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电石渣的特性(电石渣的利用)

电石渣的特性(电石渣的利用) 电石渣的应用研究

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。

电石渣浆为灰褐色浑浊液体。静置后分为清液、固体沉积层和中间胶体过渡层三部分。随着静置时间和环境条件的变化,三者的比例是可逆的。固体沉淀物就是我们常说的电石废渣。

电石废渣主要含有Ca(OH)2,可作为熟石灰的替代品,广泛应用于建筑、化工、冶金、农业等行业。但当电石废渣的含水量>:50%时,其形状为稠膏状,难以储存和运输,给使用者带来不便。许多工厂也造成了很大的麻烦,因为它们污染了运输途中的路面。因此,电石废渣综合利用的关键是控制含水量。

电石废渣和含有一定水量的浸出液也是强碱性的,还含有硫化物、磷化物等有毒有害物质。根据《危险废物鉴别标准》(GB5085 & mdash2007),电石渣属于ⅱ类一般工业固体废物;直接排入海堤或山谷的,通过围垦、填沟等方式定期堆放的,应符合《化学废物填埋场设计规范》HG20504 & mdash92.对于ⅱ类一般工业固体废物(渣),必须采取防渗措施,进行填埋。

综合利用

1.代替石灰石制造水泥

国内有很多成熟的企业,如吉林化工厂、天津化工厂、贵州有机化工厂、山西化工厂等。他们中的一些人在20世纪70年代建造了工业规模的装置,并拥有一条水泥生产线来消化电石渣。比如吉化公司,渣浆的浓度是在浓缩池中从5%-8%浓缩到35%,然后用砂泵把浆体抽到料罐中。除去一部分上清液后,浆液与砂岩和粘土浆液混合制成水泥生料,然后送入回转窑煅烧。

据调查,全国各地有多条生产线在运行,生产工艺普遍采用湿法(立窑也不在少数)。与一般以石灰石为主要原料的湿法相比,为了保证窑内料浆的流动性,电石渣的含水量在56%左右。普通石灰石配料的湿窑料含水量高50%-55%,所以热耗比普通湿法高20%左右。如吉化公司水泥厂,年产水泥10-20万吨。

由于入窑料浆水分高,窑预热部分负荷重,窑尾废气温度比一般湿法生产线低50 ~ 60℃,故窑产量比同规格石灰石配料生产线低20% ~ 25%。另外,Ca(OH)2分解时产生水蒸气,导致窑尾废气中水蒸气含量增加,影响电除尘器的使用效率和使用寿命。因此,在富含石灰石的地区,电石废渣生产的水泥在市场上不如石灰石生产的水泥受欢迎。

根据国办发(1999)49号文件要求,不再新建水泥企业,在建材行业已经落实& ldquo总量控制和结构调整& rdquo政策,这说明:一是水泥市场饱和;其次,建材和化工是不同的行业。建材水泥市场并没有因为结构调整而让位于化工水泥市场。国家没有这个产业政策,而是和更有竞争力的水泥企业竞争,市场饱和的竞争对手更强。在这样的环境下很难生存。

由于水泥项目技术复杂、能耗高、占地面积大、投资大、市场饱和、竞争力弱,在市场经济中,市场决定企业的生存,一旦市场恶化,就无法生产水泥。所以用电石废渣生产水泥,增加了制约自身的因素,限制了企业的发展。

2.生产生石灰作为电石的原料

美国肯塔基州路易斯维尔的AirReduction工厂早就意识到电石渣浆处理的紧迫性。1948年建成日产生石灰60吨的试验装置。从1959年到1962年,建成了两套330吨/年的生石灰生产装置。安全运行,每年近350天。

电石石灰的生产工艺:经脱水后得到固含量为60%的电石废渣,用螺旋输送机输送,均匀分布在造粒机内四分之三长度处,造粒成5-20 mm大小不同的圆球,在气流干燥炉中干燥(350℃),在回转炉中煅烧(900-1000℃)。干燥炉内的物料由旋转炉排出的热废气干燥。煅烧后的再生石灰流入料斗,作为电石原料装车输送到电石厂。

这种方法的技术路线是可行的,应该是探索生产石灰的最佳处理方法,因为:第一,生产石灰的投资不到生产水泥的十分之一;其次,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-电石废渣的闭路循环。再次,减少制约自身的因素,电石法PVC可以进一步扩大规模提高竞争力,同时也保护了石灰石的来源。新型电石废渣生产石灰所产生的经济效益和社会效益是其他处理方法远不能比拟的。

