干粉电石渣在水泥行业综合利用研究
时间：2021-01-10 08:01:14 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】电石渣是电石法生产聚氯乙烯 （polyvinylchoride，简称P VC）过程中电石水解反应的副产物。目前我国生产PVC树脂的原料有7 0%以上来自电石法，因电石法P V C生产的发展，电石渣的排放量也逐渐增多，给环境带来的压力日益加剧。将电石渣用于制水泥是大量处理电石渣的有效途径，但目前湿式电石渣的特性对水泥生产过程有较大的影响，特别是目前国内大多是利用含水量较大的电石渣，其加工难度大、能耗高是利用这种电石渣的主要问题，因而干粉电石渣在水泥行业的综合利用对降低能耗、减轻环境污染具有重要意义。
【关键词】干粉电石渣、环境污染、节能减排、资源综合利用
1引言
电石渣是电石法乙炔生产过程中电石水解反应的副产物，乙炔的化学性质活泼，可衍生出上千种有机化学品，其使用相当广泛。氯碱行业在制取聚氯乙烯（polyvinylchloride，简称PVC）的生产过程中需要使用乙炔。由于PVC用途广泛，随着经济发展，我国的PVC工业保持着快速增长的势头，生产装置能力不断扩大，装置规模日趋结构合理化，工艺技术水平不断提高。据统计，目前我国有PVC生产企业约80家，总产能达到972万吨，从近几年我国PVC行业发展趋势来看，因PVC消费高速的增长，同时也引发了我国PVC项目的建设热潮，仅2005年至2006年我国就有十几套装置陆续投产，其分布区域主要集中在西部地区，随着新建装置产能的逐步释放，预计未来我国PVC的产能将超过1150万t/a以上。伴随着PVC市场剧增，而石油资源又持续短缺，使得石油乙烯法生产PVC的成本上升，更进一步促进了电石法生产PVC装置的发展；同时电石法PVC工艺技术成熟，原料来源有保障，生产成本具有竞争优势，因此，电石法生产PVC在我国还会存在相当长的时间。
目前我国生产PVC树脂的原料有70%以上来自电石，因电石法PVC生产的发展，再加上其它一些化工产品也要用电石法制乙炔，致使电石渣的排放量逐渐增多，如果没有对电石渣及时进行处理，其在堆存期间容易对土壤造成碱化污染，并影响节能减排的实施。将电石渣用于制水泥是大量处理电石渣的有效途径，对干粉电石渣在水泥行业的利用研究是解决利用电石渣生产水泥熟料应用的课题之一。
开磷集团遵义碱厂2011年成功对电石乙炔发生工艺作了干法技改，建成了一套乙炔发生能力为2500Nm/（h.套）的干法生产装置，年消耗电石5.5万t，产生干粉电石渣6.5万t。因此，遵义市节能监测技术服务中心与遵义赛德水泥有限公司的相关技术人员合作开展相关的研究和试验，通过对干粉电石渣在水泥生产原料中的掺混比例、生产过程工艺控制等关键环节进行研究，确定既能满足水泥产品质量标准的要求，又能最大限度地利用好干粉电石渣的生产工艺技术，最终减少电石渣对环境的危害，消除电石渣大量堆存的安全隐患，达到资源综合利用和节能减排的目的。
2电石渣的来源
电石法生产PVC的反应过程如下：
CaCO3→ CaO+C02
CaO+3C→CaC2（电石）+CO
CaC2+2H2O→C2H2（乙炔）+Ca（OH）2（电石渣）
C2H2+HCI→CH2=CHCI（氯乙烯）
CH2=CHCI→[CH2=CHCl]n（聚氯乙烯）
采用电石法生产PVC有湿式乙炔发生工艺和干式乙炔发生工艺之分。湿式乙炔发生工艺是用过量的水与电石反应制取乙炔，其电石渣含水率可达到85%～95%，在沉清池沉清后含水量可到60%一80%，如果再堆放一定时间，让水分自然蒸发后的含水率可到50%～55%，此时，如果要靠其自然降低水分已经很困难了；干式乙炔发生工艺是在电石水解过程中喷入略多于理论量的雾态水在粒径较小的电石上使之水解，产生的电石渣含水率为<1.5%，电石消耗水量为湿式乙炔发生工艺的10%。显然这两种工艺产生的电石渣含水率的差异给水泥生产系统带来的影响也会有所不同。从实验分析来看，不同工厂、不同来源的电石渣其细度、成分是有差异的，而且有些样品相差还比较大。
3电石渣的特性
由于采用了干式乙炔发生工艺，其产生的干粉电石渣其含水率小于1.5%，其初始使用过程中不需要采用与湿式电石渣类似的烘干步骤，故而可节省大量能源消耗，而从湿式乙炔发生工艺可知，湿式电石渣的含水量可达到85%～95%，而且脱水较困难。目前一般采用的工艺为：将初始水分为85%～95%的电石渣进行初步的沉淀浓缩，浓缩后的水分约为70%～80%，然后采用机械脱水的方法对浓缩后的电石渣进一步脱水，脱水后的水分一般在35%～40%之间。随着不同生产厂家电石渣性质的不同，水分会有所变化，只有少数的湿式电石渣可以被压滤至水分为30%以下。这种电石渣含有大量的微毛细管水，近似于吸附水分，其蒸汽压小于同温度下纯水的饱和蒸汽压，在干燥时难以除去。而且湿电石渣的粘滞性较强，易结块，烘干难度大，且烘干后还有再吸收水分的现象，实验中发现经过干燥后的电石渣使用试样袋包装后，经过6天的时间，其吸潮量可达到l%。湿式电石渣作为主要原料使用，水分含量高，烘干量大，消耗热量也多，故和干粉电石渣比起来，湿式电石渣作为水泥原料的可用性要明显次于干粉电石渣。
3.1干粉电石渣的粒度
电石渣是电石与水反应放出乙炔气体后的残渣，反应非常剧烈，因此电石渣的粒度很小，而且微观结构比较疏松。在实验中对多种电石渣的粒度测试结果进行统计发现，电石渣干粉的粒度几乎都在80μm以下。从干粉电石渣的粒度分布看，一般情况下20%的粒子粒径在50 μm一80 μm之间，80%以上粒子的粒径在50 μm以下，20%的粒子粒径在10 μm以下。干粉电石渣的粒度特点会影响电石渣干粉的储存和输送，电石渣干粉的颗粒较细具有极好的流动性，同时电石渣粉体之间粘附力较强，团聚现象明显，在储存过程中容易被压实，不易卸料，但当这种团聚被打散开始流动时，电石渣粉体就表现出非常好的流动性，在卸料中易冲料，需要进行控制。
