樊慶霈，韓　　巍，帕爾哈提·買買提依明

（新疆中泰（集團）有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830019）

電石渣生產活性氧化鈣電石原料技術在電石法PVC行業(yè)中應用的可行性分析

樊慶霈，韓巍，帕爾哈提·買買提依明

（新疆中泰（集團）有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830019）

介紹了電石法PVC電石渣的產生及利用現(xiàn)狀，闡述了新疆中泰（集團）有限責任公司從發(fā)展角度出發(fā)，選擇電石渣循環(huán)再生利用生產活性氧化鈣電石原料技術，創(chuàng)造了更多的經濟效益、環(huán)境效益及社會效益。

電石渣；氧化鈣；循環(huán)再生利用

按照新疆中泰（集團）有限責任公司目前的整體規(guī)劃，以有利于資源轉換和循環(huán)經濟發(fā)展為目標，建設包括聚氯乙烯專用樹脂、離子膜燒堿、熱電聯(lián)產發(fā)電機組、電石渣制水泥及其他化工產品在內的循環(huán)經濟生態(tài)工業(yè)園。目前，該公司已實現(xiàn)150萬t/a聚氯乙烯樹脂、110萬t離子膜燒堿、180萬t電石、120萬kW裝機的集熱電、氯堿、建材上下游一體，資源-生產-產品-廢棄物-再資源化的循環(huán)經濟產業(yè)鏈，電石渣是公司固廢處理的重點，也是今后環(huán)保關注的焦點。

1　　現(xiàn)狀分析

該公司的電石渣主要是電石法聚氯乙烯樹脂生產過程中水解獲取乙炔氣后以氫氧化鈣為主要成分的廢渣，按照公司現(xiàn)有PVC生產規(guī)模，每年將產生270萬t電石渣。［作者簡介］樊慶霈（1983— ），男，2005年畢業(yè)于新疆農業(yè)大學環(huán)境工程專業(yè)，目前為新疆中泰集團有限責任公司，安全環(huán)保部副主任工程師，從事環(huán)保管理工作。

2　　技術利用途徑

電石廢渣的利用有電石渣制水泥、電石渣制磚、生產化工產品、生產建筑材料及用于環(huán)境治理等。雖然電石廢渣的利用方法很多，但各有優(yōu)缺點，每種方法的處理效果都有利有弊，受電石法PVC的生產能力、電石渣的排出量、環(huán)保標準、周圍環(huán)境因素及經濟效益的制約。電石渣的利用處置的發(fā)展方向為“減量化、資源化、無害化”，對于產生量大、氫氧化鈣含量較高的電石渣，應該利用電石渣中有效的鈣資源，生產出附加值高、環(huán)境污染小、風險控制低的下游產品。

2.1電石渣制水泥

生產普通水泥是電石渣綜合利用的重要途徑，與石灰石相比，電石渣的分解熱低，鈣含量高，由于電石渣含水量高，流動性差，熱耗比相對較高；水泥項目技術較復雜、能耗高、占地面積大、投資較大、市場飽和、競爭力又弱，所以電石廢渣制水泥增加了制約自身的因素，限制了企業(yè)的發(fā)展。

2.2生產生石灰作為電石原料

脫水后得到含固量60%的電石廢渣，用螺旋運輸機輸送，在造粒機長度四分之三處均勻分配至造粒機內，造粒制成5～20 mm大小不等的圓球，再經氣流干燥爐（350℃）干燥，回轉爐（900～1 000℃）煅燒。干燥爐內物料是利用回轉爐的熱廢氣干燥的，煅燒成的回收石灰流入缷料斗，裝車運送到電石廠作電石原料。

2.3電石渣制輕質磚

電石渣制輕質磚以電石渣（含水39.6%）為主要原料，摻入少量的水泥，與經過破碎的煤渣（粒徑＜20 mm）、碎石料按電石廢渣∶水泥∶碎石∶煤渣= 3.2∶1.1∶3.2∶2.5的比例攪拌均勻，經砌塊成型機加壓成型，自然養(yǎng)護28天左右，可出廠銷售。據相關研究稱這種輕質磚的強度可以達到普通紅磚強度，符合小型空心砌塊國家標準。優(yōu)點是投資省、成本低、產品自重輕，可以在常溫、常壓下進行生產養(yǎng)護，節(jié)約能源，其經濟成本是普通粘土磚的60%，是混凝土砌塊的50%。缺點是在輕質煤渣磚的生產過程中，電石廢渣作為鈣質原料加入，其加入量有限，一般不超過15%～35%。對于排渣量大的企業(yè)，是難以消化完全的，而且下游市場的銷路需要明確，否則也會成為制約該產品發(fā)展的瓶頸。