但能耗高,回收石灰中只能加入20%的电石原料,不能太多,因为回收石灰中有很多硫、磷杂质,会影响电石质量。

3.轻质砖的生产

山东水泥制品厂研制成功了用电石废渣制成的轻质煤渣砖,其产品质量达到了同类产品的质量标准。

这种砖是以浓缩废电石渣(含水量39.6%)为主要原料,掺入少量水泥和碎煤渣(粒度

轻质电石渣砖强度达到普通红砖,符合国家小型空芯块标准,投资省,成本低,产品自重轻,可常温常压生产和养护,节约能源。其成本是普通粘土砖的60%,混凝土砌块的50%。电石废渣生产的轻质砖应用广泛,不仅使电石废渣得到了综合利用,提高了经济效益,变废为宝,而且保护了环境。是一石二鸟的好产品。

但在轻质煤渣砖生产过程中,电石渣作为钙原料加入,其加入量有限,一般不超过15% ~ 35%,对于煤渣量大的企业来说难以完全消化,煤渣砖市场不畅,也制约了该产品的发展。

4.用作化学原料

A.环氧丙烷的生产

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氯醇化生产环氧丙烷的过程中需要大量的熟石灰。

福建东南电化公司是电石乙炔法生产PVC (7万t/a)的大型企业,将电石渣送湄洲湾氯碱工业公司替代熟石灰生产环氧丙烷。

丙烯、氯气和水在管式反应器和塔式反应器中反应生成氯丙醇,氯丙醇与处理后的电石渣混合送入环氧丙烷皂化塔。氯丙醇与Ca(OH)2(电石渣)发生皂化反应生成环氧丙烷。

由于电石渣中Ca(OH)2的质量分数在90%以上,而国内熟石灰中Ca(OH)2的平均质量分数仅为65%,使用电石渣生产环氧丙烷的成本将降低约130元/t,未反应的固体杂质的量也将比使用熟石灰少得多。利用电石渣生产环氧丙烷,既充分利用了电石渣资源,又变废为宝,化害为利,生产的环氧丙烷质量稳定,符合标准。

B.氯酸钾的生产

用电石渣代替石灰生产氯酸钾,生产工艺为:首先将电石渣浆液中的杂质去除,然后浆液进入沉淀池,得到浓度为12%的乳液。然后用泵将电石渣乳液送入氯化塔,通入氯气和氧气。在氯化塔中,Ca(OH)2与Cl2和O2皂化生成Ca(clo 3)2;除去游离氯后,用板框压滤机除去固体,所得溶液与KCl复分解反应生成KClO3溶液,再经蒸发、结晶、脱水、干燥、粉碎、包装制得产品氯酸钾(KClO3)。反应式为:

2ca(oh)2+2cl 2+5o2﹦2ca(clo3)2+2h2o

Ca(ClO3)2 + 2KCl﹦2KClO3+CaCl2

每生产1吨氯酸钾,可使用10吨电石渣,可节约4吨石灰,每吨产品可节约原料成本420元。

用电石渣代替石灰生产氯酸钾在技术上是可行的,实现了电石渣综合利用的目的。既减少了电石渣对环境的危害,又减少了石灰储运带来的污染,改善了劳动条件。

通过对电石废渣处置和利用的综合分析和论述,不难看出电石废渣的处置包括复垦、填沟、定期堆放、自然沉降和出售。电石废渣可代替石灰石制造水泥,生产生石灰作为电石原料,生产化工产品,生产建筑材料,用于环境治理。

虽然电石渣的利用方法很多,但每种方法都有各自的优缺点,每种方法的处理效果都不尽如人意。各地区、各工厂在制定处理方案时,应综合考虑自身条件,如各工厂生产能力、废弃电石渣排放量、周边自然环境、经济效益等。

目前根据国内很多厂家的实际情况,大多采用自然沉降法,通过重力沉降分离电石渣浆,机械脱水,清液回收利用。电石废渣用汽车运至低谷或海边,填沟填海。由于电石废渣和浸出液呈强碱性,含有硫化物和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 & mdash1996),电石渣应属于ⅱ类一般工业固体废物;根据标准《化学废物填埋场设计规范》(HG20504 & mdash92)对于II类一般工业固体废物(渣),应采取防渗措施并进行填埋。

电石废渣的有效利用不仅能带来良好的经济、环境和社会效益,还能变废为宝。但要进行综合利用,还需要大量的研发工作。

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