通通粘土砖的60%，是混凝土土砌块的50%。使用电石石废渣生产的的轻质砖应用用广，既作到到了电石废渣渣的综合利用用，提高了经经济效益，变变废为宝，也也保护了环境境，是一举两两得的好产品品。

但是在轻质质煤渣砖的生生产过程中,电石废渣作作为钙质原料料加入,其加入量有有限,一般不超过15%～35％,对于排渣量量大的企业,是难以消化化完全的,而且煤渣砖砖的市场销路路不畅,也制约了该该产品的发展展。4.6电石废渣渣用作化工原原料生产环氧丙烷环氧丙烷是是一种重要的的化工原料，以以丙烯、氧气气和熟石灰为为原料的氯醇醇化法生产环环氧丙烷工艺艺过程中需要要大量的熟石石灰。福建省东南南电化公司是是电石乙炔法法生产PVC（700000t/a）的大型企企业，目前将将电石渣送往往湄州湾氯碱碱工业公司代代替熟石灰生生产环氧丙烷烷，其化学反反应式如下：：丙烯气、氯氯气和水在管管式反应器和和塔式反应器器中发生反应应生成氯丙醇醇，氯丙醇与与经过处理后后的电石渣混混合后送入环环氧丙烷皂化化塔，氯丙醇醇与Ca(OHH)2（电石渣）发发生皂化反应应生成环氧丙丙烷。由于电石渣渣中Ca(OHH)2的质量分数数高达90%以上，而国国内熟石灰中中Ca(OHH)2的平均质量量分数仅为65％，因此，采采用电石渣不不仅使环氧丙丙烷的生产成成本下降约130元/t，而且其中中未反应的固固体杂质处理理量比用熟石石要少得多。利利用电石渣生生产环氧丙烷烷，不仅充分分利用电石渣渣资源，实现现了变废为宝宝，化害为利利，而且生产产的环氧丙烷烷质量稳定，符符合标准。生产氯酸钾用电石渣代代替石灰生产产氯酸钾，其其生产过程是是：先将电石石渣浆中的杂杂质除去后进进入沉淀池，得得到浓度为12%的乳液，用用泵将电石渣渣乳液送至氯氯化塔并通入入氯气、氧气气。在氯化塔塔内，Ca(OHH)2与Cl2、O2发生皂化反反应生成Ca(CllO3)2;去除游离氯氯后，再用板板框压滤机除除去固体物，将将所得溶液与与KCl进行复分解解反应生成KClO3溶液，经蒸蒸发、结晶、脱脱水、干燥、粉粉碎、包装等等工序制得产产品氯酸钾（KClO3）。其反应应式是：Ca(OHH)2+Cl2+O2

Ca(CClO3)2+H2OCa(CllO3)2

+KKClKCllO3+CaCll2每生产1tt氯酸钾，利利用电石渣10t，可节省石石灰4t，每吨产品品可节省原料料费420元。用电石渣代代替石灰生产产氯酸钾（KClO3），技术可可