2.4電石廢渣用作化工原料

電石渣替代熟石灰制環(huán)氧丙烷。環(huán)氧丙烷是一種重要的化工原料，以丙烯、氧氣和熟石灰為原料的氯醇化法生產環(huán)氧丙烷工藝過程中需要大量的熟石灰。

3　　電石渣循環(huán)再生利用的技術路線選擇

基于國家的產業(yè)政策、礦產資源利用、循環(huán)經濟、環(huán)保要求、節(jié)能降耗、綜合經濟效益、市場競爭力、技術水平和未來的發(fā)展等諸方面考慮，選擇電石渣循環(huán)再生利用生產活性氧化鈣技術將成為企業(yè)新的經濟增長點，為企業(yè)和社會創(chuàng)造更多的經濟效益、環(huán)境效益及社會效益。

3.1產業(yè)政策

2014年，國家發(fā)改委、環(huán)境保護部組織《全國節(jié)能減排及應對氣候變化電視電話會議》部署了2014-2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展工作。會議對優(yōu)化產業(yè)結構，遏制“兩高”行業(yè)，減少水泥產能1億t，鋼鐵1 500萬t，大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保產業(yè)，加快發(fā)展新能源和可再生能源，推進煤炭清潔高效利用，發(fā)展循環(huán)經濟，開展資源綜合利用，推行清潔生產等方面做了重點要求。這就對電石渣制水泥熟料的下游產業(yè)發(fā)展進行了限制，為該公司在鈣資源為載體實現(xiàn)電石廢渣-石灰-電石-電石廢渣閉路的電石渣循環(huán)經濟產業(yè)鏈模式轉型奠定了政策基礎。

3.2環(huán)保要求

國家節(jié)能環(huán)保要求企業(yè)在生產過程中合理地開發(fā)資源和有效地利用資源，避免因對資源的不合理利用而導致資源浪費和環(huán)境的污染，由于電石廢渣及滲濾液呈強堿性，按照國家環(huán)保標準《危險廢物鑒別標準》（GB5085—1996），電石渣應屬Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物，其處理方式需要滿足“減量化、資源化、再利用”的原則。

該公司目前所產生的電石渣正常情況下的處理方式為電石渣制水泥，此項目為行業(yè)清潔生產推薦技術循環(huán)經濟示范項目，但實際運行過程中，易受到水泥企業(yè)的生產制約，由于水泥市場趨于飽和、水泥廠的開工率不足，開停車較為頻繁，實際年電石渣消化量小于產生量，造成“掐脖子”現(xiàn)象，使得電石渣的處理效能局限于下游處理廠家的生產效能。

3.3礦產資源

石灰是國民經濟建設不可缺少的重要原材料，不僅用于建筑與道路工程，還廣泛用于冶金、化工、輕工、食品、環(huán)保及農業(yè)領域。隨著優(yōu)勢資源轉換戰(zhàn)略的深入實施，新疆經濟社會保持了持續(xù)快速健康發(fā)展的良好態(tài)勢，新型工業(yè)化進程不斷加快。使得新疆每年石灰的需求量將達700萬t。其中，PVC行業(yè)約需石灰礦產資源405萬t；鋼鐵行業(yè)中，石灰作為熔劑和造渣劑，所需石灰總量將達180萬t；有色金屬選礦業(yè)中，按照礦漿pH值的調整要求，預計每年需用石灰50萬t；煤電行業(yè)按照環(huán)保除硫的要求，預計每年約需石灰50萬t；建筑、建材行業(yè)每年約需石灰20萬t。

4　　工藝描述

4.1工藝技術方案

新疆中泰（集團）公司擬采用電石渣循環(huán)再生利用生產活性氧化鈣電石原料技術。即通過對電石渣的分離、凈化處理后，去除電石渣中酸不溶物、硫、磷、鎂、鋁、硅鐵等物質后，再經過電石渣的壓制成型、活化煅燒處理后，得到電石渣制石灰產成品中有效氧化鈣的含量達到95%～64%以上，而傳統(tǒng)的氣燒石灰窯技術可以得到有效氧化鈣的量為80%以上，相對于這種常規(guī)工藝技術，電石渣循環(huán)再生利用生產活性氧化鈣電石原料技術得到的有效氧化鈣含量高出氣燒石灰窯的19%，其產品質量顯而易見。

4.2工藝流程

電石渣制石灰的濕法工藝是將電石渣配成固含量為10%～20%的懸浮液，通過旋液分離器、振動篩脫除料渣中的固體雜質。在精制槽中加入絡合劑、還原劑進一步脫除料漿中的Mg2+、Al3+、Fe3+等離子，然后，經板框過濾脫去60%的水分，所得濾餅通過擠壓成型，粒徑控制為20～50 mm。經900～1 100℃煅燒制成塊狀活性氧化鈣電石原料，工藝流程示意圖見圖1。

圖1　　電石渣制石灰濕法工藝流程示意圖

（1）電石渣的分離與凈化

采用旋流分離與深度凈化的方法，對電石渣原料進行分離與凈化，其電石渣中CaO含量達到93.48%，SiO2含量為3.26%，Al2O3含量為1.32%。氧化鈣含量隨施流器管徑與壓力變化圖見圖2。

圖2　CaO含量隨施流器管徑與壓力的變化

（2）電石渣的成型與活化煅燒

粗制電石渣通過加壓成型制成20～50 mm大小的顆粒，在煅燒爐內焙燒制成活性CaO，分別測量其活性與強度，經化學分析，有效氧化鈣的含量達到95.64%，CaO顆粒的強度達到6.96 MPa，完全滿足電石原料入爐的強度要求，活性氧化鈣分析結果見表1。

表1　　活性氧化鈣分析結果

5　　經濟效益分析

該項目工程總投資為700萬元。按照計劃投建1套1萬t/a電石渣循環(huán)再生利用生產活性氧化鈣電石原料項目進行分析，可從消耗PVC電石渣2.34萬t/a，每年可以產生1萬t的電石原料，其有效氧化鈣中鈣含量達到90%以上，約200萬元/a的經濟效益。

（1）生產成本估算。1萬t/a電石渣循環(huán)再生利用生產活性氧化鈣電石原料項目的生產成本估算見表2，每年生產成本為230萬元/a。

表2　　成本費用估算表

（2）產品銷售分析。每年可以產生1萬t的電石原料，按照氧化鈣銷售價格430.0元/t進行計算，每年產生經濟利潤為430萬元/a。

（3）年收益分析。每年產生經濟利潤-每年生產成本=430-230=200萬元/a。

6　　結論

電石渣循環(huán)再生利用生產氧化鈣電石原料技術既符合國家產業(yè)政策的定位，又符合企業(yè)的自身發(fā)展需求，從綜合經濟效益來看，生產石灰的投資不到生產水泥的十分之一；從節(jié)能環(huán)保、循環(huán)經濟、資源利用方面來看，石灰是電石生產的原料，不存在另尋市場的問題，以鈣為載體最終實現(xiàn)電石廢渣—石灰—電石—電石廢渣這樣的閉路循環(huán)；從市場競爭力及產業(yè)政策來看，減少制約自身的因素，電石法PVC可將規(guī)模進一步擴大，以提高競爭力，同時減少了礦山的開采，有效保護了國家石灰石礦源，是PVC行業(yè)中最具有發(fā)展前景，最具有推廣價值的技術產業(yè)項目。

Feasibility analysis of active calcium oxide technology by carbide slag in PVC industry

FAN Qing-pei，HAN Wei，Maimaiti Yiming·Perhat
（Xinjiang Zhongtai（Group）Co.，Ltd.，Urumqi 830019，China）

This paper introduces calcium carbide method PVC carbide slag production and utilization situation，elaborated from the development perspective，choose the carbide slag recycling use of production activity of calcium oxide calcium carbide raw material technology will become a new economic growth point of the company，to create more economic benefits for the enterprise and social，environmental and social benefits.

carbide slag；calcium oxide；recycling use

X781.2

B

1009-1785（2015）12-0014-03

2015-10-14